去年可謂智能手機(jī)的雙核年，各大手機(jī)廠商都相繼推出了各自的多款雙核手機(jī)，連蘋果都沒能免俗。而今年，我們又即將迎來(lái)多款搭載四核處理器的手機(jī)。不得不承認(rèn)，手機(jī)硬件配置的提升必然會(huì)帶來(lái)手機(jī)性能的提升，但是，處理器并不是決定手機(jī)性能的唯一因素。換句話說(shuō)，處理器可以決定手機(jī)數(shù)據(jù)處理速度，但不能決定手機(jī)的功能。手機(jī)多種多樣的功能取決于其內(nèi)置的軟件以及各種傳感器，然而很多人在購(gòu)買手機(jī)時(shí)，只關(guān)心處理器等硬件參數(shù)，對(duì)手機(jī)內(nèi)置的處理器并不了解。以至于買到手機(jī)之后才發(fā)現(xiàn)沒有自己想要的功能，今天筆者就針對(duì)手機(jī)中比較常見的傳感器，進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的介紹，希望對(duì)大家有所幫助。
三軸陀螺儀
陀螺儀(Gyroscope)，是一種用來(lái)傳感與維持方向的裝置，基于角動(dòng)量守恒的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。 陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)，由于輪子的角動(dòng)量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。
陀螺儀有單軸陀螺儀和三軸陀螺儀，單軸的只能測(cè)量一個(gè)方向的量，也就是一個(gè)系統(tǒng)需要三個(gè)陀螺儀。而三軸陀螺儀可同時(shí)測(cè)定6個(gè)方向的位置，移動(dòng)軌跡，加速。所以一個(gè)三軸陀螺儀就能替代三個(gè)單軸陀螺儀。三軸陀螺儀多用于航海、航天等導(dǎo)航、定位系統(tǒng)，能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位。如今也多用于智能手機(jī)當(dāng)中，比如最早采用該技的蘋果iPhone 4。
三軸陀螺儀工作原理圖
其實(shí)iPhone 4采用的“三軸陀螺儀”，也叫微機(jī)械陀螺儀也可稱作MEMS陀螺儀。芯片內(nèi)部含有一塊微型磁性體，可以在手機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的科里奧力作用下向X,Y,Z三個(gè)方向發(fā)生位移，利用這個(gè)原理便可以測(cè)出手機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。而芯片核心中的另外一部分則可以講有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為iPhone 4可以識(shí)別的數(shù)字格式，所以，當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，無(wú)論你將iPhone 4上移或者甩動(dòng)，里面的芯片接受指令就會(huì)向iPhone 4的CPU傳輸數(shù)據(jù)，使得iPhone 4能夠做出正確的回應(yīng)。
利用三軸陀螺儀進(jìn)行體感控制的游戲
目前手機(jī)中采用的三軸陀螺儀用途主要體現(xiàn)在游戲的操控上，有了三軸陀螺儀，我們?cè)谕娆F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)等第一人稱射擊游戲以及狂野飆車等競(jìng)技類游戲時(shí)，可以完全摒棄以前通過方向按鍵來(lái)控制游戲的操控方式，我們只需要通過移動(dòng)手機(jī)相應(yīng)的位置，既可以達(dá)到改變方向的目的，使游戲體驗(yàn)更加真實(shí)、操作更加靈活。
電子羅盤
電子羅盤，又稱數(shù)字羅盤，在現(xiàn)代技術(shù)條件中電子羅盤作為導(dǎo)航儀器或姿態(tài)傳感器已被廣泛應(yīng)用。電子羅盤與傳統(tǒng)指針式和平衡架結(jié)構(gòu)羅盤相比能耗低、體積小、重量輕、精度高、可微型化，其輸出信號(hào)通過處理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，不僅可以用來(lái)指向，其數(shù)字信號(hào)可直接送到自動(dòng)舵，控制船舶的操縱。目前，廣為使用的是三軸捷聯(lián)磁阻式數(shù)字磁羅盤，這種羅盤具有抗搖動(dòng)和抗振性、航向精度較高、對(duì)干擾場(chǎng)有電子補(bǔ)償、可以集成到控制回路中進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。目前在手機(jī)中的應(yīng)用也比較廣泛。
電子羅盤圖片
電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤。平面電子羅盤要求用戶在使用時(shí)必須保持羅盤的水平，否則當(dāng)羅盤發(fā)生傾斜時(shí)，也會(huì)給出航向的變化而實(shí)際上航向并沒有變化。雖然平面電子羅盤對(duì)使用時(shí)要求很高，但如果能保證羅盤所附載體始終水平的話，平面羅盤是一種性價(jià)比很好的選擇。三維電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴(yán)格限制，因?yàn)槿S電子羅盤在其內(nèi)部加入了傾角傳感器，如果羅盤發(fā)生傾斜時(shí)可以對(duì)羅盤進(jìn)行傾斜補(bǔ)償，這樣即使羅盤發(fā)生傾斜，航向數(shù)據(jù)依然準(zhǔn)確無(wú)誤。有時(shí)為了克服溫度漂移，羅盤也可內(nèi)置溫度補(bǔ)償，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。
SEALS VR7內(nèi)置電子羅盤
三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來(lái)測(cè)量地球磁場(chǎng)，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補(bǔ)償。該磁力儀是采用三個(gè)互相垂直的磁阻傳感器，每個(gè)軸向上的傳感器檢測(cè)在該方向上的地磁場(chǎng)強(qiáng)度。向前的方向稱為x方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在x方向的矢量值；向左或Y方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Y方向的矢量值；向下或Z方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Z方向的矢量值。每個(gè)方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場(chǎng)的分矢量調(diào)整到最佳點(diǎn)，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行放大后送入MCU進(jìn)行處理。磁場(chǎng)測(cè)量范圍為±2Gauss。通過采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場(chǎng)變化量，我們便可通過該高分辨力來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，不論是在赤道上的向上變化還是在南北極的更低值位置。
重力傳感器
重力傳感器，新型屬傳感器技術(shù)，它采用彈性敏感元件制成懸臂式位移器，與采用彈性敏感元件制成的儲(chǔ)能彈簧來(lái)驅(qū)動(dòng)電觸點(diǎn)，完成從重力變化到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。目前絕大多數(shù)中高端智能手機(jī)和平板電腦內(nèi)置了重力傳感器，如蘋果的系列產(chǎn)品iphone和iPad，Android系列的手機(jī)等。重力傳感器在手機(jī)橫豎的時(shí)候屏幕會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)，在玩游戲可以代替上下左右，比如說(shuō)玩賽車游戲，可以不通過按鍵，將手機(jī)平放，左右搖擺就可以代替模擬機(jī)游戲的方向左右移動(dòng)了。
手機(jī)中應(yīng)用重力傳感器
重力傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。所謂的壓電效應(yīng)就是 “對(duì)于不存在對(duì)稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場(chǎng)，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)”。
重力傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
通過重力感應(yīng)操控的游戲
手機(jī)重力感應(yīng)指的是手機(jī)內(nèi)置重力搖桿芯片，支持搖晃切換所需的界面和功能，甩歌甩屏，翻轉(zhuǎn)靜音，甩動(dòng)切換視頻等，是一種非常具有使用樂趣的功能。
光線感應(yīng)器
光線感應(yīng)器也叫做亮度感應(yīng)器，英文名稱為L(zhǎng)ight-Sensor，很多平板電腦和手機(jī)都配備了該感應(yīng)器。一般位于手持設(shè)備屏幕上方，它能根據(jù)手持設(shè)備目前所處的光線亮度，自動(dòng)調(diào)節(jié)手持設(shè)備屏幕亮度，來(lái)給使用者帶來(lái)最佳視的覺效果。例如在黑暗的環(huán)境下，手持設(shè)備屏幕背光燈就會(huì)自動(dòng)變暗，否則很刺眼。
它的功能是用來(lái)感應(yīng)光線強(qiáng)弱的，然后反饋到手持設(shè)備，自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度，從而達(dá)到省電的目的。
光電感應(yīng)器是由兩個(gè)組件即投光器及受光器所組成，利用投光器將光線由透鏡將之聚焦，經(jīng)傳輸而至受光器之透鏡，再至接收感應(yīng)器，感應(yīng)器將收到之光線訊號(hào)轉(zhuǎn)變成電器信號(hào)，此電信訊號(hào)更可進(jìn)一步作各種不同的開關(guān)及控制動(dòng)作，其基本原理即對(duì)投光器受光器間之光線做遮蔽之動(dòng)作所獲得的信號(hào)加以運(yùn)用以完成各種自動(dòng)化控制。
距離感應(yīng)器
距離感應(yīng)器又叫位移傳感器，是利用各種元件檢測(cè)對(duì)象物的物理變化量，通過將該變化量換算為距離，來(lái)測(cè)量從傳感器到對(duì)象物的距離位移的機(jī)器。根據(jù)使用元件不同，分為光學(xué)式位移傳感器、線性接近傳感器、超聲波位移傳感器等。距離感應(yīng)器一般都在手機(jī)聽筒的兩側(cè)或者是在手機(jī)聽筒凹槽中，這樣便于它的工作。當(dāng)用戶在接聽或撥打電話時(shí)，將手機(jī)靠近頭部，距離感應(yīng)器可以測(cè)出之間的距離到了一定程度后便通知屏幕背景燈熄滅，拿開時(shí)再度點(diǎn)亮背景燈，這樣更方便用戶操作也更為節(jié)省電量。
結(jié)束語(yǔ)：
今天為大家簡(jiǎn)單介紹了一下智能手機(jī)中常見的幾種傳感器，相信大家已經(jīng)有所了解，大家在購(gòu)買手機(jī)時(shí)，特別是對(duì)手機(jī)功能有特殊要求的用戶，除了要關(guān)注其硬件性能之外，更重要的是要了解一下手機(jī)是否內(nèi)置了相應(yīng)的傳感器，只有這樣，才能買到稱心如意的手機(jī)。
