手機中的傳感器原理和用途解密

2021-01-17 電子發燒友
手機中的傳感器原理和用途解密

藍蜂科技•hebeil 發表於 2021-01-15 17:37:25

搖動手機就可以控制賽車方向；拿著手機在操場散步，就能記錄你走了幾公裡?這些你越來越熟悉的場 景，都少不了天天伴你身旁的智慧型手機。而手機能完成以上任務，主要都是靠內部安裝的傳感器。你知道嗎 機中的傳感器有多少種？又是依靠哪些原理來運作？

1、 光線傳感器(Ambient Light Sensor)

光線傳感器類似於手機的眼睛。人類的眼睛能在不同光線的環境下，調整進入眼睛的光線，例如進入電 影院，瞳孔會放大來讓更多光線進入眼睛。而光線傳感器則可以讓手機感測環境光線的強度，用來調節手機 屏幕的亮度。而因為屏幕通常是手機最耗電的部分，因此運用光線傳感器來協助調整屏幕亮度，能進一步達 到延長電池壽命的作用。光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤 觸。

2、 距離傳感器(proximity sensor)

透過紅外線LED燈發射紅外線，被物體反射後由紅外線探測器接受，藉此判斷接收到紅外線的強度來 判斷距離，有效距離大約在10米左右。它可感知手機是否被貼在耳朵上講電話，若是則會關閉屏幕來省 電;距離傳感器也可以運用在部分手機支持的手套模式中，用來解鎖或鎖定手機。

3、 重力傳感器(G-Sensor)

透過壓電效應來實現。重力傳感器內部有一塊重物與壓電片整合在一起，透過正交兩個方向產生的電壓 大小，來計算出水平的方向。運用在手機中時，可用來切換橫屏與直屏方向，運用在賽車遊戲中時，則可透 過水平方向的感應，將數據運用在遊戲裡，來轉動行車方向。

4、 加速度傳感器(Accelerometer Sensor)

作用原理與重力傳感器相同，但透過三個維度來確定加速度方向，功耗小但精度低。運用在手機中可用 來計步、判斷手機朝向的方向。

5、 磁（場）傳感器（Magnetism Sensor）

測量電阻變化來確定磁場強度，使用時需要搖晃手機才能準確判斷，大多運用在指南針、地圖導航當 中。

6、 陀螺儀（Gyroscope）

陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸動作的角速度，是補充MEMS加速度計（加速度傳感器）功能的理想 技術。事實上，如果結合加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，系統設計人員可以跟蹤並捕捉3D空間的完整動 作，為終端用戶提供更真實的用戶體驗、精確的導航系統及其他功能。手機中的「搖一搖」功能（例如搖動 手機就能抽籤…）、體感技術，還有VR視角的調整與偵測，都是運用到陀螺儀的作用。

7、 GPS

地球上方特定軌道上運行著24顆GPS衛星，它們會不停的向全世界各地廣播自己的位置坐標與時間 戳（timestamp,指格林威治奔1970年01月01日00 00分00秒到現在為止的總秒數），手機中的 GPS模塊透過衛星的瞬間位置來計算，以衛星發射坐標的時間戳與接收時的時間差來計算出手機與衛星之 間的距離。可運用在定位、測速、測量距離與導航等用途。

8、 指紋傳感器

目前主流的技術是電容式指紋傳感器，然而超音波指紋傳感器也有逐漸流行起來趨勢。電容式指紋傳感 器作用時，手指是電容的一極、另一極則是矽晶片數組，透過人體帶有的微電場與電容傳感器之間產生的微 電流，指紋的波峰波谷與傳感器之間的距離形成電容高低差，來描繪出指紋的圖形。而超音波指紋傳感器原 理也類似，但不會受到汗水、油汙的幹擾，辨識速度也更為快速。運用在手機中可用來解鎖、加密、支付等 等。

9、 霍爾傳感器（Hall Sensor）

作用原理是霍爾磁電效應，當電流通過一個位於磁場中的導體時，磁場會對導體中的電子產生一個垂直 於電子運動方向上的作用力，從而在導體的兩端產生電勢差。主要運用在翻蓋解鎖、合蓋鎖定屏幕等功能 當中，蘋果的Smart cover還有多個品牌的官方手機配件，都運用了這項技術。

10、 氣壓傳感器（氣壓計，barometer）

將薄膜與變阻器或電容連接在一起，當氣壓產生變化時，會導致電阻或電容數值發生變化，藉此量測氣 壓得數據。GPS也可用來量測海拔高度但會有10米左右的誤差，若是搭載氣壓傳感器，則可以將誤差校 正到1米左右;也可用來輔助GPS定位,來確認所在樓層位置等信息。蘋果的iPhone 6/6s系列都搭載了 氣壓傳感器。

1L心率傳感器

透過高亮度的LED燈照射手指，因心臟將血液壓送到毛細血管時，亮度（紅光的深度）會呈現周期性的變 化。再透過攝影機捕捉這一些規律性的變化，並將數據傳送到手機中進行運算，進而判斷心臟的收縮頻率， 得出每分鐘的心跳數。

12、 血氧傳感器

血液當中血紅蛋白與氧合血紅蛋白對於紅光的吸收比率不同，用紅外光與紅光LED同時照射手指，並 測量反射光的吸收光譜，藉此量測血含氧量。可用於運動或健康領域的應用。

13、 紫外線傳感器

某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發射效應，在紫外線照射下會釋放出大量電子，透過檢測這种放 電效應可計算出紫外線強度。主要用途也在運動與健康領域。

整體而言，前7種傳感器大多是目前智慧型手機的標準配備，指紋傳感器也有越來越普及的趨勢。較後方 的傳感器，則多常見在智能手環以及較頂級、高端的手機中。透過這些傳感器的作用，能讓手機擁有高過你 我想像的功能，就仿佛讓手機越來越智能了，你說是嗎？

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