传感器在生活中的应用.

1、传感器在生活中的应用 学号：201201030643 班级：电气03班 传感器在手机中的应用 光线传感器 重力传感器 触摸传感器 光线传感器 工作原理：在手机中使用的光线传感器件一 般是光敏三极管，也叫光电三极管，光敏三 极管有电流放大作用，所以比光敏电阻和光 敏二极管应用更广泛。光敏三极管与普通半 导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制 成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管。它 在结构上与半导体三极管相似，它的引出电 极通常只有两个，也有三个的。光敏三极管 的结构如图所示。为适应光电转换的要求， 它的基区面积做得较大，发射区面积做得较 小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极 管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金 属管壳内，当光照射时， 光线通过透镜集 中照射在芯片上。 将光敏三极管接在图所示 的电路中，光敏三极管的 集电极接正电位，其发射 极接负电位。当无光照射 时，流过光敏三极管的电 流，就是正常情况下光敏 三极管集电极与发射极之 间的穿透电流Iceo 它也 是光敏三极管的暗电流， 其大小为：Iceo =(1 + hFE) I（式中: Icbo-集 电极与基极间的饱和电流 ;h

2、FE -共发射极直流放 大系数）。 当有光照射在基区时，激发 产生的电子-空穴对增加了 少数载流子的浓度，使集电 结反向饱和电流大大增加， 这就是光敏三极管集电结的 光生电流。该电流注入发射 结进行放大，成为光敏三极 管集电极与发射极间电流， 它就是光敏三极管的光电流 。可以看出，光敏三极管利 用普通半导体三极管的放大 作用，将光敏二极管的光电 流放大了( I + hFE) 倍。所 以，光敏三极管比光敏二极 管具有更高的灵敏度。 光敏三极管在手机上应用主要是根据环境光线 明暗来判断用户的使用条件，从而对手机进行 智能调节，达到节能和方便用户使用的目的。 黑暗环境下自动降低背光亮度 以免背光太亮 刺眼。太阳下自动增加屏幕亮度 使显示更清 楚。 手机移动到耳边打电话时 自动关闭屏幕 和背光 可以延长手机的续航时间 同时关闭 触屏 又可以达到防止打电话过程中误触屏幕 挂断电话的误操作。 光敏三极管在手机中的应用 NOKIA N73手机的光线传感器电路为例 电路图为： 光敏三极管V6501将感应到的光线变成 电信号送到电源管理/音频IC中的检测电 路中，然后输出控制信号，控制LCD背 光灯，使

3、之能够随环境光线的强弱变换 亮度，以达到节省电量满足视觉需要的 目的。 重力传感器 介绍：在手机上的重力传感器：利用压电效应实现， 简单来说是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体 )重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向。通 过对力敏感的传感器，感受手机在变换姿势时，重心 的变化 使手机光标变化位置从而实现选择的功能。支 持摇晃切换所需的界面和功能甩歌甩，屏 翻转静音， 甩动切换视频等，是一种非常具有使用乐趣的功能。 重力传感器来说的简单点就是：你本来把手机拿在手 里是竖着的，你将它转90度，横过来，它的页面就跟 随你的重心自动反应过来 也就是说页面也转了90度 ，极具人性化。 重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就 是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶 体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电 场。这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 ”。重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这 个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施 加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然

4、 ，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如电容效应，热气 泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个 介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出 。 工作原理 应用状况 1、通过重力传感器测量由于重力引起的加速度，可 以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动 态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开 始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很 有用。但是，现在工程师们已经想出了很多方法获得 更多的有用的信息。 2、加速度传感器可以帮助仿生学机器人了解它现在 身处的环境。是在爬山，还是在走下坡，是否摔倒。 或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至 关重要的。一个好的程序员能够使用加速度传感器来 回答所有上述问题。 3、重力传感器可以用来分析发动机的振动。 触摸传感器 在手机中使用的触摸传感器（touch sensor）就是平时我们俗称的触摸屏（ Touch panel）,又称为触控面板，触 摸传感器的使用使人机交互更加方便和 直观，增加了人机交流的乐趣。触摸传 感器的使用减少了手机菜单按键，操作 更加简单、便捷。在手机中使用的触摸 传感

5、器分为两类，第一类是电阻式触摸 传感器，其代表就是国产大部分手机采 用，第二类是电容式触摸传感器，其代 表就是I phone手机等采用。 电阻式触摸屏的工作原理 ： 触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四 线和八线触摸屏由两层具有相同表面电 阻的透明阻性材料组成，五线和七线触 摸屏由一个阻性层和一个导电层组成， 通常还要用一种弹性材料来将两层隔开 。 电阻式触摸屏 在手机中使用电阻式触摸 屏几乎全部都是四线触摸 屏。 四线触摸屏包含两个 阻性层。其中一层在屏幕 的左右边缘各有一条垂直 总线，另一层在屏幕的底 部和顶部各有一条水平总 线，如图所示。在触摸屏 幕后，起到电压计作用的 触摸管理芯片首先在X+点 上施加电压梯度VDD，在 X-点上施加接地电压GND 。然后 检测Y轴电阻上的 模拟电压 并把模拟电压 转化成数值 用模数转换 器计算X坐标。在这种情 况下 Y-轴变成感应线。 同样地 在Y+和Y-点分施 加电压梯度 可以测量Y轴 坐标。 电阻式触摸屏外形结构 电阻式触摸屏是覆盖在 LCD上面一层玻璃结构 的透明的材料 它与 LCD是可以分离的 可 以单独进行更换 有些手 机的触摸屏和LC

6、D做在 一起 如果触摸屏损坏的 时候只能一起更换。 部 分手机会在触摸屏上面 加一个屏幕面板 用来保 护触摸屏和LCD。触摸 屏的外形结构如图所示 。 右图是是一款手机的电 阻式触摸屏电路，电路 由触摸检测部件、触摸 屏控制芯片、CPU组成 ，触摸屏安装在LCD的 前面，用户检测用户的 触摸位置，当手指触摸 图标或菜单位置时，触 摸屏将检测的信息送入 触摸屏控制芯片，触摸 屏控制器的主要作用是 从触摸点检测装置上接 收触摸信息，并将它转 换成触点坐标，再送给 CPU，它同时能接收 CPU发来的命令并加以 执行。 电容式触摸屏 电容式触摸屏工作原理： 电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明 的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻 璃设计能彻底保护导体层及感应器。 电容式触摸屏在 触摸屏四边均镀上狭长的电极 在导电体内形成一个低 电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指 与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电 流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正 比 位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强 弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不 但能保

7、护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素 对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍 ，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。 右图是I phone手机的纯 平触摸屏（touch lens ，中文俗称有“镜面式触摸 屏”、“纯屏触摸屏”）的外 观，I phone手机使用的 电容式触摸屏，屏幕面板 和触摸屏合二为一，透光 率高，使用寿命长，适合 手机的超薄化设计，加上 可以多点触摸功能，深受I phone用户的喜爱。 传感器在饮水机中的应用 温度传感器工作原理：温度传感器将加 热体中的温度采集，经过模数转换变换 成数字数据供单片机使用，在设计过程 中尽量采用集成模数转换功能的传感器 ，这样一来可以极大的减少设计工作量 ，并且可靠性也将会有比较大的提高， 这种传感器在实际生产中有这很广泛的 应用。 家用饮水机温度控制 系统由传感器，模数 转换器，水位探测器 ，LED显示电路，键 盘电路，加热控制器 等组成。系统结构框 图如图3-1 本系统选择AT89C2051作为主控制器 ，P1.0P1.3作为4个数码管的位选信 号控制，P1.4P1.7接到译码器7447 上输出数码管的显示数据。P3.0用于连 接水位探测器，P3.1用于控制加热器电 路的通断，P3.2和P3.3分别用来连接温 水键和开水键，实现对饮水机加热模式 的选择,P3.4用来连接DS18B20数字温 度传感器。系统具体电路图如下图所示 。 气敏传感器在家用气体报警器中的应 用 工作原理：当室内可 燃气体增加时，由于 气敏器件接触到可燃 气体而其阻值降低， 使流经测试回路的电 流增加，可直接驱动 蜂鸣器（BZ）报警。 气体报警器电路图 湿敏传感器在录像机结露报警器中的 应用 电路及工作原理： 原理 该电路由BG1 BG4组成，结露时，LED亮（结露信 号），并输出控制信号使录像机进入停机保护状态。 在低湿时，湿敏传感器的电阻值为2千欧姆左右， BG1因其基极电压低于0.5V而截止，BG2集极电位 低于1V，所以BG3及BG4也截止。结露指示灯不亮 ，输出的控制信号为低电平。 在结露时，湿敏传感器的电阻值大于50千欧姆， BG1饱和导通， BG2截止；从而使BG3及BG4也导 通，结露指示灯亮，输出的控制信号为高电平。

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