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MEMS在移动电话中的环境感知

文章出处:传感器专家

通过掌握移动电话的使用环境(或前后关系),移动电话会更加方便地使用。其中一个例子就是振铃控制。实际上,所有的移动电话都有可听得见的振铃器,也有非常适合于振动模式的振动器。许多情形下,用户可能倾向于使用某一种模式。这种移动电话能够向用户提供有关振铃和振动功能的参数选择。例如:

如果移动电话放在餐桌或书桌上,那么无需使用振动模式,所以只能选择振铃模式

在开会或进餐时,用户可能不希望被打扰。将移动电话正面向下放在餐桌或书桌上,用户选择静音模式,在这种情况下振铃器或振动模式都不能选择。

如果移动电话放在衣袋中,智能使用振动模式。

虽然上述这些模式中的每一种都能通过手工键入(使用键盘操作),但是如果有自动设置工作模式的移动电话就会更加方便。可用一只加速度计测定移动电话的方位,不论它是否放在餐桌或书桌上。因此移动电话能够自动地确定所需要的振铃模式。

可使用一只三轴加速度计测量移动电话的方位。书桌或餐桌表面非常稳定的,实际上它总是与地球表面几乎平行。因此放在书桌上的一部移动电话只有一个轴向的加速度大约为-1g,而其它两个方向几乎为零(鲁棒性算法允许测量值在-1g0附近有一个允许误差以便与水平位置的微小偏差或由温度引起的微小0 g点漂移不会影响算法)。同时该加速度计还可测量放在坚固桌面上一动电话的微小振动。

同理,移动电话正面向下可以根据单轴向振动的方法确定,即其中有一个适当的轴向(该轴取决于手机中加速度计如何装配)的加速度为1 g而其它两个轴向的加速度几乎为零。衣袋中的移动电话受到的振动和移动很多,所以它根本不可能处于一个与地表平行的平面。放在桌上和衣袋里(用户坐在椅子上)的装配加速度传感器的移动电话的典型波形图如图所示。显而易见,这两种情形只根据噪声输出的差别就能区分,即使有微小的移动。

图桌面上的手机与口袋中的手机轴向加速度的测量结果

在环境感知应用中需要测量范围大于±1.2g的三轴加速度计。当测量手机的绝对倾角时,要求加速度计有好的0 g点性能,特别是0 g点随温度变化的稳定性(1 mg/°C应足够)。还要求低噪声性能(<350μg/√Hz )以便容易区分移动电话是位于衣袋中还是桌面上。
对于拿起电话检测或摇晃清除功能,仅当特定事件发生时(电话振铃或键盘输入)才可能开启加速度计。因此很低功耗是用户所希望的,但不是必需的。然而对于设置成振铃模式的加速度计,大部分时间都处于开启状态,所以非常低的功耗工作是至关重要的。


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