RM新时代网站-首页

您好,歡迎來電子發(fā)燒友網(wǎng)! ,新用戶?[免費(fèi)注冊(cè)]

您的位置:電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子元器件>傳感器>

關(guān)于Android環(huán)境傳感器之初探

2018年09月24日 10:41 作者:工程師譚軍 用戶評(píng)論(0
  傳感器
?
  傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
?
  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
?
  主要作用
?
  人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺器官。
?
  而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說,傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官。
?
  新技術(shù)革命的到來,世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
?
  在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
?
  在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。
?
  傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開各種各樣的傳感器。
?
  由此可見,傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來,傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。
?
  主要特點(diǎn)
?
  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代,而且還可能建立新型工業(yè),從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
?
  傳感器的組成
?
  傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。
?
  敏感元件直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào);轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電
?
  主要功能
?
  常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬:
?
  光敏傳感器——視覺
?
  聲敏傳感器——聽覺
?
  氣敏傳感器——嗅覺
?
  化學(xué)傳感器——味覺
?
  壓敏、溫敏、
?
  流體傳感器——觸覺
?
  敏感元件的分類:
?
  物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
?
  化學(xué)類,基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
?
  生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。
?
  通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將敏感元件分46類)。

  光傳感器(Light Sensor)

  光傳感器主要用來檢測(cè)手機(jī)周圍光的強(qiáng)度,與其他傳感器不同的是,該傳感器只讀取一個(gè)數(shù)值即手機(jī)周圍光的強(qiáng)度。光線傳感器輸出的值以 lux 為單位,通常的動(dòng)態(tài)范圍為1~30000lux。光線傳感器的分辨率為1lux。

  光線傳感器通常被用于根據(jù)環(huán)境光線來調(diào)節(jié)屏幕亮度。

  光線傳感器中定一個(gè)常量值(SensorManager):

  LIGHT_NO_MOON = 0.001f luminance at night with no moon in lux(沒有月亮的晚上)

  LIGHT_FULLMOON = 0.25f luminance at night with full moon in lux(滿月的晚上)

  LIGHT_CLOUDY = 100.0f luminance under a cloudy sky in lux(陰天)

  LIGHT_SUNRISE = 400.0f luminance at sunrise in lux(日出時(shí)分)

  LIGHT_OVERCAST = 10000.0f luminance under an overcast sky in lux(多云天氣)

  LIGHT_SHADE = 20000.0f luminance in shade in lux(日光下的物體影子里)

  LIGHT_SUNLIGHT = 110000.0f luminance of sunlight in lux(陽光明媚)

  LIGHT_SUNLIGHT_MAX = 120000.0f Maximum luminance of sunlight in lux(比上一個(gè)還要明媚)

  接近傳感器(Proximity Sensor)

  接近傳感器包含一個(gè)在光電探測(cè)器邊上的弱紅外 LED(發(fā)光二極管),當(dāng)有物體距離傳感器足夠近時(shí),光電探測(cè)器會(huì)檢測(cè)到物體反射的紅外光。

  LED 并不是一直亮著,而是以一定的脈沖開關(guān)。光電探測(cè)器鎖定在一定的脈沖頻率上從而讓光電探測(cè)器對(duì)在該頻率內(nèi)未改變的光線并不敏感。光電探測(cè)器只會(huì)捕捉以 LED 準(zhǔn)確頻率為脈沖的光線。脈沖頻率并不可控,因?yàn)榻咏鼈鞲衅髌魍ǔJ窃趦?nèi)部檢測(cè)光電探測(cè)器信號(hào)的第三方硬件,它只確定接近狀態(tài),通常只能為應(yīng)用程序提供遠(yuǎn)或近兩種狀態(tài)。

  一些接近傳感器會(huì)測(cè)量以厘米為單位的傳感器與物體之間的距離,另外一部分接近傳感器則用來測(cè)量在一個(gè)閥值距離內(nèi)物體是否存在。

  二元傳感器典型的動(dòng)態(tài)范圍在5cm 左右,更有意義的數(shù)據(jù)是范圍在2cm 到4cm 的近似距離閥值。

  二元輸出的接近傳感器是基于中斷的,傳感器會(huì)在過渡到接近狀態(tài)(由近及遠(yuǎn)或者由遠(yuǎn)及近)

  時(shí)產(chǎn)生對(duì) onSensorChanged() 方法的調(diào)用。

  氣壓傳感器(Pressure Sensor)

  氣壓傳感器用來測(cè)量的是 MEMS 氣壓。典型的 MEMS 壓力傳感器的測(cè)量范圍是300~1100 mbar,分辨率為0.01mbar。

  氣壓以每小時(shí)0.5 millibar(mbar)漂移是正常的。由于大氣潮汐和溫度改變等方面的影響,氣壓一般周期性(每天)的上升下降兩次。

  通過使用 SensorManager.getAltitude(float p0, float p)可以根據(jù)氣壓計(jì)算出海拔高度(單位米)。該方法基于測(cè)出的壓力 p 和海平面壓力 p0,使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理公式來計(jì)算海拔高度(標(biāo)高)。海平面的壓力可以使用:

  SensorManager.PRESSURE_STANDARD_ATMOSPHERE 給出了基于相對(duì)海拔高度的標(biāo)準(zhǔn)氣壓1013.25f。

  氣象站一般會(huì)給出平均海平面壓力。

  SensorManager.getAltitude使用的計(jì)算公式如下所示:

  h(p0,p)=T0L(1?(pp0)RLgM)=44330?(1?(pp0)15.255)h(p0,p)=T0L(1?(pp0)RLgM)=44330?(1?(pp0)15.255)

  T0T0 為海平面標(biāo)準(zhǔn)溫服,L 為溫度遞減速率,R 為通用氣體常數(shù),g 為重力加速度,M 為干燥空氣的摩爾質(zhì)量。

  相對(duì)濕度傳感器(Relative Humidity)

  相對(duì)濕度傳感器以當(dāng)前空氣中的水蒸氣百分比提供當(dāng)前環(huán)境濕度。如果設(shè)備上同時(shí)存在溫度傳感器和相對(duì)濕度傳感器, 那么就可以計(jì)算當(dāng)前環(huán)境的露點(diǎn)溫度(水蒸氣達(dá)到凝結(jié)點(diǎn)的溫度)和絕對(duì)濕度(指定體積的空氣中水的質(zhì)量)。

  露點(diǎn)溫度計(jì)算

  露點(diǎn)溫度是給定體積的氣體在恒定的大氣壓力下,水蒸汽由氣體轉(zhuǎn)換成水的溫度,下面顯示了如何計(jì)算露點(diǎn)的公式:

  td(t,RH)=Tn?ln(RH100%)+mtTn+tm?(ln(RH100%)+mtTn+t)td(t,RH)=Tn?ln(RH100%)+mtTn+tm?(ln(RH100%)+mtTn+t)

  其中

  tdtd 為露點(diǎn)溫度,單位:攝氏度

  t 為實(shí)際溫度,單位:攝氏度

  RH 為實(shí)際的相對(duì)濕度,單位:百分比

  m 為17.62

  TnTn 為243.12

  絕對(duì)濕度

  絕對(duì)濕度是給定體積的空氣中水的質(zhì)量。絕對(duì)濕度的測(cè)量單位是:克/立方米(grams/meter3meter3),以下是計(jì)算絕對(duì)濕度的公式:

  dv(t,RH)=216.7?A?RH100%?exp(m?tTn+t))273.15+tdv(t,RH)=216.7?A?RH100%?exp(m?tTn+t))273.15+t

  其中

  dvdv 為絕對(duì)濕度,單位為 (grams/meter3meter3)

  t 為實(shí)際溫度,單位:攝氏度

  RH 為實(shí)際相對(duì)濕度,單位:百分比

  m 為17.62

  TnTn 為243.12 攝氏度

  A 為 6.112 hPa

  環(huán)境溫度傳感器(Ambient Temperature)

  環(huán)境溫度傳感器提供當(dāng)前環(huán)境的溫度,以攝氏度為單位。環(huán)境溫度傳感器是為了取代正在被逐漸淘汰的 TYPE_TEMPERATURE。

  溫度傳感器 (Temperature)

  Android 溫度傳感器用于檢測(cè) CPU 溫度。從而對(duì)內(nèi)部硬件進(jìn)行校準(zhǔn)。自 Android 4.0之后,該傳感器逐漸被淘汰,取而代之的是環(huán)境溫度傳感器。


非常好我支持^.^

(0) 0%

不好我反對(duì)

(0) 0%

( 發(fā)表人:金巧 )

      發(fā)表評(píng)論

      用戶評(píng)論
      評(píng)價(jià):好評(píng)中評(píng)差評(píng)

      發(fā)表評(píng)論,獲取積分! 請(qǐng)遵守相關(guān)規(guī)定!

      ?
      RM新时代网站-首页