磁传感器和加速度传感器原理

何谓传感器（Sensor）？

传感器（Sensor）是指将收集到的信息转换为设备可以处理的信号的元件或装置。
人类会根据视觉、听觉、嗅觉和触觉获得的信息进行动作，设备也会根据传感器获得的信息进行控制或处理。
传感器收集转换的信号(物理量)包括温度、光、颜色、气压、磁力、速度、加速度等。
除了使用酶和微生物等生物物质的生物传感器外，还利用了半导体的物质变化。

IoT与传感器
所有物体都连接到互联网上IoT（Internet of Things：物联网）。
不仅智能手机、个人电脑等通信设备，还包括医疗设备、可穿戴式设备、车载、自然环境、基础设施等，所有物体都能联网共享信息，从而创造更便利、更安心、更安全的社会。
检测状态的传感器是实现这些不可或缺的。

【IoT术语定义】
IoT: Internet of Things（"物体"互联网)是指传感器嵌入周围物体进行互联网，使物体与人之间相互通信的状态。
德国?工业4.0: 是德国政府提出的旨在提升制造业智能化水平的概念，也是工业、政府、学术界共同推进的国家项目。推出新的概念，旨在通过工厂物联网，创造新的价值。
M2M: Machine to Machine: 指通过物体之间的网络直接通信而不是人为媒介。P2M: People to Machine 通与物体通信>，M2P: Machine to People 物体向人通信>
工业互联网： GE（Generel Electric Company）为中心提倡的产业IoT战略。

地磁传感器

地球被磁场磁力包围，称为地磁。
地磁传感器是检测地球磁力的传感器，又称电子罗盘。
地磁传感器可以通过检测地磁来检测方向。
围绕地球的地磁

X和是地磁传感器Y加Z的两轴型和三轴型，测量各方向的磁值。
如果不考虑简单罗盘等倾斜，只使用X轴和Y轴的值。当考虑倾斜时，地磁传感器的3轴值应与加速度传感器相结合，并将其校正到正确的方向。

下图显示了地磁传感器水平旋转时的X和XY值的分布。

如果地磁传感器水平旋转，输出分布图的圆心在不受周围磁场影响的情况下变为零。

然而，由于环境磁场的影响，中心实际上是移动的，因此需要调整以将圆心移动到零。
地磁传感器导出的北极称为磁北(略偏北极)。通过上述方程计算磁北的角度，很容易知道方向。

各种磁传感器
磁传感器是一种旨在测量磁场大小和方向的传感器。
根据不同的目的，有多种传感器，以下是典型的传感器。

检测方法	霍尔	MR	MI
构成
抗噪声 （灵敏度）	×	△	◎
消耗电流	×	△	◎
响应速度	×	△	◎

霍尔传感器

传感器以霍尔效应测量磁通密度，输出与磁通密度成比例的电压。

易于使用，主要用于打开和关闭门、笔记本电脑等非接触式开关应用。

MR传感器

MR（Magneto Resistance）由于磁场的变化，传感器又称磁阻效应传感器，体电阻来测量地磁大小。

灵敏度高于霍尔传感器，功耗低，是一种应用广泛的磁传感器。除电子罗盘等地磁检测应用外，还用于电机旋转和位置检测应用。

MI传感器

MI（Magneto Impedance）传感器是下一代磁传感器，采用特殊的非晶丝代磁传感器。

它的灵敏度是霍尔传感器的1万倍以上，可以高精度测量地磁的微小变化。
可用于超低消耗电流定位检测(电子罗盘)、室内定位、金属异物检测等高灵敏度特性。

加速度传感器

加速度是指在单位时间内测量加速度的速度IC称为加速传感器。
物体的倾斜、振动等信息可以通过测量加速度来测量。
加速单位为m/s2（※国际单位制SI）。
另外，单位G是以※标准重力（1 G = 9.806 65m/s2)基准加速度值。
还有单位用于检测地震振动的加速度※Gal（CGS单位制）。

※ 国际单位制SI（法语：Système international d'unités）
由长度m、重量kg、时间s （MKS国际单位组合而成。

※ 标准重力
物体在重力作用下产生的加速度。当物体自由落体时，物体每单位时间增加的速度值(9.806 65m/s2）。

※ Gal
CGS（长度cm、重量g、以时间s为基准)单位制的加速单位。SI单位制1/100(1Gal=0.01 m/s2 ）。

加速传感器一般分为低G加速传感器和高G加速传感器，如下图所示。

电容式加速度传感器

罗姆集团加速度传感器采用MEMS电容式加速度传感器的技术。
传感器元件由Si由固定电极、可动电极和弹簧组成。固定电极与可动电极之间的距离相同，无需施加加速。施加速度时，可动电极移位。因此，与固定电极的位置关系发生变化，电极之间的容量发生变化。※ASIC转换为电压，计算加速度。

【电容原理】

※ ASIC
Application Specific Integrated Circuit(专用集成电路)
指集成特定用途多个电路功能的集成电路。

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