加速度傳感器在智能手機中的應(yīng)用解析

1、加速度傳感器在手機 中的應(yīng)用 第五組 導(dǎo)讀導(dǎo)讀 ? 隨著技術(shù)的進步，手機已經(jīng)不再是一個簡單的通 信工具，而是具有綜合功能的便攜式的電子設(shè)備。 你可以用手機聽音樂，看電影，拍照等。手機變 得無所不能。在這種情況下，各種傳感器在手機 中的應(yīng)用應(yīng)運而生。 ? 傳感器在手機中的應(yīng)用越來遠(yuǎn)廣，而基于加速度 傳感器的重力感應(yīng)技術(shù)更是堪稱一絕。說的簡單 點就是你本來把手機拿在手里是豎著的，你將它 轉(zhuǎn)90度，橫過來，它的頁面就跟隨你的重心自動 反應(yīng)過來，也就是說頁面也轉(zhuǎn)了90度，極具人性 化。 加速度傳感器簡介 ? 加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力 就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，就

2、好比地球 引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可 以是變量。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀 螺儀（角速度傳感器）的改進的。另一種就是線加速度計。 而手機中采用的是角加速度計。 加速度傳感器分為壓電式加速度傳感器、壓阻式加速 度傳感器、伺服式加速度傳感器、電容式加速度傳感器， 在智能手機中用的就是電容式加速度傳感器。 加速度傳感器的原理 ? 加速度傳感器是根據(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，這種由于機械 力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為壓

3、電效 應(yīng)”。 ? 重力感應(yīng)技術(shù) 。 重力感應(yīng)意為加速度傳感器，其功能就是感應(yīng)重 力加速度的變化。在機構(gòu)上，重力感應(yīng)一般是由利用 表面微機電技術(shù)所制作的重力傳感單元、訊號條件電 路和ADC輸出組成。 在重力傳感器中，傳感器單元為電感性的感測細(xì) 胞，感測細(xì)胞是利用半導(dǎo)體材料（多晶硅）和制程 （光暈和蝕刻）所制造出來的一種結(jié)構(gòu)，感測細(xì)胞由 彈簧、橫梁材質(zhì)和拴繩組成。 感測細(xì)胞是由一組三個橫梁所構(gòu)成的一種機械機構(gòu)， 中間的橫梁是可以移動的，而兩側(cè)的橫梁是屬于固定式 的。當(dāng)系統(tǒng)受到加速度時，可利用中間橫梁和兩側(cè)固定 式橫梁的位移差計算出重力加速度的值。當(dāng)系統(tǒng)維持靜 止?fàn)顟B(tài)或處于加速運動時，拴繩便會將可移

4、動的橫梁拉 至中心位置。 利用三個橫梁可形成兩個背對背的電感，利用電感的 計算公式，當(dāng)有加速度產(chǎn)生時中間的橫梁朝著加速度的 相反方向唯一，導(dǎo)致電容值的變化，利用電容值的改變 進而推算出重力加速度的大小。通過測量由重力引起的 加速度，控制電路可以計算出設(shè)備相對于水平的傾斜角 度。 目前智能手機采用較加速 度傳感器，結(jié)合三軸陀螺儀實 現(xiàn)三維測量，也叫三軸重力感 應(yīng)。 首先我們把手機想象成 一個三維坐標(biāo)系統(tǒng)，無論手機 怎樣防放置，Y坐標(biāo)軸是手機 底端到頂端的方向，而且這個 方向是Y軸正方向。X坐標(biāo)軸 則是從左至右的走向，這個方 向亦是正方向。Z坐標(biāo)軸走向 則是面向使用者的方向。 這種坐標(biāo)朝向永遠(yuǎn)是固

5、定的，無論將手機是橫拿 還是豎放。如果手機是靜止不動的，加速度傳感器 的矢量方向永遠(yuǎn)是指向地心的，孤弱適量的長度為1 的話，稱之為1G。 如果以一定角度握持手機，那么1G的力會分布 到不同的軸上，。正常使用時加速度計在任意軸上 都不會檢測到遠(yuǎn)大于1G的值。如果檢測到的加速度 遠(yuǎn)大于1G那么即可判斷這是個突然動作。從而由于 壓電效應(yīng)，引起電壓的變化，做出相應(yīng)的動作。 加速度傳感器在微信功能中的創(chuàng)新功能突破了電子 產(chǎn)品的千遍一律，這個功能的實現(xiàn)來源傳感器的方 向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等參數(shù)的 特性。這個原理是手機里面集成的加速度傳感器， 它能夠分別測量X、Y、Z三個方面的加速度值，X

6、方向值的大小代表手機水平移動，Y方向值的大小 代表手機垂直移動，Z方向值的大小代表手機的空 間垂直方向，天空的方向為正，地球的方向為負(fù)， 然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng)，通過判斷 其大小變化，就能知道同時玩微信的朋友。 微信，搖一搖 ? 手機內(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，甩動切換視頻 等，是一種非常具有使用樂趣的功能。你本來把 手機拿在手里是豎著的，你將它轉(zhuǎn) 90度，橫過來 ，它的頁面就跟隨你的重心自動反應(yīng)過來，也就 是說頁面也轉(zhuǎn)了90度，極具人性化。常見的應(yīng)用 有玩平衡球了，還有橫屏瀏覽網(wǎng)頁、看小說之類 的了。 通過重力感應(yīng)操控的游戲 ? 未未來的智能手機還會不斷的繼續(xù)向前發(fā)展，并且與 各類傳感器結(jié)合的結(jié)合也將更加緊密。傳感器的出現(xiàn)讓人 們和電子設(shè)備的互動更加真實，更加有