上面我們已經(jīng)談到，傳感器種類繁多，全面覆蓋介紹是一項(xiàng)繁雜的工作，我們以iPhone 6為例，介紹一下傳感器的原理和功用。

　　iPhone 6手機(jī)中主要傳感器一覽

　　iPhone 6手機(jī)中主要傳感器型號(hào)功能

　　（一）運(yùn)動(dòng)/加速度傳感器 Motion sensor/accelerometer

　　加速傳感器的原理

　　在iPhone 6中的加速傳感器芯片為InvenSense公司的MP67B芯片，這是一個(gè)六軸加速度和重力傳感器。而在之前的歷代iPhone 手機(jī)中該傳感器采用的是STMicroelectronics 公司生產(chǎn)的芯片。

　　手機(jī)加速傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，比如重力。加速傳感器原理：運(yùn)用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，一片“重力塊”和壓電晶體做成一個(gè)重力感應(yīng)模塊，手機(jī)方向改變時(shí)，重力塊作用于不同方向的壓電晶體上的力也隨之改變，輸出電壓信號(hào)不同，從而判斷手機(jī)的方向。加速力可以是個(gè)常量，比如g，也可以是變量。他可以根據(jù)重力感應(yīng)產(chǎn)生的加速度來(lái)推算出手機(jī)相對(duì)于水平面的傾斜度。

　　MP67B芯片

　　加速度傳感器的應(yīng)用

　　重力感應(yīng)常用于自動(dòng)旋轉(zhuǎn)屏幕以及一些游戲，但是它本身局限性比較大，因?yàn)樗歉鶕?jù)重力判斷方向，通過(guò)感應(yīng)重力正交兩個(gè)方向的分力大小，來(lái)判斷水平方向。常見(jiàn)的應(yīng)用加速度傳感器的手機(jī)app是一些運(yùn)動(dòng)型的游戲，如極品飛車。這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)重力判斷水平垂直防線。

　　（2）光傳感器 Ambient Light sensor

　　光傳感器的原理

　　在iPhone 6手機(jī)上，光傳感器芯片選用的是AMS公司的TSL2581芯片。環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗。

　　光線感應(yīng)器由投光器和受光器組成，投光器將光線聚焦，在傳輸至受光器，最后通過(guò)感應(yīng)器接收變成電器信號(hào)。光線感應(yīng)的用途是可以根據(jù)周圍環(huán)境光線調(diào)節(jié)手機(jī)屏幕本身的亮度。

　　環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗。市場(chǎng)出售的有光敏電阻、光敏二極管、光電三極管、硅光電池等。

　　TSL2581芯片

　　光傳感器的應(yīng)用

　　在iPhone 6手機(jī)上，顯示屏消耗的電量一般高達(dá)電池總電量的30%，采用環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。另一方面，環(huán)境光傳感器有助于顯示器提供柔和的畫(huà)面。當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí)，使用環(huán)境光傳感器的液晶顯示器會(huì)自動(dòng)調(diào)成高亮度。當(dāng)外界環(huán)境較暗時(shí)，顯示器就會(huì)調(diào)成低亮度。

　　(3)電子羅盤(pán) eCompass

　　電子羅盤(pán)的原理

　　從iPhone 3GS開(kāi)始，iPhone手機(jī)中開(kāi)始內(nèi)置電子羅盤(pán)傳感器。在iPhone 6手機(jī)中，電子羅盤(pán)芯片類型為由AKM公司生產(chǎn)的 AKM 8963芯片。AKM公司生產(chǎn)的電子羅盤(pán)傳感器芯片一直服務(wù)于歷代iPhone 手機(jī)之中。

　　電子羅盤(pán)由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來(lái)測(cè)量地球磁場(chǎng)，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)以及數(shù)據(jù)輸出和軟鐵、硬鐵補(bǔ)償。該磁力儀是采用三個(gè)互相垂直的磁阻傳感器，每個(gè)軸向上的傳感器檢測(cè)在該方向上的地磁場(chǎng)強(qiáng)度。向前的方向稱為x方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在x方向的矢量值；向左或Y方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Y方向的矢量值；向下或Z方向的傳感器檢測(cè)地磁場(chǎng)在Z方向的矢量值。每個(gè)方向的傳感器的靈敏度都已根據(jù)在該方向上地磁場(chǎng)的分矢量調(diào)整到最佳點(diǎn)，并具有非常低的橫軸靈敏度。傳感器產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行放大后送入MCU進(jìn)行處理。磁場(chǎng)測(cè)量范圍為±2Gauss。通過(guò)采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，磁力儀能夠分辨出小于1mGauss的磁場(chǎng)變化量，我們便可通過(guò)該高分辨力來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量出200-300mGauss的X和Y方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，不論是在赤道上的向上變化還是在南北極的更低值位置。

　　AKM8963芯片

　　電子羅盤(pán)的應(yīng)用

　　電子羅盤(pán)的應(yīng)用很廣泛，一個(gè)簡(jiǎn)單的使用電子羅盤(pán)傳感器的實(shí)例是iPhone 手機(jī)上的指南針app，通過(guò)指南針app可以實(shí)現(xiàn)在手機(jī)不聯(lián)網(wǎng)的情況下進(jìn)行指示方向，不依靠地圖類app來(lái)指路，節(jié)省流量，方便快捷。在地圖類的app中，電子羅盤(pán)也被用來(lái)配合設(shè)備的GPS和其他位置功能達(dá)到指向的功能。

　　(4)距離傳感器 Proximity sensor

　　距離傳感器的原理

iPhone6上的距離傳感器（左邊Unknown）

　　通過(guò)發(fā)射特別短的并測(cè)量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來(lái)的時(shí)間，通過(guò)測(cè)時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算與物體之間的距離。此方法叫做飛行時(shí)間法（flying time）。iPhone上的距離傳感器的型號(hào)一直未能得知。

　　距離傳感器的應(yīng)用

　　這個(gè)傳感器能夠判斷iPhone 6手機(jī)距離你有多近，這個(gè)傳感器的一個(gè)作用是當(dāng)手機(jī)貼近耳朵的時(shí)候能夠自動(dòng)的關(guān)閉屏幕。

　　(5)指紋識(shí)別傳感器 fingerprint sensor

　　指紋識(shí)別傳感器的原理

　　在iPhone 6手機(jī)中選用的是TMDR 92芯片。蘋(píng)果手機(jī)從iPhone 5s開(kāi)始支持指紋識(shí)別，iPhone 6及iPhone6 plus依舊支持，它的指紋識(shí)別傳感器的供應(yīng)商為Authen Tec公司。

　　指紋識(shí)別傳感器位于iPhone 6手機(jī)的HOME鍵下方，Home鍵周圍的光環(huán)也是感應(yīng)性的，當(dāng)手指靠近時(shí)就能檢測(cè)到。用戶也能很快知道自己的指紋是否正在被掃描而無(wú)需點(diǎn)按Home鍵。iPhone 6手機(jī)內(nèi)的指紋識(shí)別傳感器是 500dpi的陣列陣列，就這一點(diǎn)，就可以確定是電容式指紋采集方式。然后電容式會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，也可以算是特征，就是如何讓手指帶電，以及，如何檢測(cè)到手指在采集區(qū)，并讓檢測(cè)電容陣列帶電，（電容陣列一直帶電很傷電容的，畢竟是很精密的設(shè)備），所以5s的不銹鋼圓環(huán)就是起這個(gè)作用，讓手指帶電，并且檢測(cè)到手指接觸后，觸發(fā)電容檢測(cè)陣列加電。

　　TMDR 92芯片

　　指紋識(shí)別傳感器的應(yīng)用

　　指紋識(shí)別傳感器位于iPhone 6手機(jī)的HOME鍵下方，有了他，用戶可以安東home鍵來(lái)進(jìn)行解鎖。有了它，用戶可以免輸入密碼，確保更加安全的操作。最近，支付寶的ios app也已經(jīng)支持了指紋識(shí)別，用戶無(wú)需輸入支付寶開(kāi)啟密碼來(lái)開(kāi)啟支付寶，也不需要輸入支付寶的支付密碼，僅僅需要按動(dòng)iPhone手機(jī)的HOME鍵就能夠?qū)崿F(xiàn)支付的功能。

　　(6)陀螺儀 gyroscope

　　陀螺儀的原理

　　iPhone 手機(jī)使用的陀螺儀芯片是Invensens公司的 MPU-6700。陀螺儀從2010年發(fā)布的iPhone 4手機(jī)開(kāi)始在iPhone 手機(jī)中內(nèi)置。

MPU-6700頂部和底部封裝照片

　　陀螺儀能夠同時(shí)測(cè)定6個(gè)方向的位置，移動(dòng)軌跡，加速。 單軸的只能測(cè)量一個(gè)方向的量，也就是一個(gè)系統(tǒng)需要三個(gè)陀螺儀，而3軸的一個(gè)就能替代三個(gè)單軸的。3軸的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好，是激光陀螺的發(fā)展趨勢(shì)。

　　陀螺儀應(yīng)用

　　它的主要作用是運(yùn)用在游戲的控制上。通過(guò)三軸陀螺儀，我們只需要通過(guò)移動(dòng)手機(jī)相應(yīng)的位置，就可以達(dá)到改變方向的目的。比如平衡球游戲或者極品飛車，就是應(yīng)用了陀螺儀的原理，完全摒棄以前通過(guò)方向按鍵來(lái)控制游戲的操控方式，使游戲更加真實(shí)，操作更加靈活。

　　（7）氣壓計(jì) Barometer

　　氣壓計(jì)的原理

　　iPhone 6手機(jī)采用的氣壓計(jì)芯片是來(lái)自Bosch公司的MBP280芯片。

　　普通的氣壓計(jì)原理是根據(jù)氣壓計(jì)里面水銀的高度是由大氣壓支撐，也就是說(shuō)，大氣壓有多大，水銀柱的液面就會(huì)有多高，所以氣壓計(jì)中，水銀越高，氣壓越大。通過(guò)水銀柱的高度，分割氣壓計(jì)的精確度，就可以來(lái)測(cè)量當(dāng)前的氣壓了。

　　iPhone手機(jī)中的氣壓計(jì)類似于現(xiàn)實(shí)生活中的這些氣壓計(jì)，不過(guò)沒(méi)有了液體水銀，代替的是兩個(gè)傳感器之間的轉(zhuǎn)換來(lái)將壓力轉(zhuǎn)換成另外一個(gè)傳感器可以測(cè)量的量。

　　MBP280芯片

　　氣壓計(jì)的應(yīng)用

　　其實(shí)氣壓計(jì)的基本作用只是測(cè)量大氣的壓強(qiáng)，更重要的應(yīng)用是為了盡用三維空間的功用來(lái)輔助GPS，通過(guò)氣壓的高低來(lái)判斷設(shè)備的高度，再配合GPS所取得的經(jīng)度和緯度來(lái)更快地計(jì)算出設(shè)備所在的位置。所以氣壓計(jì)在地圖類，使用GPS或天氣類的app中也有廣泛的應(yīng)用。

　　在weathersignal app中的應(yīng)用

　　（8）MEMS麥克風(fēng)

　　iPhone 5背部使用了第三個(gè)麥克風(fēng)來(lái)降噪，可實(shí)現(xiàn)高清晰度錄像，很快成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。iPhone 6 Plus也是如此。

　　5上的三個(gè)麥克風(fēng)有一個(gè)來(lái)自樓氏電子（Knowles Electronics），5S上有兩個(gè)，6 Plus上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樓氏的身影，看起來(lái)是換供應(yīng)商了，也可能會(huì)影響今明兩年的麥克風(fēng)市場(chǎng)格局。

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　　第三個(gè)麥克風(fēng)可辨認(rèn)出來(lái)自意法半導(dǎo)體，MEMS內(nèi)核來(lái)自歐姆龍，封裝尺寸3.36×2.54×1.0毫米。

麥克風(fēng)一

麥克風(fēng)二

麥克風(fēng)三

　　另外， 像濕度傳感器，相機(jī)傳感器，聲波傳感器，觸摸屏傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器等，由于它們的資料較少，且實(shí)際上如聲波傳感器，觸摸屏傳感器已經(jīng)十分普遍地運(yùn)用在智能手機(jī)上，而溫度，濕度傳感器與氣壓傳感器功能類似，都屬于環(huán)境傳感器，且屬于第一次出現(xiàn)在iPhone 手機(jī)上，相關(guān)資料相對(duì)較少，故不再具體討論。