距离传感器是什么?浅述距离传感器的原理、分类和应用

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  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。


  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。


  距离传感器的应用


  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。



  远距离测量传感器


  多用于野外环境(山体情况、峡谷深度等)和飞机高度检测,也有部分用于矿井深度、物料高度的测量;野外主要应用于检测山体情况和峡谷深度等;飞机高度测量主要是检测飞机在起飞和降落时距离地面的高度,实时显示在控制面板上;测量物料各点高度,用于计算物料的体积。用于飞机高度和物料高度的传感器有LDM301系列,野外应用的有LDM4x系列。


  以上就是关于距离传感器的原理、分类和应用的介绍,看了之后相信大家都对距离传感器有了个大致的理解。其实距离传感器在我们的生活工作中应用广泛,其中最直接广泛的就是手机距离传感器的应用,未来,距离传感器将向着更加精准的层次发展。

  

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金牛陌生人丶
2020-06-04
知道答主
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  智能手机里的P-sensor,即距离传感器。简单的说它可以感应手机和物体的距离,从而实现对手机屏幕的亮灭控制。


  在用户打电话时,距离传感器采集手机与用户耳部的距离,如果手机与其耳部的距离超过临界值,那么就关掉屏幕,不再接收用户触摸屏幕事件,防止意外挂掉电话等误操作。有很多人通话过程中脸部会触碰到挂断键,从而导致通话中断有没有?^_^


  人的肉眼是看不到红外光的,大家可以拿出手机打一个电话如10086,使距离传感器处于工作状态,然后用另外一部手机的摄像头对准这个距离传感器观看,就可以发现这个p-sensor器件在不断的闪烁亮光(如果亮屏不明显可以按电源键使屏幕关闭再用另外一部手机的camera观看),那就是距离传感器的红外二极管IRLED正在向外以脉冲的形式发射红外光工作。


  手机亮灭屏原理


  打电话时,当手机与人体耳部距离小于某个灭屏门限值时,将触发一个中断,软件根据逻辑从而实现关掉屏幕,防止误触。


  打电话时,当手机与人体耳部距离大于某个亮屏门限值时,将触发一个中断,软件根据逻辑从而实现点亮屏幕。


  2工作原理


  我们以TAOS公司的一款芯片TMD2772来说明p-sensor的工作原理。


  tmd2772传感器主要由红外发射、光线接收、模数转化、I2C接口等几部分组成。


  传感器模块工作原理


  芯片工作基本原理如上图所示:红外二极管IRLED向外以脉冲的形式发射红外光,当遇有障碍物挡住了红外光,红外光就会被反射回来,被反射回来的红外光会被CH0和CH1两个光电二极管接收,接收到信号后经过AD转换,得到光的强度值,这个结果被保存在数据寄存器,它从侧面放映了物体距离p-sensor的远近,根据障碍物和手机的距离不同,反射回来的红外光的能量也不同,所以物体近,得到的数据就大,物体远,得到的数据就小。当然,在这个过程中会接收到环境背景光的影响,tmd2772针对这种情况,采用了滤波等方式减小了背景光的影响。


  二个光电二极管采集光照的强度,然后通过转换,得到结果保存到寄存器中,传感器对红外线很敏感,但是人眼看不见红外光,当周围的光照中红外的比例比较大的话,那么就可能造成错误的判断。所以就使用二个光电二极管ch0和ch1,其中ch0对可见光和红外线都很敏感,ch1对红外线敏感。然后通过对二者进行一个差值计算,最后得出一个最接近人眼的对光照有感觉的一个值。


  IRLED会发射多个红外波,周期为16us,发射的红外波的个数由0x0E寄存器控制,可发射的个数为1~255。而发射的红外波的强度由驱动电流控制,驱动电流的强度也可以通过针对相应寄存器的编程来设置。


  Tmd2772的0x18和0x19寄存器是sensor的上下阀值寄存器,当AD采样的数据超过上限阀值或者低于下限阀值时,芯片会产生中断。通知我们有物体靠近或者远离。下图是tmd2772的一个工作周期的状态变化:


  芯片一开始是处于睡眠状态的,当收到一个I2C的起始信号后,其立即到idle模式,然后根据使能信号的不同,则可能进入prox、wait、als中的一种状态,然后在具体的状态中,又经过初始化、adc等步骤,每个步骤需要多少时间可以通过寄存器设置。

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