传感器分享――手机上的传感器X3

自动化知识分享——传感器knowledgesharingby王友林2015/6/17一、什么是传感器？Whatissensor？一、什么是传感器？Forexample这个东西有多少传感器？一、什么是传感器？一、什么是传感器？Ta们都是传感器：•1.玩游戏（陀螺仪）•2.自动转屏（重力感应）•3.指纹识别（电容式触屏）•4.自动亮度（光线感应）•5.海拔感测（气压传感器）•6.自动熄屏（红外线接近感应）•7.指南针（电子罗盘）•8.打电话（麦克风）•9.触屏操作（电容触摸传感器）•10.拍照（相机）二、传感器怎么运转？1.玩游戏（陀螺仪）二、传感器怎么运转？●陀螺仪原理●分类：激光陀螺仪，光纤陀螺仪，以及微机电陀螺仪（MEMS）微机电陀螺仪：芯片内部含有一块微型磁性体，可以在手机进行旋转运动时产生的科里奥力作用下向X,Y,Z三个方向发生位移，在内部产生微小的电容变化，利用，然后测量电容，计算出角速度，利用这个原理便可以测出手机的运动方向。二、传感器怎么运转？二、传感器怎么运转？2.自动转屏（重力感应-三轴加速计）二、传感器怎么运转？●MEMS三轴加速计原理●加速度计由检测质量(也称敏感质量)、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动,这个轴常称为输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着运载体沿敏感轴方向作加速运动时,根据牛顿定律,具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之间将产生相对运动,使弹簧变形,于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹簧力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时,检测质量与壳体之间便不再有相对运动,这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。电位器作为位移传感元件把加速度信号转换为电信号,以供输出。加速度计本质上是一个一自由度的振荡系统,须采用阻尼器来改善系统的动态品质。二、传感器怎么运转？二、传感器怎么运转？3.TouchID指纹识别系统（电容触控技术）二、传感器怎么运转？●电容触控技术●指纹识别原理：目前用于指纹采集的主要有：活体光学式、电容式和压感式。电容触控技术核心其实是依靠人类皮肤细胞具备一定量的电阻，皮肤的组织结构可以形成沟壑，当两者挤压在一起时就可以测量到其中的变化，而且这种变化基本上在同一个指纹上是不会变的。二、传感器怎么运转？4.自动亮度（光线传感器）二、传感器怎么运转？●光线传感器●光线传感器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，感应器将收到之光线讯号转变成电器信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。二、传感器怎么运转？5.海拔感测（气压传感器）二、传感器怎么运转？●气压传感器●传感元件是一个对气压传感器内的强弱敏感的薄膜和一个顶针开关控制，电路方面它连接了一个柔性电阻器。当被测气体的压力强降低或升高时，这个薄膜变形带动顶针，同时该电阻器的阻值将会改变。电阻器的阻值发生变化。高精度气压传感器一般是利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。输出方式一般为模拟电压输出和数字信号输出两种，其中数字信号输出方式由于和单片机连接方便，是市场上的主流。二、传感器怎么运转？6.自动熄屏（距离/位移传感器）二、传感器怎么运转？●距离传感器●距离传感器是基于红外光，距离传感器自身发射出的红外光，经外界反射后折回的红外光被距离传感器进行识别判断，是通过发射特别短的并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离。二、传感器怎么运转？7.指南针（电子罗盘）二、传感器怎么运转？●电子罗盘●利用“霍尔效应”：当我们把通有电流的导体放在磁场当中时，电流就会受到磁场的作用力，而电流是由自由电子定向运动形成的，因此本质上是电子受到磁场的作用力。如果我们不让导线运动，那么其中的电子就会拥挤在导线的一侧，带上多余的负电荷；而另一侧因缺少了电子，带上正电荷。这样就在导线的两侧建立起了一个电场.在电流和磁场一定时，“霍尔效应”的强弱与导体在磁场中的方位有关，导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越强，正是利用这一简单的物理原理，衍生出了灵敏轻巧的磁传感器，能帮助我们找到正确的方向。二、传感器怎么运转？8.打电话（麦克风）二、传感器怎么运转？●MEMS麦克风●MEMS麦克风是利用硅薄膜来检测声压的，MEMS麦克风能够在芯片上集成一个模数转换器，形成具有数字输出的麦克风。由于大多数便携式应用最终都会把麦克风的模拟输出转换为数字信号来处理，因此系统架构可以设计成完全数字式的。这样一来，就从电路板上去掉了很容易产生噪音的模拟信号，并简化了总体设计。二、传感器怎么运转？9.触屏操作（电容触摸传感器）二、传感器怎么运转？●电容触摸传感器●电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。二、传感器怎么运转？10.拍照（相机）二、传感器怎么运转？●相机工作原理●手机摄像头由PCB板、镜头、固定器和滤色片、DSP数字信号处理芯片（CCD用）、传感器（CCD、CMOS）等部件组成。其工作原理为：拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器上，然后光学图像被转换成电信号，电信号再经过模数转换变为数字信号，数字信号经过DSP加工处理，再被送到手机处理器中进行处理，最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。二、传感器怎么运转？其他传感器压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。三、传感器定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。Q&A工业传感器——1.光电传感器光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。光电传感器通常由三部分构成，它们分别为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。工业传感器——1.光电传感器类别特性工业传感器——2.接近传感器接近传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。检测原理工业传感器——3.位移传感器激光位移传感器测量目标物移动的距离。还可以用来测量目标物的高度和宽度。工作原理Today,that‘sall!End