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四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘

CNMO 【原創(chuàng)】 作者:徐磊,白沫飛 2012-02-16 05:30
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  去年可謂智能手機(jī)的雙核年,各大手機(jī)廠商都相繼推出了各自的多款雙核手機(jī),連蘋果都沒能免俗。而今年,我們又即將迎來多款搭載四核處理器的手機(jī)。不得不承認(rèn),手機(jī)硬件配置的提升必然會(huì)帶來手機(jī)性能的提升,但是,處理器并不是決定手機(jī)性能的唯一因素。換句話說,處理器可以決定手機(jī)數(shù)據(jù)處理速度,但不能決定手機(jī)的功能。手機(jī)多種多樣的功能取決于其內(nèi)置的軟件以及各種傳感器,然而很多人在購買手機(jī)時(shí),只關(guān)心處理器等硬件參數(shù),對手機(jī)內(nèi)置的傳感器并不了解。以至于買到手機(jī)之后才發(fā)現(xiàn)沒有自己想要的功能,今天筆者就針對手機(jī)中比較常見的傳感器,進(jìn)行一下簡單的介紹,希望對大家有所幫助。

四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘

三軸陀螺儀

  陀螺儀(Gyroscope),是一種用來傳感與維持方向的裝置,基于角動(dòng)量守恒的理論設(shè)計(jì)出來的。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。 陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn),由于輪子的角動(dòng)量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。

  陀螺儀有單軸陀螺儀和三軸陀螺儀,單軸的只能測量一個(gè)方向的量,也就是一個(gè)系統(tǒng)需要三個(gè)陀螺儀。而三軸陀螺儀可同時(shí)測定6個(gè)方向的位置,移動(dòng)軌跡,加速。所以一個(gè)三軸陀螺儀就能替代三個(gè)單軸陀螺儀。三軸陀螺儀多用于航海、航天等導(dǎo)航、定位系統(tǒng),能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位。如今也多用于智能手機(jī)當(dāng)中,比如最早采用該技的蘋果iPhone 4。

四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘
三軸陀螺儀工作原理圖

  其實(shí)iPhone 4采用的“三軸陀螺儀”,也叫微機(jī)械陀螺儀也可稱作MEMS陀螺儀。芯片內(nèi)部含有一塊微型磁性體,可以在手機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的科里奧力作用下向X,Y,Z三個(gè)方向發(fā)生位移,利用這個(gè)原理便可以測出手機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。而芯片核心中的另外一部分則可以講有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為iPhone 4可以識(shí)別的數(shù)字格式,所以,當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),無論你將iPhone 4上移或者甩動(dòng),里面的芯片接受指令就會(huì)向iPhone 4的CPU傳輸數(shù)據(jù),使得iPhone 4能夠做出正確的回應(yīng)。

四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘
利用三軸陀螺儀進(jìn)行體感控制的游戲

  目前手機(jī)中采用的三軸陀螺儀用途主要體現(xiàn)在游戲的操控上,有了三軸陀螺儀,我們在玩現(xiàn)代戰(zhàn)爭等第一人稱射擊游戲時(shí),可以完全摒棄以前通過方向按鍵來控制游戲的操控方式,我們只需要通過移動(dòng)手機(jī)相應(yīng)的位置,既可以達(dá)到改變方向的目的,使游戲體驗(yàn)更加真實(shí)、操作更加靈活。

電子羅盤

  電子羅盤,又稱數(shù)字羅盤,在現(xiàn)代技術(shù)條件中電子羅盤作為導(dǎo)航儀器或姿態(tài)傳感器已被廣泛應(yīng)用。電子羅盤與傳統(tǒng)指針式和平衡架結(jié)構(gòu)羅盤相比能耗低、體積小、重量輕、精度高、可微型化,其輸出信號(hào)通過處理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示,不僅可以用來指向,其數(shù)字信號(hào)可直接送到自動(dòng)舵,控制船舶的操縱。目前,廣為使用的是三軸捷聯(lián)磁阻式數(shù)字磁羅盤,這種羅盤具有抗搖動(dòng)和抗振性、航向精度較高、對干擾場有電子補(bǔ)償、可以集成到控制回路中進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。目前在手機(jī)中的應(yīng)用也比較廣泛。

四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘
電子羅盤圖片

  電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤。平面電子羅盤要求用戶在使用時(shí)必須保持羅盤的水平,否則當(dāng)羅盤發(fā)生傾斜時(shí),也會(huì)給出航向的變化而實(shí)際上航向并沒有變化。雖然平面電子羅盤對使用時(shí)要求很高,但如果能保證羅盤所附載體始終水平的話,平面羅盤是一種性價(jià)比很好的選擇。三維電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴(yán)格限制,因?yàn)槿S電子羅盤在其內(nèi)部加入了傾角傳感器,如果羅盤發(fā)生傾斜時(shí)可以對羅盤進(jìn)行傾斜補(bǔ)償,這樣即使羅盤發(fā)生傾斜,航向數(shù)據(jù)依然準(zhǔn)確無誤。有時(shí)為了克服溫度漂移,羅盤也可內(nèi)置溫度補(bǔ)償,最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。

IP67專業(yè)級(jí)三防戶外強(qiáng)機(jī) Seals VR7評(píng)測
SEALS VR7內(nèi)置電子羅盤

  三維電子羅盤由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來測量地球磁場,傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償;MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補(bǔ)償。該磁力儀是采用三個(gè)互相垂直的磁阻傳感器,每個(gè)軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強(qiáng)度。向前的方向稱為x方向的傳感器檢測地磁場在x方向的矢量值;向左或Y方向的傳感器檢測地磁場在Y方向的矢量值;向下或Z方向的傳感器檢測地磁場在Z方向的矢量值。每個(gè)方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場的分矢量調(diào)整到最佳點(diǎn),并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行放大后送入MCU進(jìn)行處理。磁場測量范圍為±2Gauss。通過采用12位A/D轉(zhuǎn)換器,磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場變化量,我們便可通過該高分辨力來準(zhǔn)確測量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場強(qiáng)度,不論是在赤道上的向上變化還是在南北極的更低值位置。

重力傳感器

  重力傳感器,新型屬傳感器技術(shù),它采用彈性敏感元件制成懸臂式位移器,與采用彈性敏感元件制成的儲(chǔ)能彈簧來驅(qū)動(dòng)電觸點(diǎn),完成從重力變化到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。目前絕大多數(shù)中高端智能手機(jī)和平板電腦內(nèi)置了重力傳感器,如蘋果的系列產(chǎn)品iphone和iPad,Android系列的手機(jī)等。重力傳感器在手機(jī)橫豎的時(shí)候屏幕會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn),在玩游戲可以代替上下左右,比如說玩賽車游戲,可以不通過按鍵,將手機(jī)平放,左右搖擺就可以代替模擬機(jī)游戲的方向左右移動(dòng)了。

買單但是不實(shí)用的手機(jī)功能
手機(jī)中應(yīng)用重力傳感器 

  重力傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。所謂的壓電效應(yīng)就是 “對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外,還將改變晶體的極化狀態(tài),在晶體內(nèi)部建立電場,這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)”。

  重力傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓,只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系,就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如電容效應(yīng),熱氣泡效應(yīng),光效應(yīng),但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形,通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。

四核處理器沒有用 手機(jī)內(nèi)置傳感器揭秘

酷軟匯:無懼嚴(yán)寒 重力感應(yīng)游戲大搜羅  酷軟匯:無懼嚴(yán)寒 重力感應(yīng)游戲大搜羅
通過重力感應(yīng)操控的游戲

  手機(jī)重力感應(yīng)指的是手機(jī)內(nèi)置重力搖桿芯片,支持搖晃切換所需的界面和功能,甩歌甩屏,翻轉(zhuǎn)靜音,甩動(dòng)切換視頻等,是一種非常具有使用樂趣的功能。

光線感應(yīng)器

  光線感應(yīng)器也叫做亮度感應(yīng)器,英文名稱為Light-Sensor,很多平板電腦和手機(jī)都配備了該感應(yīng)器。一般位于手持設(shè)備屏幕上方,它能根據(jù)手持設(shè)備目前所處的光線亮度,自動(dòng)調(diào)節(jié)手持設(shè)備屏幕亮度,來給使用者帶來最佳視的覺效果。例如在黑暗的環(huán)境下,手持設(shè)備屏幕背光燈就會(huì)自動(dòng)變暗,否則很刺眼。

  它的功能是用來感應(yīng)光線強(qiáng)弱的,然后反饋到手持設(shè)備,自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度,從而達(dá)到省電的目的。

  光電感應(yīng)器是由兩個(gè)組件即投光器及受光器所組成,利用投光器將光線由透鏡將之聚焦,經(jīng)傳輸而至受光器之透鏡,再至接收感應(yīng)器,感應(yīng)器將收到之光線訊號(hào)轉(zhuǎn)變成電器信號(hào),此電信訊號(hào)更可進(jìn)一步作各種不同的開關(guān)及控制動(dòng)作,其基本原理即對投光器受光器間之光線做遮蔽之動(dòng)作所獲得的信號(hào)加以運(yùn)用以完成各種自動(dòng)化控制。

距離感應(yīng)器

  距離感應(yīng)器又叫位移傳感器,是利用各種元件檢測對象物的物理變化量,通過將該變化量換算為距離,來測量從傳感器到對象物的距離位移的機(jī)器。根據(jù)使用元件不同,分為光學(xué)式位移傳感器、線性接近傳感器、超聲波位移傳感器等。距離感應(yīng)器一般都在手機(jī)聽筒的兩側(cè)或者是在手機(jī)聽筒凹槽中,這樣便于它的工作。當(dāng)用戶在接聽或撥打電話時(shí),將手機(jī)靠近頭部,距離感應(yīng)器可以測出之間的距離到了一定程度后便通知屏幕背景燈熄滅,拿開時(shí)再度點(diǎn)亮背景燈,這樣更方便用戶操作也更為節(jié)省電量。

結(jié)束語:

  今天為大家簡單介紹了一下智能手機(jī)中常見的幾種傳感器,相信大家已經(jīng)有所了解,大家在購買手機(jī)時(shí),特別是對手機(jī)功能有特殊要求的用戶,除了要關(guān)注其硬件性能之外,更重要的是要了解一下手機(jī)是否內(nèi)置了相應(yīng)的傳感器,只有這樣,才能買到稱心如意的手機(jī)。

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