關於手機傳感器,這篇必不可少

如今,手機似乎已經成為現代人的萬能工具,導航、計步、遊戲等等。做到這些功能,其實都是因為它們裝了一系列的傳感器,華為Mate 20有10種傳感器,蘋果iPhone XS裝有6類傳感器……這就來說說那些每天陪伴我們的手機傳感器。

1. 光線傳感器

說到手機中的傳感器,首先要說的就是光線傳感器,它就好比手機的眼睛。我們人類的眼睛可以在不同光線的環境下,調整進入眼睛的光線。而光線傳感器則可以讓手機感測環境光線的強度,用來調節手機螢幕的亮度。

原理:

光敏三極管,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。

應用:

通常用於調節螢幕自動背光的亮度,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,同時不刺眼;

可用於拍照時調節自動白平衡;

用光線傳感器來協助調整螢幕亮度,能進一步達到延長電池壽命的作用;

光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來偵測手機是否被放置在口袋中,以防止誤觸。

產品代表:

ST (意法半導體)——OPT3007

超薄環境光傳感器,傳感器的精密光譜響應與人眼的明視響應高度匹配。

應用手機:

蘋果iPhone XR、vivo X23、華為Mate 20、三星GALAXY Note 9等。

3.重力傳感器

原理:

利用壓電效應做到,傳感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。

應用:

手機橫豎屏智能切換;

拍攝照片方向;

重力感應類遊戲,例如平衡球、賽車遊戲等。

產品代表:

蘋果研發的重力感應設備。

應用手機:

榮耀Magic 2、三星GALAXY Note 9、魅族16th等。

4. 加速度傳感器

原理:

加速度傳感器是多個維度測算的,主要測算一些瞬時加速或減速的動作。功耗更小,但是精度低。

應用:

計步,加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動。人在走動的時候會產生一定規律性的振動,而加速度傳感器可以檢測振動的過零點,從而計算出人所走的步或跑步所走的步數,從而計算出人所移動的位移,並且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗;

日常應用中的一些甩動切歌、翻轉靜音等。

產品代表:

ST意法半導體——LSM330D

可測量250dps至2000dps的俯仰、滾轉和偏航軸角速度。

應用手機:

蘋果iPhone XR、一加6T、小米MIX 3、蘋果iPhone XS等。

6. 陀螺儀

原理:

角動量守恒,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。一般手機里標配的是三軸陀螺儀,可追蹤6個方向的位移變化。

應用:

一些射擊或賽車遊戲;

3D拍照、全景導航等。

產品代表:

NXP(恩智浦)——FXAS21002C

3軸數字陀螺儀,適用於遊戲控制器、電子羅盤穩定、增強運動控制等應用。

應用手機:

華為Mate 20、OPPO R17、vivo X23、蘋果iPhone XR等。

7. GPS

原理:

手機GPS模塊通過天線接收GPS衛星傳送的信息。模塊中的晶片根據高速運動的衛星瞬間位置作為起算數據,根據衛星發射坐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,確定待測點的位置坐標。

應用:地圖、導航、測速、測距。

產品代表:

Fastrax——UP501

可以在惡劣條件下進行高性能的導航,甚至在較低的GPS衛星可見度環境下做到穩定的定位。

應用手機:榮耀Magic 2、魅族16th等。

8. 指紋傳感器

目前,電容式指紋識別和超聲波指紋識別應用比較廣泛。

電容指紋傳感器原理:

手指構成電容的一極,另一極是矽晶片陣列,通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流,指紋的波峰波谷與感應器之間的距離形成電容高低差,從而描繪出指紋圖像。

超聲波指紋傳感器原理:

利用超聲波,直接掃描並測繪指紋紋理。超聲波獲得的指紋是3D立體的,而電容指紋是2D平面的。超聲波不僅識別速度更快、而且不受汗水油污的干擾、指紋細節更豐富難以破解。

應用:加密、解鎖、支付等。

產品代表:

新思科技——Clear ID FS9500

僅有1.55mm,能夠直接放置在柔性螢幕下邊或直接集成在螢幕中。

應用手機:

華為Mate 20、三星GALAXY Note 9、小米MIX 3、OPPO R17 等。

9. 霍爾感應器

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。

應用:自動解鎖、自動鎖屏等。

產品代表:

Diodes——AH1883

卓越的溫度穩定性,對身體壓力不敏感。

應用手機:

榮耀Magic 2、魅族16th、華為Mate 20等。

10. 氣壓傳感器

原理:

分為變容式或變阻式氣壓傳感器,將薄膜與變阻器或電容連接起來,氣壓變化導致電阻或電容的數值發生變化,從而獲得氣壓數據。

應用:

GPS計算海拔會有十米左右的誤差,氣壓傳感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。

產品代表:

TI(德州儀器)——BMP180

高精度、小體積、超低能耗的氣壓傳感器。

應用手機:

華為Mate 20、蘋果iPhone XR、蘋果iPhone XS等。

傳感器市場創新不斷

智慧型手機的技術正在飛速更新,很大程度取決於手機中的傳感器技術的創新突破。除了以上傳感器,紫外線傳感器、心率傳感器、血氧傳感器等也廣泛應用於當下的熱門手機中。

例如,在近年 新髮布的手機中,很多內置了臉部識別傳感器。臉部識別比指紋識別複雜的多,它由成像模塊、照明模塊等組成,可以通過內置錄影頭掃描用戶的臉部特徵,做到安全、解鎖等功能。在手機運動探測器中,配合心率傳感器、血氧傳感器等,可以實時監控用戶的健康狀況。

在傳感器的工藝上,傳感器集成度會越來越高,越高的集成度給傳感器的拓展留下了更多的可能,而且大大節約了設備空間,這更有利於移動設備朝向輕便化的發展。

未來,手機對用戶的感知會更加精準,傳感器的種類將遠不止這些。

傳感器可能為泄密者?

傳感技術的發展為智慧型手機帶來了更加有趣的體驗,但同時也讓這些傳感器成為泄露信息者。

看似意義不大的數據,例如氣壓計讀數的微小變化,也能暴露你的海拔,即位於建築的第幾層。再比如,運動傳感器同樣可以描繪出使用者的行程,一次旅程產生的潛在移動數據和更短的、急速的運動,一些應用程序可以從加速度傳感器中抓取信息,得到線路數據。

手機傳感器不僅為那些兜售竊密軟件的網路犯罪分子提供窺探隱私的機會。合法的應用程序通常會收集用戶信息,例如搜尋引擎和應用下載的記錄,然後賣給廣告商或其他第三方。而第三方可以利用這些信息了解用戶生活的各個方面。

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