第六章 手机中的传感器
第一节 手机中的磁控传感器
一、手机中的干簧管传感器
二、手机中的霍尔传感器
第二节 手机中的光线传感器
一、光敏三极管的外形及符号
二、光敏三极管的工作原理
三、光敏三极管在手机中的应用
四、手机光线传感器电路详解
第三节 手机中的触摸传感器
一、电阻式触摸屏
二、电容式触摸屏
第四节 手机中的摄像头
一、手机摄像头的工作原理
二、手机摄像头的结构
三、图像传感器
四、手机摄像头电路详解
第五节 手机中的电子指南针
一、电子指南针工作原理
二、电子指南针电路
第六节 手机中的三轴陀螺仪
一、三轴陀螺仪工作原理
二、三轴陀螺仪的应用
三、iphone 手机中的三轴陀螺仪
本章导读
随着技术的进步,手机已经不再是一个简单的通信工具,而是具有综合功能
的便携式的电子设备。你可以用手机听音乐,看电影,拍照等。手机变得无所不
能。在这种情况下,各种传感器在手机中的应用应运而生。
本章主要介绍了几种典型的传感器及其在手机中的应用,如磁控传感器、光
线传感器、触摸传感器(触摸屏的典型应用)、图像传感器(手机摄像头的应
用)、磁阻传感器(电子指南针)、加速传感器(iphone4 的三轴陀螺仪)等。这
些传感器的应用为智能手机增加感知能力,使手机能够知道自己做什么,甚至做
什么的动作。
知识目标
1、了解各种传感器的工作原理;
2、掌握各种传感器功能的熟练使用;
3、了解传感器电路的功能、特点;
4、能够识别手机中使用的各种传感器电路。
技能目标
1、能简单判断各传感器电路的故障;
2、了解传感器的特性及性能;
3、能够识别传感器实物并排除简单故障。
第一节 手机中的磁控传感器
在手机中磁控传感器主要包括干簧管和霍尔元件,干簧管和霍尔元件都是通
过磁信号来控制线路通断的传感器,主要用在翻盖、滑盖手机的控制电路中。由
于干簧管易碎等原因,现在手机中很少见到干簧管传感器了,使用最多的是霍尔
传感器(也叫霍尔元件)。
一、手机中的干簧管传感器
由于干簧管传感器主要应用于老式的手机中,在新型手机中已经很少采用了,
所以只对干簧管传感器进行简单介绍。
1、干簧管传感器的外形特征
干簧管传感器就是一个密闭的玻璃管内有两个簧片,干簧管传感器分为常开
型和常闭型,下图是干簧管传感器的常见外形。
干簧管传感器的常见外形
2、干簧管传感器的工作原理
干簧管传感器是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件。干簧管传感器又
被称为磁控管传感器。干簧管传感器的外壳一般是一根密封的玻璃管,在玻璃管
中装有两个铁质的弹性簧片电极,玻璃管中充有某种惰性气体。平时玻璃管中的
两个簧片是分开的,当有磁性物质靠近玻璃管时,在磁场磁力线的作用下,管内
的两个簧片被磁化而互相吸引接触,使两个引脚所接的电路连通。外磁场消失后,
两个簧片由本身的弹性而分开,线路就断开。
干簧管传感器的工作原理如图所示。
两个引线的干簧管
三个引线的干簧
管
干簧管传感器的工作原理
在实际运用中,通常使用磁铁采控制这两根金属片的接通与否,所以,又称
其为磁控管传感器。磁控管传感器在手机中常常被用于翻盖手机、折叠式手机电
路中,特别是早期的摩托罗拉、爱立信、三星手机使用最多。通过翻盖的动作,
使翻盖上磁铁控制磁控管传感器闭合或断开,从而挂断电话或接听电话等。
在采用干簧管传感器结构的手机中,除有一个干簧管传感器外,还有有一个
辅助磁铁,手机在通话时,磁铁应远离干簧管传感器,故这类手机有个共同的特
点,就是磁铁在翻盖上(翻盖式手机)或听筒旁(折叠式手机)。如果手机既不是折
叠式,又不是翻盖式,则不需采用干簧管传感器。
3、干簧管传感器的故障特征
干簧管传感器本身是一种玻璃管,而玻璃易碎,所以干簧管传感器很容易损
坏,特别是摔过的手机尤其如此,因此,目前一些新式的折叠式和翻盖式手机已
不再采用干簧管传感器,而采用了原理与干簧管传感器类似的霍尔传感器。
当干簧管传感器损坏时,手机会出现一些很复杂的故障,如部分或全部按键
失灵、开机困难、不显示等。因此,在检修手机开机困难、按键失灵、不显示等
故障时,不可忘记对干簧管传感器的检查。
二、手机中的霍尔传感器
霍尔传感器一个使用非常广泛的电子器件,在录像机、电动车、汽车、电脑
散热风扇中都有应用。
在手机中主要应用在翻盖或滑盖的控制电路中,通过翻盖或滑盖的动作来控
制挂掉电话或接听电话、锁定键盘及解除键盘锁等。
1、霍尔传感器的外形特征
霍尔传感器的作用与干簧管传感器一样,工作原理非常相似的,都是在磁场
作用下直接产生通与断的动作。霍尔传感器是一种电子元件,其外型封装很似三
极管,但看起来比三极管更胖一些。
手机中霍尔传感器的外形如图所示。在手机中,霍尔传感器的封装有 3 个引
脚的,也有 4 个引脚的。
手机中霍尔传感器的外形
2、霍尔效应
所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生
横向电位差的物理现象。
金属的霍尔效应是 1879 年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔
片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。
半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现
极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。
由于通电导线周围存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍
尔元件测量出磁场,就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔
电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测
电源的功率,特别适合于大电流传感。
如果把霍尔传感器集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上,当装在
运动物体上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号
列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数,则可以确定
其运动速度。
3、霍尔传感器
利用霍尔效应做成的半导体元件就是霍尔元件(霍尔传感器)。
霍尔传感器可用多种半导体材料制作,如 Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP
以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。
霍尔传感器具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安