手机距离传感器原理及应用

2013-05-13 21:10:28来源: 互联网

距离传感器又叫位移传感器,距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中,这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时,将手机靠近头部,距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭,拿开时再度点亮背景灯,这样更方便用户操作也更为节省电量。

距离传感器原理
利用各种元件检测对象物的物理变化量,通过将该变化量换算为距离,来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同,分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。手机使用的距离传感器是利用测时间来实现距离测量的一种传感器.
红外脉冲传感器通过发射特别短的光脉冲,并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间,通过测时间来计算与物体之间的距离。
 
距离传感器的分类
1、光学式位移传感器(智能传感器ZX-L-N系列等)
光源发出的光通过透镜进行聚光,并照射到物体上。物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件(PSD)*上。如果物体的位置(距离测定器的距离)发生变化,PSD上成像位置将不同;如果PSD的两个输出平衡发生变化,PSD上的成像位置将不同,PSD的两个输出平衡会再次发生变化。
如果将这两个输出作为A、B,计算A/(A+B),并加上适当的拉线系数‘k’和残留误差‘C’,可求得公式为: 位移量=A/(A+B)+K+C。测得的值不是照度(亮度),而是A、B两个输出的位移量,因此即使与测定对象物之间的距离发生变化,受光光量发生变化也不会受影响,可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。

PSD方式与CCD(CMOS)方式
PSD方式的原理特长:将对象物上的光点光束投影到受光元件上时的重心位置换算为距离
CCD(CMOS)方式的原理特长:
分别检测对象物上的光点光束投影到受光元件上时的CCD(CMOS)的各像素的光量,并换算为距离。CMOS与CCD的差异CCD是指Charge Coupled Device(电荷传输元件)的略称,而CMOS则是Complementary Metal Oxide Semi-conductor(互补性金属氧化半导体)的略称。CCD是根据动作原理而命名的,CMOS则是根据构造而命名的。


  CMOS图像传感器 CCD图像传感器
读取方式 分别读取每个像素的信号,进行扩大。 用存储继电器方式分别读取每个像素信号,最后进行扩大。
优点 消耗功率小。容易高速化。能使运算电路等一体化。 画质好。实际使用长。
缺点 需要设法控制每个像素的分散。灵敏度约为CCD的1/5。 消耗功率大。(高速化困难)。生产过程复杂。(成本高)
应用 如不使用CMOS,则难以进行物体识别、动态物体检测、距离传感器、超高速摄像和累积时间适应。图像压缩、累积时间适应和大型动态范围摄像是CMOS的擅长领域。 静止画面百万像素N图像读入。

正反射方式和扩散反射方式

2、线性接近传感器(智能传感器ZX-E系列等)

线圈中如通过交流电,则会产生磁通,如通过金属对象物,则会在对象物中产生一种涡电流,发出磁通,防止这种变化。 其结果将使线圈的感应发生变化。
这种感应的变化量是线圈与对象物之间距离的函数,作为结果,能测量对象物的距离位移。
3、超声波位移传感器
由送波器向对象物发送超声波,通过受波器来接收其反射波。通过计算超声波从发送到接收为止所需的时间与音速之间的关系,来计算距离的方式。
  位移传感器术语解说
  本页是关于「光学式线性传感器」的术语说明。
  采用其他方式、原理的传感器的「术语」,请参见相应各机型的登载页。
  分辨率
  在测定对象物静止时,以距离来换算线性输出的摆动幅度,区别在数字输出时数据偏差的幅度和分辨率,称为重复精度。
  直线性(线性)
  线性输出相对于理想直线的误差。
  通常将其与整个测定范围(Full Scale:FS)相比,以百分比的形式来表示,如1%FS…。
  温度特性
  对应环境温度变化的线性输出变动量。
  通常将其与整个测定范围(Full Scale:FS)相比,以□%FS/℃的形式来表现。
  例)0.03%FS/℃(FS=20mm)
  响应时间
  物体的位移和宽度是在步进变化时的线性输出。为了使模拟输出在10~90%内变化,以「响应时间」来表现所需的时间。

下图为一般的「位移」「响应时间」「分辨率」的关系。

希望正确测定位移时,请推迟响应时间的设定。 (这时响应性降低) 希望得到快速响应性时,请加快响应时间的设定。 (这时分辨率降低)

距离传感器的应用
用于手机上:当接通电话时,如果挡住距离传感器(在辅助摄像头和光线感应器之间的不明显的小长方形)的话,屏幕会变黑。也就是在你接电话时,屏幕会变黑,节约电。 5230上也有这个,接打电话时,感应器贴近皮肤,触摸屏就无效了,是为了防止误操作,因为是触摸屏幕,还是很有用的。
1、手机距离传感器   这里以N97mini为例子说下作用:N97mini是触屏,所以在你接电话的时候距离传感器会起作用,当你脸靠近屏幕,屏幕灯会熄灭,并自动锁屏,可以防止你的脸误操作,当你脸离开,屏幕灯会自动开启,并且自动解锁。

红外线是指波长比红光还长的电磁波,在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线,红外线是不可见光线。近红外线或称短波红外线,波长0.76~1.5微米,穿入人体组织较深,约5~10毫米;远红外线或称长波红外线,波长1.5~400微米,多被表层皮肤吸收,穿透组织深度小于2毫米。
由于红外线波长比较长,所以具有较强的衍射性能,常用于远程遥控,远程拍照,勘测等等.

关键字:手机距离  传感器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0513/article_18393.html
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