当前位置: 首页 > 科技赋能

分析智能传感器在8大行业中的运作方式

时间:2024-05-22 16:28:05 科技赋能

本文将涵盖智能手机中的传感器、人工智能/机器人中的传感器、AR/VR中的传感器、无人机中的传感器以及智能可穿戴设备。

传感器等8大行业智能传感器如何工作? 1.智能手机中的传感器可以通过摇动手机来控制汽车的方向;拿着手机在操场上行走可以记录你走了多少公里?这些你越来越熟悉的场景,离不开你每天身边的智能手机。

手机主要依靠内置的传感器来完成上述任务。

你知道手机中有多少种传感器吗?依靠这些原则才能再次运转! 1.环境光传感器 光传感器类似于手机的眼睛。

人眼可以在不同的照明环境下调节进入眼睛的光线。

例如,当进入电影院时,瞳孔会扩张以允许更多的光线进入眼睛。

光传感器可以让手机感知环境光的强度,并利用它来调节手机屏幕的亮度。

而且由于屏幕通常是手机最耗电的部分,使用光传感器来帮助调节屏幕亮度可以进一步延长电池寿命。

光传感器还可以与其他传感器配合使用,检测手机是否放在口袋中,以防止意外触摸。

2. 接近传感器通过红外LED灯发射红外线。

被物体反射后,被红外探测器接收,红外探测器根据接收到的红外线的强度来确定距离。

有效距离约10米。

它可以感知手机是否贴在耳朵上通话,如果是,它会关闭屏幕以节省电量;距离传感器还可以在某些手机支持的手套模式下使用来解锁或锁定手机。

iPhone 4/4s 和 iPhone 5/5s 3 的距离传感器和光线传感器位置。

重力传感器(G-Sensor)是通过压电效应实现的。

重力传感器内部有一个与压电薄膜集成的重物。

水平方向是通过两个正交方向上产生的电压来计算的。

在手机上使用时,可用于横竖屏方向的切换。

当用于赛车游戏时,可以在游戏中使用数据通过水平感应来旋转行驶方向。

4、加速度传感器(Accelerometer Sensor)工作原理与重力传感器相同,但通过三个维度来确定加速度方向,功耗低但精度较低。

可用于手机中统计步数、判断手机方向。

5. 磁传感器测量电阻变化以确定磁场强度。

使用时需要晃动手机才能做出准确的判断。

主要用于指南针和地图导航。

6、陀螺仪陀螺仪可以测量沿一个轴或多轴的角速度,是补充MEMS加速度计(加速度传感器)功能的理想技术。

事实上,通过结合加速度计和陀螺仪这两个传感器,系统设计人员可以跟踪和捕获 3D 空间中的完整运动,为最终用户提供更真实的用户体验、精确的导航系统和其他功能。

手机中的“摇一摇”功能(例如摇动手机抽签……)、体感技术、VR视角的调整和检测等都用到了陀螺仪。

7. GPS 有24颗GPS卫星在地球上空的特定轨道上运行。

他们会不断地向世界各地广播自己的位置坐标和时间戳(时间戳,指2016年1月1日00点00分00秒,格林威治)。

到现在为止的总秒数),手机中的GPS模块从卫星的瞬时位置出发,根据卫星发射坐标的时间戳与卫星的时间差,计算出手机与卫星的距离。

接待时间。

可用于定位、测速、测距、导航等。

8. 目前主流的指纹传感器技术是电容式指纹传感器,但超声波指纹传感器也越来越流行。

电容式指纹传感器工作时,手指是电容器的一极,另一极是硅芯片阵列。

通过人体微电场与电容式传感器之间产生的微电流,使指纹与传感器的波峰、波谷的距离形成电容高度差,从而描绘出指纹的图案。

超声波指纹传感器的原理类似,但不会受到汗水或油污的干扰,识别速度也更快。

可用于手机上进行解锁、加密、支付等操作。

9、霍尔传感器的工作原理是霍尔磁电效应。

当电流通过位于磁场中的导体时,磁场会对导体中的电子产生垂直于电子运动方向的力,从而在导体两端产生电势差。

主要用于翻盖解锁、合盖锁屏等功能。

苹果的智能保护壳以及多个品牌的官方手机配件均采用了该技术。

10.气压传感器(气压计)将薄膜连接到变压器或电容器。

当气压变化时,电阻或电容值发生变化,从而测量气压数据。

GPS也可以用来测量高度,但会有10米左右的误差。

如果配备气压传感器,误差可以修正到1米左右。

还可用于辅助GPS定位,确认楼层位置等信息。

苹果的iPhone 6/6s系列配备了气压传感器。

11.心率传感器通过高亮度LED灯照亮手指。

当心脏将血液泵入毛细血管时,亮度(红光的深度)会周期性变化。

然后摄像头捕捉到这些有规律的变化,并将数据传输到手机进行计算,进而确定心脏的收缩频率,得到每分钟的心跳次数。

三星 Galaxy S7 Edge 摄像头旁边有一个心率传感器 12. 血氧传感器 血液中的血红蛋白和氧合血红蛋白对红光的吸收比例不同。

使用红外光和红光LED同时照射手指,测量反射光的吸收光谱。

测量血氧含量。

可用于运动或健康应用。

13、紫外线传感器某些半导体、金属或金属化合物的光电发射效应在紫外线照射下会释放大量电子。

通过检测该放电效果,可以计算出紫外线的强度。

主要用途还在于运动和健康领域。

总体而言,前七个传感器大部分是当前智能手??机的标配,指纹传感器也越来越受欢迎。

背面的传感器多见于智能手环和高端、高端手机。

通过这些传感器的作用,手机可以拥有比你我想象的更高的功能。

好像手机越来越智能了,你不这么认为吗?压力传感器供应商:Robert Bosch Omron、GEMeasurement & ControlSolutions、NXP-Freescale、Analog Devices、Firstrate、香港HKST、TDK-EPC、Silicon Microstructions、Sensimed、MEMSensing、华美奥通、北京青鸟源鑫、上海微系统研究所、中国科学院、无锡纳微电子有限公司(N-MEMS)、上海新民微系统技术有限公司(SIMST)、康敏信、盾安环境等温度传感器供应商:Robert Bosch、Hygrometrix、Texas Instruments、Sensirion、Omron等湿度传感器供应商:STMicroElectronics、Robert Bosch、Sensirion、MEMS Vision、TE Sensors等精密气体传感器供应商:Robert Bosch、AMS、Cambridge CMOS Sensors( CCS)、Micronas、Synkera、苏州能星(汉威电子子公司)、武汉微纳传感科技、威胜科技、能维泰克(北京)电子科技有限公司(Nenvitech)、深圳市戴维莱传感技术开发有限公司.、武汉四方光电科技有限公司、Solidsense、Urban Technology(城市科技)等陀螺仪供应商:Epson Toyocom、深迪半导体(上海)有限公司(Senodia)、水木智芯科技(北京)有限公司加速度计供应商:Colibrys、苏州明浩传感技术有限公司(MiraMEMS)、Kionix(被Rohm收购)、河北美泰电子科技有限公司(MT Microsystems)、上海思锐科技有限公司(QST)、Silicon Designs、Sitronix、MCUBE)等。

磁力计供应商:Allegro MicroSystems、Micronas Semiconductor、Melexis、江苏道威科技、爱知制钢、Amotech等。

2、人工传感器关键技术智能/机器人中:驱动器+减速器+传感器 3、AR/VR中的传感器 虚拟现实中的传感设备主要包括两部分:一是操作者佩戴的用于人机交互的三维头盔。

显示器、数据手套、数据服等,另一部分用于真实环境中设置的各种视觉、听觉、触觉、力觉等的正确感知。

1、加速度计用于检测传感器所经历的加速度的大小和方向。

它通过测量元件在某一轴向方向上的应力来获得结果,以轴向加速度大小和方向(XYZ)的形式表示,但用于测量元件相对于地面的位置时,准确率不高。

这个缺陷可以通过陀螺仪来弥补。

2、陀螺仪的工作原理是在三维坐标系中测量陀螺仪转子的垂直轴与装置之间的夹角,并计算出角速度。

物体在三维空间中的运动状态由夹角和角速度决定。

它的优势在于测量设备本身的旋转运动,但它无法确定设备的方向。

3、磁力计 磁力计正好弥补了陀螺仪的缺陷。

它的优势在于定位设备的方向。

可以测量当前设备与东南、西北、西北四个方向的角度。

4. 用于跟踪运动的传感器。

用于跟踪运动的传感器包括:FOV深度传感器、摄像头、陀螺仪、加速度计、磁力计、接近传感器等。

目前,各个VR硬件制造商都在使用自己的技术,索尼使用PlayStation相机作为定位跟踪器,而Vive和Oculus则使用自己的技术。

还使用自己的技术。

陀螺仪在Oculus Rift DK2 中的应用 4. 无人机中的传感器 1. 加速度计 加速度计用于确定无人机的位置和飞行姿态。

就像任天堂 Wii 控制器或 iPhone 屏幕位置一样,这些小型 MEMS 传感器在维持飞行控制方面发挥着关键作用。

MEMS 加速度计有多种方式来感知运动姿势。

一种技术可以感知微集成电路的微小运动。

另一种加速计技术是热对流技术,它没有移动部件,通过“热气团”的位移来感知运动变化。

此类传感器具有高灵敏度,在稳定车载摄像机、电影制作和其他应用中发挥着至关重要的作用。

2、惯性测量单元 惯性测量单元与GPS结合是维持方向和飞行路径的关键。

随着无人机智能化的发展,方向和路径控制成为重要的空中交通管理规则。

惯性测量单元中使用的多轴磁传感器本质上是具有极高精度的小型罗盘。

它们感知方向并将数据传输到中央处理器以指示方向和速度。

3. 倾角传感器 倾角传感器集成了陀螺仪和加速度计,为飞控系统提供维持水平飞行的数据。

此类传感器和陀螺仪与加速度计相结合,可以测量运动的细微变化,从而使倾斜传感器可用于移动应用,例如汽车或无人机中的陀螺仪补偿。

4、大气监测传感器 空气质量是人们最关心的话题。

空气质量和空气污染的实时监测已经成为热点,当然空气监测传感器在其中发挥着至关重要的作用。

目前,威胜科技的大气监测传感器已广泛应用于城市大气环境监测、厂区无组织排放污染气体监测、环评监测等领域。

可监测多种气体,包括:臭氧、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等。

5.电流传感器 无人机上的功耗和使用情况非常重要,尤其是使用电池供电时。

电流传感器可用于监控和优化电能消耗,确保无人机内部电池充电和电机故障检测系统的安全。

电流传感器通过测量电流(双向)来工作,理想情况下提供电气隔离以减少功率损耗并消除电击损坏用户系统的机会。

6.磁传感器在无人机中,电子罗盘提供关键的惯性导航和定向定位系统信息。

基于各向异性磁阻(AMR)技术的传感器与其他传感器相比具有明显的功耗优势。

它们还具有精度高、响应时间短的特点,非常适合无人机应用。

7.发动机进气流量传感器流量传感器可用于有效监测电动无人机燃气发动机的微小空气流量。

许多燃气发动机质量流量传感器都采用热技术,该技术利用加热元件和至少一个温度传感器来量化质量流量。

MEMS 热式气体质量流量传感器还利用微米级计量范围内的热学原理,适用于重量要求较高的区域。

5、智能可穿戴设备中的传感器传感器在可穿戴设备中发挥着至关重要的作用。

因为可穿戴设备最基本的功能就是通过传感器实现运动传感。

以小米手环为例,采用ADI的MEMS加速度和心率传感器来实现运动和心率监测;除了MEMS加速度计、陀螺仪和MEMS麦克风之外,Apple Watch还使用了脉冲传感器。

Apple Watch 内部除了 MEMS 加速计、陀螺仪和 MEMS 麦克风外,还有一个脉搏传感器。

小米手环采用ADI公司的MEMS加速度和心率传感器,实现运动和心率监测。

6、智能家居中的传感器传感器是智能家居控制系统控制的基础。

随着技术的发展,越来越多的传感器被应用于智能家居系统中。

只有你想不到的事,没有你做不到的事。

我不会在这里全部列出。

7、智能汽车/自动驾驶中的传感器车联网是物联网发展的一大领域。

智能汽车是车联网的核心,正在快速发展。

智能汽车时代,主动安全技术成为人们关注的新兴领域。

有必要改进现有的主动安全系统,例如侧翻和稳定性控制(ESC),这需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感知和测量车身姿态。

语音将成为人与智能汽车交互的重要方式,MEMS麦克风将迎来新的发展机遇。

MEMS传感器在汽车领域有很多应用,包括安全气囊(用于正面碰撞安全气囊的高g值加速度计和用于侧面安全气囊的压力传感器)、汽车发动机(用于进气歧管,检测进气量、绝对压力传感器和流量)传感器在汽车中的应用 自动驾驶技术的兴起,进一步推动了MEMS传感器进入汽车领域。

虽然GPS接收器可以计算出自身的位置和速度,但在GPS信号较差的地方(地下车库、隧道)以及信号受到干扰时,汽车的导航会受到影响,这是自动驾驶的致命缺陷。

利用MEMS陀螺仪和加速度计获取速度和位置(角速度和角位置),车辆的任何细微运动和倾斜姿态都被转换成数字信号并通过总线传递给行车计算机。

即使在最快的速度下,MEMS 的精度和响应速度也能适应。

得益于硅微加工、晶圆键合等技术的发展,精度已上升至0.01。

传感器在自动驾驶中的应用 8、智能工业时代的传感器 智能工厂利用物联网技术加强信息管理和服务,掌握生产营销流程,提高生产过程的可控性,减少生产线上的人工干预,及时、正确地收集生产线数据,合理安排生产计划和生产进度,优化供应链。

传感器被广泛使用。

需要传感器对工业生产的各个环节进行监控,并将数据反馈给控制中心,以便在节点出现异常时及时干预,保证工业生产的正常进行。

业界普遍认为,新一代智能传感器是智能工业的“心脏”。

它使产品生产过程能够持续运行,使工人远离生产线和设备,确保人身安全和健康。

MEMS使传感器小型化、智能化,MEMS传感器在智能工业时代将具有巨大潜力。

MEMS温度和湿度传感器可用于检测环境条件,MEMS加速度计可用于监测工业设备的振动和旋转速度。

高精度MEMS加速度计和陀螺仪可以为工业机器人的导航和旋转提供精确的位置信息。