La física de los sensores de dirección

El sensor de orientación mide la aceleración y la gravedad detectando la fuerza de inercia en una dirección determinada. Los sensores de teléfonos móviles, como su nombre indica, son sensores que se utilizan en teléfonos móviles. Un tipo de sensor. La definición y los principios de los sensores se presentan a continuación. Definición de sensor Un sensor es un dispositivo que puede convertir cantidades físicas o químicas en señales eléctricas que pueden usarse fácilmente. La definición del Comité Electrotécnico Internacional (IEC: Comité Electrotécnico Internacional) es: "Un sensor es un componente frontal en un sistema de medición que convierte variables de entrada en señales que se pueden medir". Según Gopel et al., "un sensor es un componente sensible que incluye un portador y una conexión de circuito", y "un sistema de sensor es un sistema que combina ciertas capacidades de procesamiento de información (analógica o digital)". El sensor es una parte integral del sistema de detección y es la primera puerta de entrada para la entrada de señales medidas. Los sensores convierten una forma de energía en otra forma de energía. Hay dos categorías: activas y pasivas. Los sensores activos convierten una forma de energía directamente en otra sin necesidad de una fuente de energía externa o una fuente de excitación. Los sensores pasivos no pueden convertir directamente la forma de energía, pero pueden controlar la entrada de energía o energía de excitación desde otro extremo de entrada. El sensor es responsable de convertir las características específicas de un objeto o proceso en cantidades. Su "objeto" puede ser un sólido, un líquido o un gas, y su estado puede ser estático o dinámico (es decir, un proceso). Las propiedades de los objetos se pueden detectar de diversas formas después de transformarlas y cuantificarlas. Las propiedades de un objeto pueden ser físicas o químicas. Según su principio de funcionamiento, convierte las características del objeto o los parámetros de estado en cantidades eléctricas medibles, luego separa esta señal eléctrica y la envía al sistema de sensores para su evaluación o marcado. La estructura principal del sensor es pegar una pieza especial de medición de torsión en un eje elástico especial y formar un puente transformador, que es el sensor de torsión básico fijado en el eje:

(1) La energía secundaria; Transformador de anillo Bobina primaria,

(2) Bobina primaria del transformador toroidal de señal,

(3) Placa de circuito impreso del eje, la placa de circuito contiene fuente de alimentación estable rectificada, circuito amplificador de instrumento, V /F Circuito de conversión y circuito de salida de señal.

Fijados a la carcasa del sensor:

(1) Circuito de excitación,

(2) Bobina primaria (entrada) del transformador toroidal de energía,

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(3) Bobina secundaria del transformador toroidal de señal (salida),

(4) El circuito de procesamiento de señal proporciona potencia de ±15 V al sensor durante el funcionamiento y el oscilador de cristal en el circuito de excitación genera 400 Hz. La onda cuadrada, después de pasar por el amplificador de potencia TDA2030, genera potencia de excitación de CA, que se transmite desde la bobina primaria estacionaria a la bobina secundaria giratoria a través del transformador toroidal de energía T1. La potencia de CA resultante pasa a través del. circuito de filtro rectificador en el eje para obtener una potencia de CC de ±5 V. Esta fuente de alimentación se utiliza como fuente de alimentación de trabajo del amplificador operacional AD822; la fuente de alimentación regulada de alta precisión compuesta por la fuente de alimentación de referencia AD589 y el amplificador operacional dual AD822. Genera una fuente de alimentación de CC de precisión de ±4,5 V. Esta fuente de alimentación sirve como fuente de alimentación de puente y como amplificador y V/F La potencia operativa del convertidor. Cuando el eje elástico está en torsión, la señal de tensión de nivel mV detectada por el puente de tensión se amplifica en una señal fuerte de 1,5 v ± 1 v a través del amplificador de instrumento AD620, y luego se convierte en una señal de frecuencia a través del convertidor V/F LM131. y se convierte a partir de la señal a través del transformador toroidal de señal T2. La bobina primaria giratoria se transmite a la bobina secundaria estacionaria y luego se filtra y se le da forma mediante el circuito de procesamiento de señal en la carcasa para obtener una señal de frecuencia proporcional al par en el cojinete elástico. Esta señal es un nivel TTL y se puede enviar a un circuito secundario dedicado. La pantalla del instrumento secundario o del medidor de frecuencia también se puede enviar directamente a la computadora para su procesamiento. Dado que solo hay unas pocas décimas de milímetro de espacio entre los anillos dinámicos y estacionarios del resolutor, y la parte superior del eje del sensor está sellada en una carcasa metálica, formando un escudo efectivo, tiene una fuerte capacidad antiinterferente.

Clasificación del sensor Sensor de inclinación Los sensores de inclinación se utilizan ampliamente en el sector militar, aeroespacial, automatización industrial, maquinaria de ingeniería, locomotoras ferroviarias, electrónica de consumo, barcos marinos y otros campos. Whig ofrece a los usuarios domésticos las soluciones de productos y servicios más completos y profesionales del mundo. Ofrecemos más de 500 especificaciones de sensores de inclinación basados ​​en principios servo, electrolíticos, capacitivos, inductivos, de fibra óptica y otros. Los sensores de aceleración (aceleración lineal y angular) se dividen en tipos de servo de equilibrio de fuerza de baja frecuencia y alta precisión, tipos de convección térmica de baja frecuencia y bajo costo, y sensores de desplazamiento de aceleración capacitivos de frecuencia media y alta. El rango total de respuesta de frecuencia es de CC a 3000 Hz. Las áreas de aplicación incluyen control de movimiento de automóviles, pruebas de automóviles, electrodomésticos, productos de juegos, automatización de oficinas, GPS, PDA, teléfonos móviles, detección de vibraciones, instrumentos de construcción y equipos experimentales, etc. Los sensores de temperatura infrarrojos se utilizan ampliamente en electrodomésticos (hornos microondas, aires acondicionados, campanas extractoras, secadores de pelo, tostadoras, cocinas de inducción, woks, calentadores, etc.), termómetros médicos/domésticos, automatización de oficinas, sensores de temperatura infrarrojos portátiles sin contacto. , y temperaturas de sitios industriales. Instrumentos de medición y automatización eléctrica, etc. No solo podemos proporcionar sensores, módulos o instrumentos completos de medición de temperatura, sino que también podemos proporcionar un paquete de soluciones que incluyen lentes ópticas, ASIC, algoritmos, etc. según las necesidades del usuario. Aplicaciones de los sensores Los campos de aplicación de los sensores incluyen la fabricación de maquinaria, el control de procesos industriales, la electrónica de automoción, la electrónica de comunicaciones, la electrónica de consumo y los equipos especiales.

① Equipo especial: El equipo especial incluye principalmente equipos electrónicos profesionales utilizados en campos médicos, de protección ambiental, meteorológicos y otros. El campo médico es un mercado emergente con enormes ventas de sensores y ganancias considerables. Este campo requiere el desarrollo de dispositivos sensores en la dirección de la miniaturización, el bajo costo y la alta confiabilidad.

② Automatización industrial: Sensores utilizados en campos industriales, como control de procesos, maquinaria industrial y tradicionales; medición de diversas variables de procesos (como temperatura, nivel de líquido, presión, flujo, etc.); (Corriente, voltaje, etc.) y cantidades físicas (movimiento, velocidad, carga e intensidad), así como los sensores tradicionales de proximidad/posicionamiento se están desarrollando rápidamente.

③ Productos electrónicos de comunicación: el crecimiento sustancial de la producción de teléfonos móviles y el aumento continuo de nuevas funciones de teléfonos móviles han traído oportunidades y desafíos al mercado de sensores, la creciente cuota de mercado de los teléfonos móviles con pantalla a color y los móviles con cámara. Los teléfonos móviles han aumentado la aplicación de sensores en este campo. Además, los sensores ultrasónicos utilizados en teléfonos grupales y teléfonos inalámbricos, y los sensores de campo magnético utilizados en medios de almacenamiento magnéticos experimentarán un fuerte crecimiento.

⑤ Industria del automóvil: la clave del nivel del sistema de control electrónico de los automóviles de lujo modernos radica en la cantidad y el nivel de los sensores de presión utilizados. Un automóvil familiar común está equipado con docenas a casi cien sensores, mientras que los de lujo. coches El número de sensores en un coche puede llegar a más de 200, y los tipos suelen llegar a más de 30, o incluso cientos. El sensor es un sensor que se utiliza para detectar una determinada señal.

En algunas máquinas altamente inteligentes, los sensores juegan un papel muy importante. Los sensores se utilizan para lograr el control automático de las máquinas. Los sensores comúnmente utilizados en las máquinas incluyen el sensor táctil, el sensor de luz y el sensor magnético.

La siguiente es una breve introducción a los principios y funciones de varios sensores comunes, así como algunos ejemplos simples.

1. Sensor táctil significa sensor de contacto, una señal generada cuando dos objetos entran en contacto. Esta señal se recoge y se transmite al ordenador para realizar la siguiente acción. Este sensor se utiliza principalmente para detectar la relación entre dos objetos.

2. El sensor fotosensible se completa con dos circuitos simples. Un circuito tiene elementos emisores de luz como diodos emisores de luz o LED, y el otro circuito está conectado con un elemento fotosensible para detectar el cuerpo luminoso. Cuando está equipado con Cuando los dos objetos del sensor están en una relación correspondiente, el elemento fotosensible recibirá la señal y la transmitirá a la computadora, y la computadora completará otras acciones. Este tipo de sensor se utiliza principalmente para detectar si se ha alcanzado una posición predeterminada o para determinar la relación posicional relativa entre dos objetos.

3. Sensor magnético, que detecta objetos a través del magnetismo. Cuando las dos partes móviles se mueven a un área determinada, la existencia y posición del objeto se pueden detectar mediante inducción magnética.

En algunas máquinas de productos electrónicos, los sensores están en todas partes. Cada sensor tiene diferentes funciones específicas. Cuando encuentre un sensor, primero observe qué hace y por qué necesita uno, cuál es el principio. y luego analizar cómo afrontarlo. Tecnología de detección de gravedad de teléfonos móviles: realizada mediante el efecto piezoeléctrico. En pocas palabras, mide los componentes de gravedad de un peso interno (el peso y la lámina piezoeléctrica están integrados) en dos direcciones ortogonales para determinar la dirección horizontal.

Introducción a la tecnología de detección de gravedad de una determinada marca de disco duro móvil: el dispositivo de detección de gravedad incluye tres partes: un sensor, un procesador y un controlador. El sensor es responsable de detectar el estado de la memoria y calcular el valor de aceleración gravitacional de la memoria; el procesador determina si el valor de aceleración excede el rango seguro y el controlador es responsable de controlar el bloqueo o liberación del cabezal magnético; zona de aparcamiento segura. Una vez que el sensor detecta y el procesador determina que la aceleración gravitacional actual excede un valor seguro, el controlador controlará el cabezal magnético a través del hardware para detener el trabajo de lectura y escritura y regresar rápidamente a su posición, bloqueándolo en el área de estacionamiento patentada del cabezal magnético. . Esta serie de acciones se completará en 200 milisegundos. El producto reanudará su funcionamiento solo después de que el dispositivo sensor detecte que el valor de aceleración vuelve al rango de valores normales.

Tecnología de detección de gravedad: La tecnología de detección de gravedad también se ha aplicado en otros aspectos. Por ejemplo: vehículos eléctricos inteligentes,

Segway

consolas de juegos, ordenadores, etc.

La detección de gravedad se utiliza en el almacenamiento móvil: los experimentos científicos han demostrado que en general La memoria puede Cuando la alimentación está encendida, la resistencia a los golpes es de 1000 G, pero después de encenderla, la resistencia a los golpes es inferior a 200 G. Los golpes muy leves pueden causar sectores defectuosos del disco. Por lo tanto, sólo garantizando eficazmente la seguridad del producto en condiciones de funcionamiento se podrá garantizar en última instancia la seguridad de los datos que contiene.

La tecnología de detección de gravedad" utiliza el principio de aceleración de la gravedad. Una vez que se detecta un accidente, el cabezal magnético se puede evacuar a un área de estacionamiento segura en el momento de la caída, lo que puede mejorar el rendimiento de seguridad del almacenamiento móvil. en más de 500, alcanzando o incluso superando El nivel antisísmico en el estado sin energía garantiza fundamentalmente el rendimiento antisísmico del almacenamiento móvil en condiciones de funcionamiento, garantizando así la seguridad de los datos y la información en cualquier estado

Apple ha desarrollado la primera máquina de gravedad. El principio del modelo de detección es el siguiente:

El sensor de dirección se basa en el acelerómetro incorporado del iPhone. El acelerómetro utilizado por el iPhone es un acelerómetro de tres ejes. , que se divide en eje X, eje Y y eje Z. El espacio tridimensional formado por estos tres ejes es suficiente para detectar sus diversos movimientos en el iPhone, generalmente se compone de estos tres ejes. o dos ejes cualesquiera). El acelerómetro puede medir la aceleración y la gravedad del iPhone detectando la cantidad total de fuerza de inercia en una dirección específica. Puede detectar el movimiento o la atracción de la gravedad en tres dimensiones, por lo que el acelerómetro no solo puede indicar. cómo se sostiene el teléfono (o la función de rotación automática), pero también si está hacia arriba o hacia abajo si está sobre una mesa.

El acelerómetro puede medir la fuerza de gravedad (g). , entonces, cuando el acelerómetro arroja un valor de 1,0, significa que se percibe 1 g en una dirección específica. Si el iPhone se mantiene estacionario sin ningún movimiento, entonces la fuerza ejercida sobre él por la gravedad de la Tierra es de aproximadamente 1 g. Si se sostiene verticalmente, el iPhone detectará e informará que la fuerza ejercida sobre su eje y es de aproximadamente 1 g. Si el iPhone se sostiene en ángulo, entonces la fuerza ejercida sobre él será de aproximadamente 1 g. Esta fuerza de 1 g se distribuirá en diferentes. ejes, dependiendo de cómo sostenga el iPhone Cuando el iPhone se sostiene en un ángulo de 45 grados, la fuerza de 1 g se distribuirá uniformemente en ambos ejes.

Durante el uso normal, el acelerómetro no detectará un. valor mucho mayor que 1 g en cualquier eje. Si el valor del acelerómetro detectado es mucho mayor que 1 g, entonces se puede juzgar que se trata de un movimiento repentino.

Si el iPhone se sacude, se cae o se lanza, el acelerómetro detecta grandes fuerzas en uno o más ejes. G-sensor significa sensor de gravedad en chino (el nombre completo en inglés es Gravity-sensor). Puede detectar cambios en la fuerza de aceleración, es decir, la fuerza que actúa sobre un objeto cuando acelera, como sacudidas, caídas, ascensos, etc. El sensor G puede convertir varios cambios de movimiento, como caídas, en señales eléctricas y luego, mediante el cálculo y el análisis mediante el microprocesador, se pueden completar las funciones programadas. Por ejemplo, MP3 puede cambiar canciones hacia adelante y hacia atrás según la dirección de movimiento del usuario. , también puede calcular el progreso del usuario cuando lo guarda en el bolsillo. Algunas computadoras portátiles de alta gama, como las series de alta gama de IBM, también tienen sensores G incorporados, que pueden proteger inmediatamente el disco duro para evitar daños al disco duro cuando detecta una aceleración severa (como comenzar a caer). En pocas palabras, G-Sensor es un sistema inteligente de detección de gravedad. Cuando se aplica a un disco duro, puede detectar el estado actual del disco duro. Cuando se produce una caída accidental, se producirá una aceleración. El cabezal magnético volverá automáticamente a su posición original, lo que hará que el disco esté separado del cabezal magnético para evitar impactos accidentales durante las operaciones de lectura y escritura, protegiendo así eficazmente el disco duro.

Al utilizar esta tecnología en los teléfonos móviles, las aplicaciones de software correspondientes, como los juegos, se pueden ejecutar según los movimientos del usuario. Si el usuario agita el teléfono móvil, el juego responderá en consecuencia, al igual que el microordenador de Wii. Sistemas Mecánicos (MEMS).