感測器讓你手機更聰明

記得80年代當紅的諾基亞(NOKIA)手機廣告:科技始終來自於人性, 說明手機的人性化設計與介面使用, 都是為了讓顧客能夠滿意. 手機江湖沒有永遠的霸主, 唯有更人性化的設計, 才能獲得使用者的親睞.

而近年來, 讓手持行動裝置更加Smart的法寶, 就在於行動裝置感測器的開發與應用(上圖出處:tabletbite.com). 你知道一支智慧型手機上, 一共裝置了多少的感測器嗎? 以使用最多的蘋果iPhone來說, 就包括了多點觸控面板, 重力加速器, 電子羅盤, 陀螺儀, 近距感測器與環境光源感測器等, 接下來我們就來聊聊觸控感測器和慣性感測器, 讓大家知道你的手機有多聰明

觸控感測器(Touch Sensor)

觸控感測器是智慧型手機, 平板電腦, ATM和GPS等等的基本功能, 使用者將物體(手指或感測筆….)觸碰到觸控感測器(一般會做在螢幕), 微處理器透過演算法可以得到物體觸碰的位置. 觸控感測器有電阻式, 電容式, 電感式和光學式等等, 面板製造廠會將觸控感測器和面板整合在一起, 再出貨給系統廠. 而其它兩種感測器可由系統場自行整合在產品.

感測器讓你手機更聰明

以目前高階智慧型手機使用最多的投射式電容觸控面板而言, 其原理是利用人體手指與觸控面板感測的電容變化, 作為功能做動與否的判別. 根據電容的公式C=ε*A/D來看: 電容(C)大小與接觸面積(A)成正比, 而與接觸距離(D)成反比. 當物體靠近電容式近距感測器, 物體改變部份接觸電容, 微處理器透過演算法得到偵測的電容值小(或大)於預設的臨界值, 微處理器會判定有物體在近距感測器的偵測範圍內, 而讓預設的功能執行(上圖出處:displayblog.com).

使用電容式觸控的”物體”必須具有導電性, 譬如:人體, 金屬或液體等等, 塑膠材質可能會無法偵測到, 因為偵測的電容值必須小(或大)於臨界值, 如果把靈敏度調高, 可能會造成微處理器誤判. 這也是為什麼冬天戴棉質或皮革的手套, 沒有辦法操作裝置電容式觸控面板的手機或平板.

感測器讓你手機更聰明

慣性感測器 (Inertial Sensor)

你是否仔細想過, 現在的智慧型手機為什麼會這麼”聰明”? 從直立畫面變成橫置, 畫面就會跟著旋轉. 曾幾何時, 手機也可以玩Wii的體感遊戲, 只要扭動機身, 遊戲中的賽車就會跟著轉彎加速?

這都是因為手機中加裝了慣性感測器. 所謂的慣性感測器是一種能測量慣性力大小的感測器, 常見的慣性力包括重力, 加速度與角速度等, 因此可以用於感測速度, 位置與方向的變化.

最著名的慣性感測器應用, 就是體感遊戲Wii的操作手把Wii remote. Wii remote內建三軸加速規, 用來感知手把的運動方向與加速度大小, 這些感測數據會經由系統的演算轉換為螢幕上的動作, 讓遊戲的操作更加的直覺, 連帶炒熱慣性感測器的應用. 雖然它是微機電系統(MEMS)製程, 價格比互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程貴, 人性化的操作與貼心的功能讓廠商不得不使用在中高階的產品, 來滿足使用者.

慣性感測器是統稱, 又可細分為下面幾種功能:

(a)重力加速計 (G-sensor)

重力加速計是一種偵測物體速度的裝置, 電容式重力加速計利用物體受到外力而產生加速度, 當加速度變化時, 位移會發生變化, 計算電容的變化量就可以得到一個方向的加速度, 當偵測物體突然的加速, 加速計會送訊號給微處理器, 微處理器透過介面傳輸對偵測物體下達相對應的指令, 保護該偵測物體. 可應用在CD隨身聽, NB和Camer. (圖片出處:freewarepocketpc.net)

感測器讓你手機更聰明

(b)電子羅盤 (M-sensor)

電子羅盤是指北針或指南針, 它利用地球的地磁來感測方位, 可是易受其它磁場干擾, 造成感測位置的偏離, 電子羅盤感測方位的應用主要在靜止的情況下和高樓大廈密佈的城市. (圖片出處: 太平洋電腦網)

感測器讓你手機更聰明

(c)陀螺儀 (gyroscope)

陀螺儀是一種用來感測與維持方向的裝置, 基於角动量守恒的理論設計出來的. 陀螺儀的IC設計難度與其它二種比較起來是最難的, 價格是最高的. 陀螺儀的特性和價格是成反比, 如何選擇符合產品需求的陀螺儀, 一般會以產品的價格或特殊功能的要求來選擇陀螺儀. 陀螺儀與重力加速計的整合可應用在衛星導航系統, Wii和其它遊戲. (圖片來源: 癮科技)

感測器讓你手機更聰明

上面這兩大類的感測器大家是不是覺得很厲害, 他都在你小小的智慧型手機裡, 讓你的手機可使用它們來做更多應用, 下一篇文章會介紹其他兩類也很常用在手機上的感測器, 請拭目以待.

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