傳感器在手機(jī)上的應(yīng)用PPT課件

1、內(nèi)容提要 觸摸屏在手機(jī)上的應(yīng)用 光線感應(yīng)器在手機(jī)上的應(yīng)用 陀螺儀在手機(jī)上的應(yīng)用 手機(jī)的無線充電技術(shù)第1頁/共17頁電阻式觸摸屏電容式觸摸屏超靈敏觸摸屏super sensitive touch screen觸摸屏在手機(jī)上的主要種類第2頁/共17頁電阻式觸摸屏工作圖什么是電阻式觸摸屏：電阻式觸摸屏是一種傳感器，它將矩形區(qū)域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這種屏幕可 以用四線、五線、七線或八線來產(chǎn)生屏幕偏置電壓，同時讀回觸摸點的電壓。電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu)，薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有 ITO（納米銦錫金屬氧化物）涂層

2、，ITO具有很好的導(dǎo)電性和透明性。當(dāng)觸摸操作時，薄膜下層的ITO會接觸到玻璃上層的ITO，經(jīng)由感應(yīng)器傳出相應(yīng)的電 信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路送到處理器，通過運算轉(zhuǎn)化為屏幕上的X、Y值，而完成點選的動作，并呈現(xiàn)在屏幕上。 觸摸屏包含上下疊合的兩個透明層，四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成，五線和七線觸摸屏由一個阻性層和一個導(dǎo)電層組成，通常還要 用一種彈性材料來將兩層隔開。當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力（如通過筆尖或手指進(jìn)行按壓）足夠大時，頂層與底層之間會產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器 原理來產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。如右圖，分壓器是通過將兩個電阻進(jìn)行串聯(lián)來實現(xiàn)的。上面的電阻（

3、R1）連接正參考電壓（VREF），下面的電阻 （R2）接地。兩個電阻連接點處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標(biāo)，需要對一個阻性層進(jìn)行偏置：將它的一邊接VREF，另一邊接地。同時，將未偏置的那一層連接到一個ADC的高阻抗輸入端。當(dāng)觸摸屏上的壓力足夠大，使兩層之間發(fā)生接觸時，電阻性表面被分隔為兩個電阻。它們的阻值與觸摸點到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點與接地邊之間的電阻相當(dāng)于分壓器中下面的那個電阻。因此，在未偏置層上測得的電壓與觸摸點到接地邊之間的距離成正比。 工作原理：第3頁/共17頁什么是電容式傳感器電容屏是利用人體感應(yīng)進(jìn)行觸點檢測控制，不需要直接

4、接觸或只需要輕微接觸，通過檢測感應(yīng)電流來定位觸摸坐標(biāo)，優(yōu)點是支持多點觸控，缺點是精度不高、相對電阻屏來說不夠穩(wěn)定、受環(huán)境影響較大，成本也要高一些。當(dāng)手指觸摸在外導(dǎo)電層時，由于人體電場作用在前端觸控點和觸控屏之間會產(chǎn)生耦合電容，導(dǎo)致部分電流被手指吸收，控制器則通過檢測四角的電極電流比例來定位觸控坐標(biāo)。電容式觸摸屏的優(yōu)勢與電阻式觸控屏和電磁式感應(yīng)板相比，電容式觸控屏表現(xiàn)出了更加良好的性能。由于輕觸就能感應(yīng)，使用方便。而且手指與觸控屏的接觸幾乎沒有磨損，性能穩(wěn)定，經(jīng)機(jī)械測試使用壽命長達(dá)30年。另外，整個產(chǎn)品主要由一塊只有一個高集成度芯片的PCB組成，元件少，產(chǎn)品一致性好、成品率高。電容式觸控屏缺點：

5、代表流行風(fēng)向標(biāo)的iPhone上使用電容式觸控屏無疑進(jìn)一步印證了其擁有的各項優(yōu)勢。第4頁/共17頁電容式觸摸屏的工作原理：所有電容式觸摸傳感系統(tǒng)的核心部分都是一組與電場相互作用的導(dǎo)體。在皮膚下面，人體組織中充滿了傳導(dǎo)電解質(zhì)(一種有損電介質(zhì))。正是手指的這種導(dǎo)電特性，使得電容式觸摸傳感成為可能。簡單的平行板電容器具有兩個導(dǎo)體，其間隔著一層電介質(zhì)。該系統(tǒng)中的大部分能量直接在電容器極板之間。少許能量會泄露到電容器極板以外的空間，而由這些泄露能量所形成的電場被稱為“邊緣場”。制作實用電容式傳感器的部分難題在于：需要設(shè)計一組印制導(dǎo)線，將上述的邊緣場引導(dǎo)到用戶易接近的有效感應(yīng)區(qū)域中。顯然，對于這種傳感器模式

6、來說，平行板電容器并非上佳之選。把手指放在邊緣電場的附近將增加電容式傳感系統(tǒng)的導(dǎo)電表面積。由手指所產(chǎn)生的額外電荷存儲容量就是已知的手指電容CF。無手指觸摸時的傳感器電容用CP來表示。在本文中，它代表寄生電容。關(guān)于電容式傳感器的一個常見的誤解是：為了使系統(tǒng)正常工作，手指必須接地。實際上，手指被傳感的原因在于它帶有電荷，而這與其是否懸空或接地完全無關(guān)。第5頁/共17頁超靈敏觸摸屏Super sensitive touch screen什么是超敏感觸摸屏超敏感觸摸屏是諾基亞于2012年9月5日的windows phone 8新機(jī)發(fā)布會上率先提出的，其原理是基于電容式觸摸屏改進(jìn)而來，在繼承了電容式觸摸

7、屏的靈敏，以及手指輕觸即可完成對于屏幕命令的同時，又進(jìn)一步改進(jìn)，精簡了其構(gòu)造增加靈敏度，從而使觸摸屏可以識別非生命體的觸摸，例如鑰匙、手套、叉子等進(jìn)行操作。這樣的設(shè)計既可以保證觸摸屏的靈敏度，又可以在不方便的時候使用手套進(jìn)行控制屏幕又或者使用觸控筆進(jìn)行精準(zhǔn)觸摸，同時又因為精簡了屏幕結(jié)構(gòu)，使屏幕的透光度更高，在一方面又可以減少耗電量。第6頁/共17頁第7頁/共17頁第8頁/共17頁什么是光線傳感器光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機(jī)，石英鐘，音樂

8、杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自動開關(guān)控制領(lǐng)域，應(yīng)用極為廣泛，在手機(jī)上的應(yīng)用具體為根據(jù)室內(nèi)或者室外光線強(qiáng)度而自動調(diào)節(jié)屏幕的亮度，使用戶在強(qiáng)光之下可以看清屏幕內(nèi)容以及弱光之下不刺眼。第9頁/共17頁光敏電阻調(diào)光電路圖光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻調(diào)光電路如左圖是一種典型的光控調(diào)光電路，其工作原理是：當(dāng)周圍光線變?nèi)鯐r引起光敏電阻的阻值增加，使加在電容C上的分壓上升，進(jìn)而使可控硅的導(dǎo)通角增大，達(dá)到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，若周圍的光線變亮，則RG的阻值下降，導(dǎo)致可控硅的導(dǎo)通角變小，照明燈兩端電壓也同時下降，使燈光變暗，從而實現(xiàn)對燈光照度的控制。上述

9、電路中整流橋給出的是必須是直流脈動電壓，不能將其用電容濾波變成平滑直流電壓，否則電路將無法正常工作。原因在于直流脈動電壓既能給可控硅提供過零關(guān)斷的基本條件，又可使電容C的充電在每個半周從零開始，準(zhǔn)確完成對可控硅的同步移相觸發(fā)。第10頁/共17頁陀螺儀在手機(jī)上的應(yīng)用陀螺儀是由蘋果公司在2010年6月7日的發(fā)布會上首先應(yīng)用于自家手機(jī)iphone 4、ipod touch4上，在發(fā)布會上，蘋果公司表示其三軸陀螺儀可以應(yīng)用在導(dǎo)航，方向識別，游戲等各種領(lǐng)域之中，其中三軸陀螺儀以絕對優(yōu)勢擊敗傳統(tǒng)在手機(jī)應(yīng)用的重力感應(yīng)器，不僅僅三軸陀螺儀應(yīng)用的范圍更加廣泛、識別方向更為準(zhǔn)確，同時，三軸陀螺儀即使在你躺在床上的

10、時候，依然可以通過手機(jī)的方向以及傾斜來準(zhǔn)確的識別你所進(jìn)行的操作，而傳統(tǒng)的重力感應(yīng)器，則會一直以地面為準(zhǔn)，這便是陀螺儀與重力感應(yīng)器之間的最大的差別。第11頁/共17頁第12頁/共17頁我們用四個質(zhì)點ABCD來表示邊上的區(qū)域，這個邊對于用圖來解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個傾斜力作用在頂部的軸上的時候，質(zhì)點A向上運動，質(zhì)點C則向下運動，如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時針旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)90度角之后，質(zhì)點A將會到達(dá)質(zhì)點B的位置。CD兩個質(zhì)點的情況也是一樣的。子圖2中質(zhì)點A當(dāng)處于如圖的90度位置的時候會繼續(xù)向上運動，質(zhì)點C也繼續(xù)向下。AC質(zhì)點的組合將導(dǎo)致軸在子

11、圖2所示的運動平面內(nèi)運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉(zhuǎn)，在這種情況下，如果陀螺儀逆時針旋轉(zhuǎn)，軸將會在運動平面上向左運動。如果在順時針的情況中，傾斜力是一個推力而不是拉力的話，運動將會向左發(fā)生。在子圖3中，當(dāng)陀螺儀旋轉(zhuǎn)了另一個90度的時候，質(zhì)點C在質(zhì)點A受力之前的位置。C質(zhì)點的向下運動現(xiàn)在受到了傾斜力的阻礙并且軸不能在傾斜力平面上運動。傾斜力推軸的力量越大，當(dāng)邊緣旋轉(zhuǎn)大約180度時，另一側(cè)的邊緣推動軸向回運動。所以，基于以上的原理，手機(jī)即可用陀螺儀在游戲中實現(xiàn)向左，向右，向前，向后以及更為細(xì)微的角度識別。陀螺儀的工作原理第13頁/共17頁手機(jī)的無線充電雖然無線充電技術(shù)最早由plam公司提出并應(yīng)用在自家手機(jī)plam pre等手機(jī)上，但是真正將其發(fā)揚(yáng)起來的卻是諾基亞，在2012年9月5日諾基亞的windows phone 8手機(jī)發(fā)布會上，諾基亞正式向外界公布其自身的無線充電技術(shù)，也正是此舉，無線充電技術(shù)正式進(jìn)入了大眾的視野。無線充電技術(shù)也更為的為大眾所關(guān)注，不僅僅是因其是一個新興的技術(shù)，也是因為它的便