传感器在手机上的应用

1、传感器在手机上的应用黑龙江八一农垦大学信息技术学院电气工程及其自动化（5）班20104073509梁祯内容提要 触摸屏在手机上的应用 光线感应器在手机上的应用 陀螺仪在手机上的应用 手机的无线充电技术电阻式触摸屏电容式触摸屏超灵敏触摸屏super sensitive touch screen触摸屏在手机上的主要种类电阻式触摸屏工作图什么是电阻式触摸屏：电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这种屏幕可 以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃

2、的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有 ITO（纳米铟锡金属氧化物）涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电 信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。 触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要 用一种弹性材料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力（如通过笔尖或手指进行按压）足够大时，顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器 原理来产生代表X坐标和Y坐

3、标的电压。如右图，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻（R1）连接正参考电压（VREF），下面的电阻 （R2）接地。两个电阻连接点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。 工作原理：什么是电容式

4、传感器电容屏是利用人体感应进行触点检测控制，不需要直接接触或只需要轻微接触，通过检测感应电流来定位触摸坐标，优点是支持多点触控，缺点是精度不高、相对电阻屏来说不够稳定、受环境影响较大，成本也要高一些。当手指触摸在外导电层时，由于人体电场作用在前端触控点和触控屏之间会产生耦合电容，导致部分电流被手指吸收，控制器则通过检测四角的电极电流比例来定位触控坐标。电容式触摸屏的优势与电阻式触控屏和电磁式感应板相比，电容式触控屏表现出了更加良好的性能。由于轻触就能感应，使用方便。而且手指与触控屏的接触几乎没有磨损，性能稳定，经机械测试使用寿命长达30年。另外，整个产品主要由一块只有一个高集成度芯片的PCB组

5、成，元件少，产品一致性好、成品率高。电容式触控屏缺点：代表流行风向标的iPhone上使用电容式触控屏无疑进一步印证了其拥有的各项优势。电容式触摸屏的工作原理：电容式触摸屏的工作原理：所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。该系统中的大部分能量直接在电容器极板之间。少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场被称为“边缘场”。制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，将上述的边

6、缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。显然，对于这种传感器模式来说，平行板电容器并非上佳之选。把手指放在边缘电场的附近将增加电容式传感系统的导电表面积。由手指所产生的额外电荷存储容量就是已知的手指电容CF。无手指触摸时的传感器电容用CP来表示。在本文中，它代表寄生电容。关于电容式传感器的一个常见的误解是：为了使系统正常工作，手指必须接地。实际上，手指被传感的原因在于它带有电荷，而这与其是否悬空或接地完全无关。超灵敏触摸屏Super sensitive touch screen什么是超敏感触摸屏超敏感触摸屏是诺基亚于2012年9月5日的windows phone 8新机发布会上率先提出的，其原理

7、是基于电容式触摸屏改进而来，在继承了电容式触摸屏的灵敏，以及手指轻触即可完成对于屏幕命令的同时，又进一步改进，精简了其构造增加灵敏度，从而使触摸屏可以识别非生命体的触摸，例如钥匙、手套、叉子等进行操作。这样的设计既可以保证触摸屏的灵敏度，又可以在不方便的时候使用手套进行控制屏幕又或者使用触控笔进行精准触摸，同时又因为精简了屏幕结构，使屏幕的透光度更高，在一方面又可以减少耗电量。什么是光线传感器光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯

8、，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域，应用极为广泛，在手机上的应用具体为根据室内或者室外光线强度而自动调节屏幕的亮度，使用户在强光之下可以看清屏幕内容以及弱光之下不刺眼。光敏电阻调光电路图光敏电阻的结构光敏电阻调光电路如左图是一种典型的光控调光电路，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则RG的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。上述电路中整流桥给出的

9、是必须是直流脉动电压，不能将其用电容滤波变成平滑直流电压，否则电路将无法正常工作。原因在于直流脉动电压既能给可控硅提供过零关断的基本条件，又可使电容C的充电在每个半周从零开始，准确完成对可控硅的同步移相触发。陀螺仪在手机上的应用陀螺仪是由苹果公司在2010年6月7日的发布会上首先应用于自家手机iphone 4、ipod touch4上，在发布会上，苹果公司表示其三轴陀螺仪可以应用在导航，方向识别，游戏等各种领域之中，其中三轴陀螺仪以绝对优势击败传统在手机应用的重力感应器，不仅仅三轴陀螺仪应用的范围更加广泛、识别方向更为准确，同时，三轴陀螺仪即使在你躺在床上的时候，依然可以通过手机的方向以及倾斜

10、来准确的识别你所进行的操作，而传统的重力感应器，则会一直以地面为准，这便是陀螺仪与重力感应器之间的最大的差别。我们用四个质点ABCD来表示边上的区域，这个边对于用图来解释陀螺仪的工作原理是很重要的。轴的底部被托住静止但是能够各个方向旋转。当一个倾斜力作用在顶部的轴上的时候，质点A向上运动，质点C则向下运动，如其中的子图1。因为陀螺仪是顺时针旋转，在旋转90度角之后，质点A将会到达质点B的位置。CD两个质点的情况也是一样的。子图2中质点A当处于如图的90度位置的时候会继续向上运动，质点C也继续向下。AC质点的组合将导致轴在子图2所示的运动平面内运动。一个陀螺仪的轴在一个合适的角度上旋转，在这种情

11、况下，如果陀螺仪逆时针旋转，轴将会在运动平面上向左运动。如果在顺时针的情况中，倾斜力是一个推力而不是拉力的话，运动将会向左发生。在子图3中，当陀螺仪旋转了另一个90度的时候，质点C在质点A受力之前的位置。C质点的向下运动现在受到了倾斜力的阻碍并且轴不能在倾斜力平面上运动。倾斜力推轴的力量越大，当边缘旋转大约180度时，另一侧的边缘推动轴向回运动。所以，基于以上的原理，手机即可用陀螺仪在游戏中实现向左，向右，向前，向后以及更为细微的角度识别。陀螺仪的工作原理手机的无线充电虽然无线充电技术最早由plam公司提出并应用在自家手机plam pre等手机上，但是真正将其发扬起来的却是诺基亚，在2012年9月5日诺基亚的windows phone 8手机发布会上，诺基亚正式向外界公布其自身的无线充电技术，也正是此举，无线充电技术正式进入了大众的视野。无