傳感器在生活中的應(yīng)用

1、傳感器在生活中的應(yīng)用學(xué)號：201201030643 班級：電氣03班傳感器在手機(jī)中的應(yīng)用 光線傳感器 重力傳感器 觸摸傳感器光線傳感器 工作原理：在手機(jī)中使用的光線傳感器件一般是光敏三極管，也叫光電三極管，光敏三極管有電流放大作用，所以比光敏電阻和光敏二極管應(yīng)用更廣泛。光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有NPN 或PNP 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個(gè)，也有三個(gè)的。光敏三極管的結(jié)構(gòu)如圖所示。為適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管

2、殼內(nèi)，當(dāng)光照射時(shí)，光線通過透鏡集中照射在芯片上。 將光敏三極管接在圖所示的電路中，光敏三極管的集電極接正電位，其發(fā)射極接負(fù)電位。當(dāng)無光照射時(shí)，流過光敏三極管的電流，就是正常情況下光敏三極管集電極與發(fā)射極之間的穿透電流Iceo 它也是光敏三極管的暗電流，其大小為：Iceo =(1 + hFE) I（式中: Icbo-集電極與基極間的飽和電流;hFE -共發(fā)射極直流放大系數(shù)）。 當(dāng)有光照射在基區(qū)時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對增加了少數(shù)載流子的濃度，使集電結(jié)反向飽和電流大大增加，這就是光敏三極管集電結(jié)的光生電流。該電流注入發(fā)射結(jié)進(jìn)行放大，成為光敏三極管集電極與發(fā)射極間電流，它就是光敏三極管的光電流?？梢?/p>

3、看出，光敏三極管利用普通半導(dǎo)體三極管的放大作用，將光敏二極管的光電流放大了( I + hFE) 倍。所以，光敏三極管比光敏二極管具有更高的靈敏度。 光敏三極管在手機(jī)上應(yīng)用主要是根據(jù)環(huán)境光線明暗來判斷用戶的使用條件，從而對手機(jī)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能和方便用戶使用的目的。黑暗環(huán)境下自動(dòng)降低背光亮度以免背光太亮刺眼。太陽下自動(dòng)增加屏幕亮度使顯示更清楚。 手機(jī)移動(dòng)到耳邊打電話時(shí)自動(dòng)關(guān)閉屏幕和背光可以延長手機(jī)的續(xù)航時(shí)間同時(shí)關(guān)閉觸屏又可以達(dá)到防止打電話過程中誤觸屏幕掛斷電話的誤操作。 光敏三極管在手機(jī)中的應(yīng)用 NOKIA N73手機(jī)的光線傳感器電路為例 電路圖為： 光敏三極管V6501將感應(yīng)到的光線變成電

4、信號送到電源管理/音頻IC中的檢測電路中，然后輸出控制信號，控制LCD背光燈，使之能夠隨環(huán)境光線的強(qiáng)弱變換亮度，以達(dá)到節(jié)省電量滿足視覺需要的目的。重力傳感器 介紹：在手機(jī)上的重力傳感器：利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，簡單來說是測量內(nèi)部一片重物(重物和壓電片做成一體)重力正交兩個(gè)方向的分力大小，來判定水平方向。通過對力敏感的傳感器，感受手機(jī)在變換姿勢時(shí)，重心的變化使手機(jī)光標(biāo)變化位置從而實(shí)現(xiàn)選擇的功能。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。重力傳感器來說的簡單點(diǎn)就是：你本來把手機(jī)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(dòng)反應(yīng)過來

5、也就是說頁面也轉(zhuǎn)了90度，極具人性化。 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

6、壓輸出。 工作原理應(yīng)用狀況 1、通過重力傳感器測量由于重力引起的加速度，可以計(jì)算出設(shè)備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。但是剛開始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，現(xiàn)在工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。 2、加速度傳感器可以幫助仿生學(xué)機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山，還是在走下坡，是否摔倒。或者對于飛行類的機(jī)器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來回答所有上述問題。 3、重力傳感器可以用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。 觸摸傳感器 在手機(jī)中使用的觸摸傳感器（touch sensor）就是平時(shí)我們

7、俗稱的觸摸屏（Touch panel）,又稱為觸控面板，觸摸傳感器的使用使人機(jī)交互更加方便和直觀，增加了人機(jī)交流的樂趣。觸摸傳感器的使用減少了手機(jī)菜單按鍵，操作更加簡單、便捷。在手機(jī)中使用的觸摸傳感器分為兩類，第一類是電阻式觸摸傳感器，其代表就是國產(chǎn)大部分手機(jī)采用，第二類是電容式觸摸傳感器，其代表就是I phone手機(jī)等采用。 電阻式觸摸屏的工作原理 ： 觸摸屏包含上下疊合的兩個(gè)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(gè)阻性層和一個(gè)導(dǎo)電層組成，通常還要用一種彈性材料來將兩層隔開。電阻式觸摸屏 在手機(jī)中使用電阻式觸摸屏幾乎全部都是四線觸摸屏。 四線觸

8、摸屏包含兩個(gè)阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線，另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線，如圖所示。在觸摸屏幕后，起到電壓計(jì)作用的觸摸管理芯片首先在X+點(diǎn)上施加電壓梯度VDD，在X-點(diǎn)上施加接地電壓GND。然后檢測Y軸電阻上的模擬電壓并把模擬電壓轉(zhuǎn)化成數(shù)值用模數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算X坐標(biāo)。在這種情況下Y-軸變成感應(yīng)線。同樣地在Y+和Y-點(diǎn)分施加電壓梯度可以測量Y軸坐標(biāo)。電阻式觸摸屏外形結(jié)構(gòu) 電阻式觸摸屏是覆蓋在LCD上面一層玻璃結(jié)構(gòu)的透明的材料它與LCD是可以分離的可以單獨(dú)進(jìn)行更換有些手機(jī)的觸摸屏和LCD做在一起如果觸摸屏損壞的時(shí)候只能一起更換。 部分手機(jī)會(huì)在觸摸屏上面加一個(gè)屏幕面板用來保

9、護(hù)觸摸屏和LCD。觸摸屏的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。 右圖是是一款手機(jī)的電阻式觸摸屏電路，電路由觸摸檢測部件、觸摸屏控制芯片、CPU組成，觸摸屏安裝在LCD的前面，用戶檢測用戶的觸摸位置，當(dāng)手指觸摸圖標(biāo)或菜單位置時(shí)，觸摸屏將檢測的信息送入觸摸屏控制芯片，觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。電容式觸摸屏 電容式觸摸屏工作原理： 電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。 電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)

10、低電壓交流電場。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。 右圖是I phone手機(jī)的純平觸摸屏（touch lens，中文俗稱有“鏡面式觸摸屏”、“純屏觸摸屏”）的外觀，I phone手機(jī)使用的電容式觸摸屏，屏幕面板和觸摸屏合二為一，透光率高，使用壽命長，適合手機(jī)的超薄化設(shè)計(jì)，加上可以多點(diǎn)觸摸

11、功能，深受I phone用戶的喜愛。 傳感器在飲水機(jī)中的應(yīng)用 溫度傳感器工作原理：溫度傳感器將加熱體中的溫度采集，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)供單片機(jī)使用，在設(shè)計(jì)過程中盡量采用集成模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的傳感器，這樣一來可以極大的減少設(shè)計(jì)工作量，并且可靠性也將會(huì)有比較大的提高，這種傳感器在實(shí)際生產(chǎn)中有這很廣泛的應(yīng)用。 家用飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)由傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，水位探測器，LED顯示電路，鍵盤電路，加熱控制器等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1 本系統(tǒng)選擇AT89C2051作為主控制器，P1.0P1.3作為4個(gè)數(shù)碼管的位選信號控制，P1.4P1.7接到譯碼器7447上輸出數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)。P3.0用于連接水位探測器，P3.1用于控制加熱器電路的通斷，P3.2和P3.3分別用來連接溫水鍵和開水鍵，實(shí)現(xiàn)對飲水機(jī)加熱模式的選擇,P3.4用來連接DS18B20數(shù)字溫度傳感器。系統(tǒng)具體電路圖如下圖所示。氣敏傳感器在家用氣體報(bào)警器中的應(yīng)用 工作原理：當(dāng)室內(nèi)可燃?xì)怏w增加時(shí)，由于氣敏器件接觸到可燃?xì)怏w而其阻值降低，使流經(jīng)測試回路的電流增加，可直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器（BZ）報(bào)警。氣體報(bào)警器電路圖濕敏傳感器在錄像機(jī)結(jié)露報(bào)警器中的應(yīng)用 電路及工作原理：原理 該電路由BG1 BG4組成，結(jié)露時(shí)，LED亮