《電子技術(shù)應(yīng)用》
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iPhone 4 MEMS傳感器技術(shù)詳細(xì)解析
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摘要: 近陣子由于iPhone 4走紅,,許多媒體紛紛宣揚(yáng)iPhone將引爆傳感器題材商機(jī),,在報(bào)導(dǎo)描述中也用上了熱門(mén)的技術(shù)名詞:微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS),期望使題材能更熱,。
關(guān)鍵詞: MEMS iPhone 4 傳感器
Abstract:
Key words :

近陣子由于iPhone 4走紅,,許多媒體紛紛宣揚(yáng)iPhone將引爆傳感器題材商機(jī),,在報(bào)導(dǎo)描述中也用上了熱門(mén)的技術(shù)名詞:微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS),,期望使題材能更熱,。

文章用上MEMS傳感器的稱呼,使許多人以為iPhone 4內(nèi)所用的傳感器全是用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,,特別是許多蘋(píng)果粉絲,,閱讀這類文章后也跟著在自己的部落格上宣揚(yáng)這類題材,反而使歪述更為擴(kuò)張,。因此筆者期望藉此文說(shuō)明一些傳感器技術(shù),,期望能讓已擴(kuò)散的歪述有點(diǎn)約束。

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)概述

在正式說(shuō)明前,,先讓我們了解何謂MEMS,?關(guān)于此還必須先說(shuō)明何謂IC?IC(Integrated Circuit)臺(tái)灣譯為集成電路,,就是把電子組件(如電阻,、電容、二極管,、晶體管等)以及由組件構(gòu)成的電路,,不斷縮小其長(zhǎng)寬尺寸與整體體積,功效仍舊相同,,生產(chǎn)成本卻可以大幅降低,。

更簡(jiǎn)單說(shuō),就是把電子電路微型化,,不斷微縮,,但成本更低,且能讓電路更復(fù)雜精密,,此亦是近年來(lái)俗稱的芯片,。

好,IC,、芯片就是電子組件,、電路的微型化,,但我們能否把機(jī)械組件,、機(jī)械結(jié)構(gòu)也微型化,功效依然相同成本卻大幅降低,。是的,,此即稱為微機(jī)械,與IC微電子概念相同,。

進(jìn)一步的,,若把微電子與微機(jī)械結(jié)合在一起,,就成了微機(jī)電,微電子與微機(jī)械結(jié)合的系統(tǒng),,就稱為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS),。

iPhone 4的傳感器技術(shù)

進(jìn)入正題,iPhone 4到底用上了哪些傳感器呢,?

1) 影像傳感器

簡(jiǎn)單說(shuō)就是相機(jī)鏡頭,,由于只牽涉到微光學(xué)與微電子,沒(méi)有機(jī)械成份在里頭,,即便加入馬達(dá),、機(jī)械驅(qū)動(dòng)的鏡頭,這類的機(jī)械零件也過(guò)大,,不到「微」的地步,,所以此屬于光電半導(dǎo)體,屬于光學(xué),、光電傳感器,。

2) 亮度傳感器

外界并不清楚iPhone 4用何種方式感應(yīng)環(huán)境光亮度,而最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式是用一個(gè)光敏電阻,,或者,,iPhone 4直接用影像傳感器充當(dāng)亮度偵測(cè),也是可行,。無(wú)論如此,,此亦不帶機(jī)械成份,屬于光電類傳感器,,甚至可能不是微型的,,只是一般光學(xué)、光電傳感器,。

3) 磁阻傳感器

簡(jiǎn)單講就是感測(cè)地磁,,這樣講還是太學(xué)名,感應(yīng)地磁就是指南針原理,,將這種地磁感應(yīng)電子化,、數(shù)字化,就稱為數(shù)字指南針(Digital Compass),。老實(shí)說(shuō),,數(shù)字指南針技術(shù)比較偏玩具性,因?yàn)橛脕?lái)感測(cè)地磁的磁阻傳感器,,很容易受環(huán)境影響(如高壓電塔旁,、馬達(dá)旁),必須時(shí)時(shí)校正才有用,。

磁阻傳感器目前沒(méi)有被視為熱門(mén)的MEMS組件,,有些MEMS組件會(huì)追加整合磁阻感測(cè)能力(如ADI的產(chǎn)品,,且目標(biāo)應(yīng)用是魚(yú)雷用途),但一般而言磁阻傳感器尚無(wú)迫切微型化的跡象,。

4) 近接傳感器

近接傳感器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)非常多種,,可以是紅外線(例如便利商店的自動(dòng)門(mén)、男生公共廁所的自動(dòng)沖水器),、可以是超音波,、雷射等,太多太多,。同樣的,,Apple沒(méi)講,我們只能亂猜或盡可能網(wǎng)搜,,不過(guò),,近接傳感器也沒(méi)有迫切微型化的需要,不在熱門(mén)MEMS組件之列,。

5) 聲波傳感器

學(xué)名聲波傳感器,,俗名麥克風(fēng)。是的,,iPhone 4 為了強(qiáng)化聲音質(zhì)量,,使用2組麥克風(fēng)與相關(guān)運(yùn)算來(lái)達(dá)到降噪(降低噪音)的效果,這種技術(shù)稱為數(shù)組麥克風(fēng)(Array MIC),,事實(shí)上早在Apple實(shí)行之前,,2004年Wintel就已經(jīng)在PC上提出過(guò),差別是Apple用于手機(jī),,Wintel用于PC,。

麥克風(fēng)需要微型化嗎?是的,,需要,,相當(dāng)需要,且使用一個(gè)以上的麥克風(fēng),,麥克風(fēng)的體積縮小需求就更迫切,,麥克風(fēng)也牽涉到機(jī)械(聲波會(huì)使微型機(jī)械振動(dòng)),并將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào),,因此微型化的麥克風(fēng),,是個(gè)不折不扣的MEMS傳感器。

6) 加速度傳感器

俗稱加速規(guī),、G-Sensor,,可以感應(yīng)物體的加速度性,。事實(shí)上加速度傳感器的實(shí)現(xiàn)方式也是許多種,,MEMS只是手法之一,,用MEMS實(shí)現(xiàn)加速度傳感器確實(shí)是目前的趨勢(shì)。

加速度傳感器一般有「X,、Y兩軸」與「X,、Y、Z三軸」兩種,,兩軸多用于車,、船等平面移動(dòng)為多,三軸多用于飛彈,、飛機(jī)等飛行物,。而不用多說(shuō),Wii遙控器也是用三軸,,iPhone可以感應(yīng)實(shí)體翻轉(zhuǎn)而自動(dòng)對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)畫(huà)面,,也是靠這個(gè)傳感器。

7) 角加速度傳感器

更簡(jiǎn)單講就是陀螺儀,,陀螺儀實(shí)現(xiàn)技術(shù)有機(jī)械式與光學(xué)(紅外線,、雷射)式,第六項(xiàng)的加速度傳感器比較能感測(cè)平移性,,但對(duì)于物體有個(gè)軸心,,進(jìn)行角度性的移動(dòng),則其感應(yīng)效果不如陀螺儀好,,所以許多應(yīng)用多半是混何使用加速度傳感器與陀螺儀,,而今iPhone 4也從善如流。不過(guò),,iPhone 4確實(shí)是率先使用陀螺儀的手機(jī),。

結(jié)語(yǔ)

說(shuō)了這么多,真的稱得上MEMS傳感器的,,其實(shí)只有麥克風(fēng),、加速度傳感器、陀螺儀等三個(gè),,其他的傳感器多是夸大延伸,,不是不用微型化,就是根本沒(méi)用及機(jī)械技術(shù),。

不過(guò),,從整個(gè)iPhone發(fā)展歷程來(lái)看,iPhone的簡(jiǎn)約感,、流暢使用體驗(yàn)等大體已定調(diào),,短期內(nèi)難有更高作為,因此也開(kāi)始走入一般產(chǎn)業(yè)的純規(guī)格,、功效競(jìng)賽,,iPhone 4及后續(xù)機(jī)種能否靠高規(guī)格,、先進(jìn)傳感器而持續(xù)走紅,恐有待時(shí)間觀察與驗(yàn)證了,。

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