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科普:手机传感器

传感器Sensor它是那些可以在手机中测量并按一定规则转换为可用输出信号的设备或设备。这种传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

可以通过芯片感应手机上的元件,如反应距离值、光值、温度值、亮度值和压力值。

在手机上添加传感器需要满足操作系统本身的支持、相应的应用程序与传感器数据记录相匹配、确保传感器计算的精读、控制传感器的尺寸和成本等特定条件。

1.NFC(Near Field Communication)

原理:即近场通信,是一种近距离高频无线通信技术。非接触式射频识别技术(RFID)基于飞利浦半导体、诺基亚和索尼的发展RFID互联技术。该技术在在13.56MHz频率在10厘米范围内运行。其传输速度为106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。NFC具有传输速度快、安全性能强、功耗低等特点。NFC将感应读卡器、感应读卡器和点对点功能点对点功能,可以在短距离内识别和交换数据。NFC采用主动和被动两种读取模式。

用途:

1.数据传输,数据传输可在两部手机间近距离传输包括图片、音乐、通讯录等。

2.交通刷卡:支持NFC功能手机可以在公交车和地铁上代替公交卡支付。NFC与普通的公交卡或一张卡相比,手机公交卡也有很多便利。首先,当公交卡没有钱时,它可以让用户避免排队的麻烦,并直接在手机上充电。其次,您可以查看余额信息。最后,它也消除了人们有时忘记带公交卡的麻烦。

3.移动支付:目前,移动支付已成为人们生活中的常见行为,支付宝和微信支付风靡大街小巷。近期,Apple Pay、Samsung Pay移动支付的流行,如小米支付,让移动支付火起来。而无论是Apple Pay、Samsung Pay或者小米支付,用手机NFC功能。与微信、支付宝二维码扫码支付相比,NFC支付也有很多优点。首先,安全性更高,不可复制,无法获取用户信息;此外,NFC只要支持银联闪付,支付就更方便,无法联网pos机上刷卡支付即可。

4.门禁卡:此功能用于NFC卡模式,有NFC智能手机的功能可以读取和写入门禁卡信息,然后化身门禁卡使用。

5.浏览海报信息NFC在这种模式下,读卡器模式具有读写功能NFC手机可从TAG中采集数据 然后根据应用程序的要求进行处理。有些应用程序可以在本地直接完成,而有些应用程序只能通过与网络的互动来完成。基于该模型的典型应用包括电子广告阅读和票 电影院门票销售等。例如,在电影海报或展览信息的背后TAG用户可以使用支持标签NFC协议手机获取详细信息 或立即使用信用卡在线购票。此外,还能获取公交站站点信息、公交地图等信息。

6.万物互联:除上述功能外,NFC还可以使手机和其他支持功能NFC例如,一些支持蓝牙的扬声器可以通过功能设备连接NFC与手机相连,与相应的打印机相连,可以直接打印手机中的照片。

2.光传感器(Ambient Light Sensor)

原理:光敏三极管在接受外界光线时,会产生不同强度的电流,从而感知环境的亮度。

用途:通常用于调整屏幕自动背光的亮度,白天提高屏幕亮度,晚上降低屏幕亮度,使屏幕看起来更清晰,不耀眼,有些也可以自由控制按钮呼吸灯的明暗状态。它也可以用于拍照时的自动白平衡。您还可以配合以下距离传感器来检测手机是否在口袋中,以防止意外触摸。

事实上,光传感器有点像人的眼睛。人的眼睛可以在不同的光环境中调节进入眼睛的光。光传感器根据不同的光环境调整手机屏幕的亮度,从而减少功耗,提高手机的耐久性。

应用手机:苹果iPhone XR、vivo X23、华为Mate 20、三星GALAXY Note 9等。

3.距离传感器(Proximity Sensor)

原理:由红外传感器组成的距离传感器非常简单LED由红外辐射光探测器组成。位于手机听筒附近。LED灯发射红外线,被近距离物体反射后,红外探测器通过接收到红外线的强度,测定距离,一般有效距离在10cm内部。距离传感器同时有发射和接收装置,一般体积较大。

用途:防止通话中的误操作,检查手机是否贴在耳朵上,以便自动熄灭屏幕,防止误触屏幕影响通话。也可用于皮套和口袋模式下自动解屏,避免误触省电。

距离传感器一般与光传感器配合使用,位于手机前听筒周围,存在问题。手机额头上有太多的洞或者黑色的长条不好看,所以苹果一直在努力减少或者隐藏洞。这两个传感器可以很容易地隐藏在黑色面板手机上,苹果从iPhone5开始,光传感器变成白色,隐藏得很好,但许多国内手机制造商暂时做不到,他们只能选择更小的传感器,光 把距离传感器放在一起做成更小的长条形,或者像摄像头一样大的大圆形,比较好看。锤子的传感器也是长条形的,但直接放在听筒里,也算是隐藏起来。

应用手机:华为Mate 20、苹果iPhone XR、一加6T等。

4.重力传感器

原理:实现压电效应,传感器内部的重物与压电片集成,通过正交两个方向产生的电压大小计算水平方向。

用途:智能切换、拍照方向、重力感应游戏(如滚珠)、信息接收(摇),通过重力传感器实现更丰富的交互控制。

应用手机:荣耀Magic 2、三星GALAXY Note 9、魅族16th等。

5.加速度传感器

原理:它与重力传感器略重叠,但实际上不同。它也是压电效应。加速度方向由三个维度确定,但功耗较小,但精度较低。加速度传感器由多个维度计算,主要计算一些瞬时加速或减速动作。

用途:最典型的是步进计算器功能。加速度传感器可以检测交流信号和物体的振动。人在行走时会产生一定的定期振动,加速度传感器可以检测振动的过零点,从而计算人的行走或行走的步数,从而计算人的移动位移,并使用一定的公式计算卡路里的消耗。

例如,通过测量手机的运动速度,特殊指令可以通过游戏中的加速度传感器触发。该传感器也用于日常应用中的一些摇摆切割歌曲和翻转静音。

应用手机:苹果iPhone XR、一加6T、小米MIX 3、苹果iPhone XS等。

6.指纹传感器

目前,指纹传感器主要分为光学指纹传感器和半导体指纹传感器两类。

光学指纹传感器:主要是利用光的折射和反射原理,光从底部射向三棱镜,并经棱镜射出,射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。CMOS或者CCD光学设备将收集不同明暗程度的图片信息,完成指纹采集。

半导体指纹传感器:这种传感器,无论是电容式还是电感式,原理都差不多。在一个集成了成千上万半导体器件的平板上,手指贴在上面,形成了电容(电感)的另一面。由于手指平面不均匀,凸点与凹点接触平板的实际距离不同,形成的电容/电感值也不同。完成指纹采集。

自2013年以来,指纹传感器在智能手机中开始爆炸性增长。它可以自动收集用户的指纹,以保护隐私。然而,现在拥有指纹传感器的手机不仅是解锁设备,还与移动支付相结合,包括Apple Pay、Sumsang Pay以指纹传感器为前提进行交互。

应用手机:华为Mate 20、三星GALAXY Note 9、小米MIX 3、OPPO R17 等。

7.陀螺仪传感器(Gyroscope)

原理:当旋转轴不受外力影响时,旋转轴的方向不会发生变化。陀螺仪以这一原理为基础,用它来保持一定的方向。陀螺仪传感器是一个基于自由空间移动和手势的定位和控制系统,最初用于直升机模型;还记得iPhone 4刚推出的杀手级应用?是的,这是陀螺仪。通常手机标配三轴陀螺仪,可以跟踪六个方向的位置、移动轨迹和加速度变化。

用途:身体感觉,摇动(摇动手机实现某些功能),平移/旋转/移动手机可以控制游戏中的视角,VR虚拟现实,在GPS当没有信号时(如隧道)根据物体的运动状态实现惯性导航。这种陀螺仪需要用于我们每天玩的一些射击或赛车游戏,许多应用程序也使用陀螺仪传感器,如3D全景导航等。

应用手机:华为Mate 20、OPPO R17、vivo X23、苹果iPhone XR等。

8.磁场传感器(MagneTIsm Sensor)

原理:利用各向异性磁致电阻材料测量平面磁场,感觉微弱的磁场变化会导致自身电阻变化,从而检测磁场强度和方向位置,因此手机需要旋转或摇晃几次才能准确指示方向。

途:一般用在常见的指南针或是地图导航中,帮助手机用户实现准确定位。如果你不分东南西北,用地图中的电子罗盘可以轻松实现定位。还有金属探测器APP。

应用手机:OPPO R17等。

9.GPS位置传感器

原理:地球特定轨道上运行着24颗GPS卫星,每一颗卫星都在时刻不停地向全世界广播自己的当前的位置坐标及时间戳信息。手机GPS模块通过天线接收到卫星的坐标信息。GPS模块中的芯片根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据,根据卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差计算出卫星与手机的距离,采用空间距离后方交会的方法,确定待测点的位置坐标。

用途:地图、导航、测速、测距。随着4G网络普及,GPS被应用在更多场景,比如与智能硬件配合实现远程定位监控,或是设备丢失后定位查找。这里需要分清一个概念,手机一般标配的是A-GPS,所谓A-GPS是在接收导航卫星信号的基础上通过移动网络更快速的定位,比普通的GPS更先进一些。

应用手机:荣耀Magic 2、魅族16th等。

10.气压传感器

原理:气压传感器之前一直被用在军工手机当中,分为变容式或变阻式气压传感器,将薄膜与变阻器或电容连接起来,气压变化导致电阻或电容的数值发生变化,从而获得气压数据。

用途:一般GPS能计算出你的位置,但对于一些高度上的变化是需要气压传感器来测算。安装了气压传感器的手机能测算你一天上了多少个楼层,或是用于室内定位等,而内部的气压传感器主要是测试设备封闭程度。GPS计算海拔会有十米左右的误差,气压传感器主要用于修正海拔误差(将至1米左右),当然也能用来辅助GPS定位立交桥或楼层位置。

应用手机:华为Mate 20、苹果iPhone XR、苹果iPhone XS等。

11.温度传感器

今年MWC上一款支持热成像测试的三防手机让人记忆深刻,它用到的就是温度传感器。温度传感器是用来检测手机本身温度变化的,可以看出手机的发热程度。扩展功能方面,温度传感器也能检测外界空气中的温度变化,甚至是用户当前的体温。

12.霍尔传感器

原理:霍尔磁电效应,当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力,从而在导体的两端产生电势差。

用途:有些手机会随机标配一些保护套,当合上保护套时手机会自动锁屏,打开保护套之后设备又会自动解锁。

应用手机:荣耀Magic 2、魅族16th、华为Mate 20等。

13.紫外线传感器

原理:利用某些半导体、金属或金属化合物的光电发射效应,在紫外线照射下会释放出大量电子,检测这种放电效应可计算出紫外线强度。

用途:运动、健康类。通过摄像头拍户外光源从而换算成放电效应测出紫外线强度。现在应用这种传感器的手机并不多见,而且测算的稳定性也有待进一步观察。

14.心率传感器

原理:用高亮度LED光源照射手指,当心脏将新鲜的血液压入毛细血管时,亮度(红色的深度)呈现如波浪般的周期性变化,通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔,再通过手机内应用换算,从而判断出心脏的收缩频率。

用途:运动、健康类。心率传感器在穿戴设别中比较常见,但在手机上的应用一般是设置在手机背部的位置,通过高亮度的LED光源照射手指的方式转换为对应数据来测算心率,测试的时候需要手指保持平稳,否则测试出的结果会有较大偏差。

15.血氧传感器

原理:血液中血红蛋白和氧合血红蛋白对红外光和红光的吸收比率不同,用红外光和红光两个LED同时照射手指,测量反射光的吸收光谱,就可以测量血氧含量。

用途:运动、健康。

标签: 凸点式力传感器

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