智慧手機感測器及功能(智慧手機感測器有哪些)
隨著技術的進步,手機已經不再是一個簡單的通訊工具,而是具有綜合功能的行動式電子裝置。搖動手機就可以控制賽車方向;拿著手機在操場散步,就能記錄你走了幾公里;遙控器找不到了,手機輕輕一按,就可以遙控電器。另外,螢幕旋轉、隔空操作、自動接聽/結束通話電話,甩動手機切歌換桌布等等這些便捷的操作,這些你越來越熟悉的場景,都少不了天天陪伴你的智慧手機。
那麼,這些功能是怎麼實現的呢?
其實這些功能都離不開手機裡的感測器。下面我們為大家介紹一下手機中的感測器的型別及功能。
手機感測器是手機上通過晶片來感應的元器件,如溫度值、亮度值和壓力值等。手機中有很多感測器默默地在後臺工作以支援我們前臺操作更方便。
工作原理:手機感測器檢測手機上所有可用感應器,並通過影象生動的展示它們是如何運作的。手機感測器也能夠識別該手機硬體支援哪些感測器,並提供對我們日常生活起著重要作用的感測工具。手機感測器只能檢測到變化。
1、光線感測器
光線感測器是可以根據手機所處環境的光線來調節手機螢幕的亮度和鍵盤燈。
工作原理:光敏三極體,接受外界光線時,會產生強弱不等的電流,從而感知環境光亮度。
光線感測器通常用於調節螢幕自動背光的最佳亮度,白天提高螢幕亮度,夜晚降低螢幕亮度,使得螢幕看得更清楚,並且不刺眼。也可用於拍照時自動白平衡。如果在光線充足的情況下(室外或者是燈光充足的室內),大概在2-3秒之後, 鍵盤燈會自動熄滅,到了光線比較暗的地方,鍵盤燈才會自動的亮起。還可以配合下面的距離感測器檢測手機是否在口袋裡防止誤觸,同時也起到了省電的功能。
2、距離感測器
距離感測器可以根據我們通話或手機位於口袋中來判斷螢幕是否需要自動熄滅。
工作原理:紅外LED燈發射紅外線,被近距離物體反射後,紅外探測器通過接收到紅外線的強度,測定距離,一般有效距離在10cm內。距離感測器同時擁有發射和接受裝置,一般體積較大。
距離感測器通常用於檢測手機的當前狀態。當你打電話時會自動黑屏以防止在通話過程中耳朵或者臉頰不小心觸碰到結束通話鍵或者產生其它操作。或者判斷手機是否放在口袋中,避免誤觸。同時還可以有效節省電量。
有些智慧手機擁有皮套模式或口袋模式,也是利用距離感測器來自動實現解鎖與鎖屏動作。
現在大多數手機的光線感應器和距離感應器是合二為一的,簡稱光距感測器。也就是說在機身正面兩種感測器只有一處開孔,以便提高機身的簡潔與美觀。
蘋果在iphone4S後的機型內並沒有採用二合一感測器
像隔空操作、自動結束通話/接聽、熄屏時鐘等功能就是利用光距感測器及其它感測器共同實現的。
3、指紋識別感測器
指紋識別感測器越來越流行,現在已經是智慧手機的標配了,幾乎每一臺手機都有。其作用是用於手機解鎖、檔案加密、安全支付等場景
指紋識別感測器可分為三種:電容式指紋感測器、超聲波指紋感測器、屏下超聲波指紋感測器(概念)(也稱第二代超聲波指紋感測器)
工作原理:
電容式指紋感測器:通過指紋讀取裝置讀取到人體指紋的影象,然後要對原始影象進行初步的處理,使之更清晰,再通過指紋辨識軟體建立指紋的特徵資料。
超聲波指紋感測器:利用超聲波具有穿透材料的能力,且隨材料的不同產生大小不同的回波(超聲波到達不同材質表面時,被吸收、穿透與反射的程度不同),因此利用面板與空氣對於聲波阻抗的差異,就可以區分指紋嵴與峪所在的位置。相較於電容式指紋識別,超聲波指紋識別不僅識別速度更快、而且不受汗水油汙的干擾、指紋細節更豐富難以破解。
屏下超聲波指紋感測器(概念):與超聲波指紋感測器相同,但指紋感測器被整合到螢幕裡,能通過檢測心跳和血流帶來更好的移動認證體驗,甚至能透過厚至1200微米的OLED顯示屏實現指紋的掃描、錄入和匹配;還可以穿透厚至800微米玻璃面板和厚至650微米鋁材質外殼。
4、重力感測器
重力感測器可以通過測量手機橫豎屏智慧切換、拍照照片朝向、重力感應類遊戲。
工作原理:利用壓電效應實現,感測器內部一塊重物和壓電片整合在一起,通過正交兩個方向產生的電壓大小,來計算出水平方向。
重力感應器是由蘋果公司率先開發的一種裝置,它將其運用在了iphone和ipod-nano4上面,用於手機螢幕的翻轉。另外,許多賽車競技類遊戲都利用了重力感測器來實現方向的控制。
5、加速度感測器和陀螺儀
加速度感測器能捕捉手機的幾種典型運動模式,如搖晃、甩動翻轉等,達到用運動控制手機的目的。當然也用於賽車競技類遊戲,通過手機的傾斜或左右前後移動來完成高難度動作。
工作原理:與重力感測器相同,也是壓電效應,通過三個維度確定加速度方向,但功耗更小,但精度較低。
加速度感測器可以測量手機相對於自由落體的加速度。當手機出現任何物理移動時,朝著任何方向移動時,感測器資料就會升高,如果手機靜止資料就會變得平穩。加速計還會根據三軸座標確定裝置的方向。APP(軟體)利用加速計資料判斷手機到底處在縱向模式還是橫向模式。在玩賽車競技類遊戲時,就是因為手機內建的加速度感測器能感知手機的物理運動,再配合重力感測器才能實現遊戲方向的高精度控制。
陀螺儀又叫角速度感測器,是不同於加速度感測器的,它的測量物理量是偏轉、傾斜時的轉動角速度。
工作原理:角動量守恆,一個正在高速旋轉的物體(陀螺),它的旋轉軸沒有受到外力影響時,旋轉軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理作為依據,用它來保持一定的方向。三軸陀螺儀可以替代三個單軸陀螺儀,可同時測定6個方向的位置、移動軌跡及加速度。精度比加速度感測器更高。
手機上的水平儀就是利用陀螺儀來實現的,可以測量平面的傾斜角度。
6、磁場感測器
磁場感測器是根據磁場的變化來判斷方向的感測器,用於指南針、地圖導航方向以及金屬探測的APP(軟體)。
工作原理:利用各向異性磁致電阻材料,感受到微弱的磁場變化時會導致自身電阻產生變化。所以手機要旋轉或晃動幾下才能準確指示方向。
磁場感測器是可以將各種磁場及其變化的量轉變成電訊號輸出的感測器。比如某個位置有強磁場,或其它外界因素與地磁場相反,就可能導致受此磁場影響。所以手機需要平放按8字形移動,校準指南針,以讀取更多的範圍更大的資料來決定自身資料取值範圍和演算法以增加準確度。
7、GPS(全球定位系統)感測器
GPS感測器是每部手機都必備的定位感測器,出去旅遊時可以用來定位,方便知道自己的位置。
工作原理:地球特定軌道上執行著24顆GPS衛星,每一顆衛星都在時刻不停地向全世界廣播自己的當前的位置座標及時間戳資訊。手機GPS模組通過天線接收到這些資訊。GPS模組中的晶片根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算資料,根據衛星發射座標的時間戳與接收時的時間差計算出衛星與手機的距離,採用空間距離後方交會的方法,確定待測點的位置座標。
所以GPS感測器只是負責定位,要想利用導航軟體進行導航就必須要有磁場感測器的配合,既能測定位置,又能測定方向,還能進行測速、測距,這樣才是完整的導航。
8、紅外發射器
紅外發射器能對家中帶有紅外裝置的電器進行遙控,並且能對自身不支援的頻段進行學習,就是便攜的萬能遙控器 。
工作原理:通過遙控模組將電壓訊號傳遞出一串含有二進位制編碼資訊,轉化為紅外線併發射出來。
擁有紅外發射器的機型不僅可以遙控帶有紅外的電器,還能與另一臺擁有紅外發射器的機型進行資料傳輸。兩部手機的紅外功能都處於開啟狀態,並將兩部手機的紅外發射口互相對準,就可以相互傳輸資料。
9、霍爾感測器
霍爾感測器能根據智慧翻蓋手機套的翻開與閉合來自動完成螢幕的開啟與鎖定。早在功能機時代,翻蓋手機就已經用上了這種感測器。
工作原理:霍爾磁電效應,當電流通過一個位於磁場中的導體的時候,磁場會對導體中的電子產生一個垂直於電子運動方向上的的作用力,從而在導體的兩端產生電勢差。
帶有磁性的翻蓋手機套在合上蓋子和開啟蓋子時,會有訊號接近和遠離霍爾感測器,感應器再傳遞出去控制手機亮屏和滅屏。現在很多智慧手機都有這個感測器,想知道手機是否有該感測器,可以到手機設定頁面找到鎖屏設定或輔助功能(不同型號的手機操作方法略有不同),如果有智慧皮套模式或保護套鎖定/解鎖的字樣,證明該手機具備霍爾感測器。如果開啟了該功能但實現不了自動開啟與鎖定螢幕,證明該翻蓋手機套非智慧翻蓋手機套(帶有磁性的翻蓋手機套)。
10、心率感測器和血氧感測器
像三星的高階機型S系列和Note系列都配有心率感測器和血氧感測器,可以實時檢測我們的心率和血氧的健康狀況,非常方便。
工作原理:
心率感測器:用高亮度LED光源照射手指,當心髒將新鮮的血液壓入毛細血管時,亮度(紅色的深度)呈現如波浪般的週期性變化,通過攝像頭快速捕捉這一有規律變化的間隔,再通過手機內應用換算,從而判斷出心臟的收縮頻率。
血氧感測器:血液中血紅蛋白和氧合血紅蛋白對紅外光和紅光的吸收比率不同,用紅外光和紅光兩個LED同時照射手指,測量反射光的吸收光譜,就可以測量血氧含量。
11、紫外線感測器
支援紫外線感測器的機型並不多,我還是跟大家說一下,ZUK Z2 Pro是全球第一款支援紫外線感測器的機型,雖然已經和摩托羅拉合併,但還是值得一提的。該機型可以檢測室外紫外線的強度,提出室外運動和防晒建議。
工作原理:利用某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發射效應,在紫外線照射下會釋放出大量電子,檢測這種放電效應可計算出紫外線強度
12、氣壓感測器
支援氣壓感測器的機型也不多,還是ZUK Z2 Pro。氣壓感測器可以檢測氣壓變化,判斷自身所處的高度。GPS計算海拔會有十米左右的誤差,氣壓感測器主要用於修正海拔誤差(將至1米左右),當然也能用來輔助GPS定位立交橋或樓層位置。
工作原理:分為變容式或變阻式氣壓感測器,將薄膜與變阻器或電容連線起來,氣壓變化導致電阻或電容的數值發生變化,從而獲得氣壓資料。