感测器让你手机更聪明

记得80年代当红的诺基亚(NOKIA)手机广告:科技始终来自于人性, 说明手机的人性化设计与介面使用, 都是为了让顾客能够满意. 手机江湖没有永远的霸主, 唯有更人性化的设计, 才能获得使用者的亲睐.

而近年来, 让手持行动装置更加Smart的法宝, 就在于行动装置感测器的开发与应用(上图出处:tabletbite.com). 你知道一支智慧型手机上, 一共装置了多少的感测器吗? 以使用最多的苹果iPhone来说, 就包括了多点触控面板, 重力加速器, 电子罗盘, 陀螺仪, 近距感测器与环境光源感测器等, 接下来我们就来聊聊触控感测器和惯性感测器, 让大家知道你的手机有多聪明

触控感测器(Touch Sensor)

触控感测器是智慧型手机, 平板电脑, ATM和GPS等等的基本功能, 使用者将物体(手指或感测笔….)触碰到触控感测器(一般会做在萤幕), 微处理器透过演算法可以得到物体触碰的位置. 触控感测器有电阻式, 电容式, 电感式和光学式等等, 面板製造厂会将触控感测器和面板整合在一起, 再出货给系统厂. 而其它两种感测器可由系统场自行整合在产品.

感测器让你手机更聪明

以目前高阶智慧型手机使用最多的投射式电容触控面板而言, 其原理是利用人体手指与触控面板感测的电容变化, 作为功能做动与否的判别. 根据电容的公式C=ε*A/D来看: 电容(C)大小与接触面积(A)成正比, 而与接触距离(D)成反比. 当物体靠近电容式近距感测器, 物体改变部份接触电容, 微处理器透过演算法得到侦测的电容值小(或大)于预设的临界值, 微处理器会判定有物体在近距感测器的侦测範围内, 而让预设的功能执行(上图出处:displayblog.com).

使用电容式触控的”物体”必须具有导电性, 譬如:人体, 金属或液体等等, 塑胶材质可能会无法侦测到, 因为侦测的电容值必须小(或大)于临界值, 如果把灵敏度调高, 可能会造成微处理器误判. 这也是为什幺冬天戴棉质或皮革的手套, 没有办法操作装置电容式触控面板的手机或平板.

感测器让你手机更聪明

惯性感测器 (Inertial Sensor)

你是否仔细想过, 现在的智慧型手机为什幺会这幺”聪明”? 从直立画面变成横置, 画面就会跟着旋转. 曾几何时, 手机也可以玩Wii的体感游戏, 只要扭动机身, 游戏中的赛车就会跟着转弯加速?

这都是因为手机中加装了惯性感测器. 所谓的惯性感测器是一种能测量惯性力大小的感测器, 常见的惯性力包括重力, 加速度与角速度等, 因此可以用于感测速度, 位置与方向的变化.

最着名的惯性感测器应用, 就是体感游戏Wii的操作手把Wii remote. Wii remote内建三轴加速规, 用来感知手把的运动方向与加速度大小, 这些感测数据会经由系统的演算转换为萤幕上的动作, 让游戏的操作更加的直觉, 连带炒热惯性感测器的应用. 虽然它是微机电系统(MEMS)製程, 价格比互补式金属氧化物半导体(CMOS)製程贵, 人性化的操作与贴心的功能让厂商不得不使用在中高阶的产品, 来满足使用者.

惯性感测器是统称, 又可细分为下面几种功能:

(a)重力加速计 (G-sensor)

重力加速计是一种侦测物体速度的装置, 电容式重力加速计利用物体受到外力而产生加速度, 当加速度变化时, 位移会发生变化, 计算电容的变化量就可以得到一个方向的加速度, 当侦测物体突然的加速, 加速计会送讯号给微处理器, 微处理器透过介面传输对侦测物体下达相对应的指令, 保护该侦测物体. 可应用在CD随身听, NB和Camer.(图片出处:freewarepocketpc.net)

感测器让你手机更聪明

(b)电子罗盘 (M-sensor)

电子罗盘是指北针或指南针, 它利用地球的地磁来感测方位, 可是易受其它磁场干扰, 造成感测位置的偏离, 电子罗盘感测方位的应用主要在静止的情况下和高楼大厦密布的城市.(图片出处: 太平洋电脑网)

感测器让你手机更聪明

(c)陀螺仪 (gyroscope)

陀螺仪是一种用来感测与维持方向的装置, 基于角动量守恒的理论设计出来的. 陀螺仪的IC设计难度与其它二种比较起来是最难的, 价格是最高的. 陀螺仪的特性和价格是成反比, 如何选择符合产品需求的陀螺仪, 一般会以产品的价格或特殊功能的要求来选择陀螺仪. 陀螺仪与重力加速计的整合可应用在卫星导航系统, Wii和其它游戏.(图片来源: 瘾科技)

感测器让你手机更聪明

上面这两大类的感测器大家是不是觉得很厉害, 他都在你小小的智慧型手机里, 让你的手机可使用它们来做更多应用, 下一篇文章会介绍其他两类也很常用在手机上的感测器, 请拭目以待.

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