Современный смартфон – это сложное высокотехнологичное вычислительное устройство, которое мощнее тысяч бортовых компьютеров, полвека назад запускавших «Аполлоны» на Луну. Датчиков на борту флагманских мобильников тоже установлено едва не больше, чем на борту этого самого «Аполлона». Каждый из них незаметно, но добросовестно выполняет свою работу. Чем же занимаются все эти датчики смартфона, и как они устроены – подробнее читайте далее.
Сенсор освещения в смартфоне расположен на передней панели, обычно возле разговорного динамика (бывают исключения). Конструкционно он представляет полупроводниковый сенсор, чувствительный к потоку фотонов. В зависимости от его интенсивности, сенсор осуществляет управление подсветкой дисплея, с целью более эффективно расходовать заряд аккумулятора. Также он может выполнять вспомогательную функцию для других задач, работая с датчиком приближения.
Датчик приближения
Это – оптический или ультразвуковой сенсор, определяющий, нет ли предметов перед экраном. Он посылает очень слабый световой или звуковой импульс, а если тот отразился – регистрирует отраженный сигнал. За счет этого осуществляется автоматическая блокировка экрана в режиме разговора или при перевороте смартфона дисплеем вниз. Традиционно сенсор приближения откалиброван таким образом, что регистрирует лишь 2 состояния: «посторонний предмет ближе N (обычно 5) сантиметров» и «посторонний предмет дальше N см».
Акселерометр
Этот сенсор смартфона расположен на плате и представляет собой миниатюрный электромеханический прибор, регистрирующий малейшие движения. В обязанности этого датчика входит переключение ориентации экрана смартфона при наклоне, управление в играх, регистрация особых жестов управления (вроде потряхивания или постукивания по корпусу), а также замер шагов (путем подсчета ритмических колебаний в процессе ходьбы).
Обычный двухосевой акселерометр в смартфоне
Бывают двухосевые и трехосевые акселерометры. Особенностью акселерометра является то, что в состоянии покоя - одна из осей всегда будет показывать значение в районе 9-10 м/с 2 (в трехосевом трехмерном акселерометре). Это связанно с тем, что сила тяжести Земли составляет в среднем 9,8 м/с 2 .
Гироскоп
Гироскоп отвечает за определение движения и ориентации смартфона в пространстве. Он тоже конструкционно представляет MEMS (микроэлектромеханическую схему), расположенную на системной плате. Сферы его применени пересекаются с таковыми у акселерометра. Основные отличия состоят в том, что гироскоп имеет заметно большую точность и измеряет движение не в м/с 2 , а радианах или градусах на секунду. За счет этого его можно использовать для отслеживания поворотов головы в VR-гарнитуре, а также более точно реализовать жестовое управление.
Гироскоп MEMS под микроскопом
Магнитометр и датчик Холла
Магнитометр измеряет величину магнитного поля окружающего мира. Он также проводит измерения в трехмерном пространстве (по трем осям декартовых координат - X, Y и Z). Основная функция магнитометра – более точное определение местоположения в ходе навигации. В этом режиме использования он выполняет функцию цифрового компаса. Благодаря тому, что одна из осей, которая расположена в плоскости с Северным полюсом Земли, регистрирует постоянно повышенный фон. Магнитометр помогает более точно определять, в какую сторону относительно севера движется смартфон.
Магнитометр смартфона
Часто магнитометр называют датчиком Холла, однако это не совсем тождественные понятия. Подробнее о датчике Холла мы писали в другой статье . Отличия состоят в том, что первый является более универсальным и чувствительным. Магнитометр способен производить замеры магнитного излучения, в то время как только регистрирует его наличие/отсутствие и уменьшение/усиление. В современных смартфонах отдельный датчик Холла обычно не ставят, так как универсальный магнитометр полностью покрывает его функциональность.
Одной из альтернативных функций магнитометра является поиск проводки в стенах. Проводник под напряжением генерирует слабое электромагнитное излучение, а чувствительность сенсора составляет единицы микротесла. Если водить смартфоном по стене, то в месте заложения кабеля магнитный фон будет повышенным.
Датчик гравитации
Измеряет силу притяжения нашей планеты в трехмерном пространстве. В состоянии покоя (когда смартфон лежит на столе), его показания должны совпадать с акселерометром: по одной из осей сила гравитации будет близка к 9,8 м/с 2 . Самостоятельно этот сенсор обычно не используется, но помогает работе других. В режиме навигации он определяет, в какой стороне земная поверхность, чтобы быстрее определить правильное положение смартфона. При использовании в VR за счет сенсора гравитации осуществляется правильное позиционирование картинки.
Датчик линейного ускорения в смартфоне
Принцип его работы практически идентичен акселерометру, единственное отличие кроется в инертности. То есть, показания этого сенсора не зависят ни от каких глобальных внешних факторов (вроде гравитации). Единственное, что он регистрирует – это скорость перемещений смартфона в пространстве относительно его прежнего положения.
Определять положение аппарата в пространстве датчик линейного ускорения не способен (нет привязки к внешним ориентирам), но это и не нужно (с данной задачей отлично справляются сенсор гравитации и акселерометр). Отсутствие привязки к внешним ориентирам позволяет поворачивать объекты на дисплее безотносительно этих ориентиров, например, в играх. Также данный сенсор, в совокупности с другими, повышает общую точность определения движений.
Датчик вращения
Он определяет направление и частоту вращения смартфона относительно одной из осей трехмерного пространства. Как и датчик ускорения, является независимым и не привязан к внешним ориентирам. Часто выполняется в составе одного модуля с сенсором линейного ускорения. Отдельно, как правило, не задействуется, но позволяет корректировать работу других сенсоров для повышения точности. Также помогает при управлении жестами, например, покрутив смартфон в кисти руки активируется камера.
Гироскоп MEMS в разрезе
Температурные датчики
Современный смартфон обильно напичкан цифровыми термометрами. Конструкционно они представляют собой термопару: резистор с двумя выводами, сопротивление между которыми меняется в зависимости от температуры. Так как он относительно примитивен, то может быть выполнен даже внутри полупроводникового чипа.
В каждом смартфоне обязательно имеется датчик температуры батареи. При ее перегреве он отключает зарядку или снижает силу тока на выходе, чтобы предотвратить закипание электролита, которое влечет возгорание или взрыв. Также распространены термометры внутри SoC (в количестве от пары штук – до десятка и более). Они измеряют температуры процессорных ядер, графического ускорителя, различных контроллеров. Иногда встречаются и датчики окружающей температуры, но они распространены слабо. Причина тому – низкая точность, так как тепло от внутренностей аппарата и рук пользователя искажает показания.
Датчик давления (барометр) в смартфоне
Барометр в смартфоне измеряет атмосферное давление (в мм ртутного столба, бар или паскалях). Он позволяет корректнее определять местоположение и высоту над уровнем моря, так как при подъеме давление снижается. Также он может использоваться в качестве альтиметра, замеряя высоту над уровнем моря, но точность оставляет желать лучшего, так как атмосферное давление меняется вместе с погодой. Еще меньше востребована функция корректировки прогноза погоды в метеорологических программах и виджетах.
Гигрометр
Гигрометр измеряет влажность воздуха. Его основное предназначение очевидно, но популярностью данный сенсор не пользуется. В теории с его помощью можно корректировать данные прогноза погоды. Зная показания, можно также управлять микроклиматом в помещении, включив увлажнитель или осушитель воздуха. Единственный из известных смартфонов с гигрометром – уже старенький Samsung Galaxy S4.
Пульсометр или датчик сердечного ритма в смартфонах
Пульсометр способен измерять частоту и ритм сердечных сокращений. В процессе занятий спортом он дает возможность наблюдать за работой сердца и корректировать нагрузки для повышения эффективности тренировок. Недостатком пульсометра является потребность в плотном контакте смартфона с частью тела, в которой кровеносные сосуды находятся близко к поверхности (например, пальцами), чтобы уловить малейшие пульсации. Из-за этого популярности в смартфонах он не приобрел, а вот в смарт-часах и фитнес трекерах встречается повсеместно.
Пульсометр
Также вам понравятся:
Несмотря на компактные размеры, современный смартфон вмещает мощные элементы, среди которых камера с линзами и автофокусом, процессор,емкостная батарея и всевозможные датчики, позволяющие использовать гаджет больше чем просто «звонилку». Давайте детально разберем, для чего эти датчики и как они работают.
Датчик света в смартфоне
Это один из самых обязательных датчиков. Представляет собой полупроводниковый сенсор, находящийся рядом с разговорным динамиком. Основная его функция — экономия энергии батареи. Он улавливает поток фотонов и регулирует яркость подсветки экрана. Чаще всего работает в тандеме с датчиком приближения.
Датчик приближения
Это сенсор, который находится рядом с датчиком света и отключает экран. Он посылает сигнал предмету, если он отражается, то датчик реагирует отключением экрана. Например, так происходит, когда подносишь смартфон к уху.
Акселерометр (G-сенсор)
_1.jpg)
Данный сенсор представляет собой эл. механический прибор, фиксирующий все движения смартфона. Его задача переключать экран при наклоне устройства, фиксировать жесты, участвовать в управлении игр, подсчитывать шаги. Он бывает 2-х и 3-х осевым. В последнем случае при покое одна из осей будет показывать 9-10 м/с2. Например, на неподвижный телефон акселерометр не реагирует, поэтому в играх точность снижена. Практически всегда работает в паре с гироскопом.
Гироскоп в телефоне
Эта электромеханическая схема определяет положение смартфона в пространстве, учитывает его неподвижность. Он очень точен, погрешность не более 1-2°. Вместе с акселерометром используется в игровых приложениях, при управлении жестами.
Магнитометр в телефоне
Определяет магнитное поле земли, измеряет положение в 3-х мерном пространстве. Главная функция этого сенсора – наиболее точно определить местоположение при отсутствии GPS-сигнала. Другими словами, это цифровой компас, информирующий, в каком направлении относительно севера перемещается смартфон. С помощью его и специального приложения можно искать проводку в стенах.
Это были наиболее продвинутые датчики, находящиеся даже в бюджетных смартфонах. Более дорогие гаджеты могут иметь дополнительные сенсоры.
Барометр (датчик давления)
Вместе с магнитометром он помогает смартфону быстрее определить свое местонахождение, поймать GPS-сигнал. Прямое назначение – показывать атмосферное давление и высоту над уровнем моря. Чем выше поднимаешься, тем меньше давление. На показания влияет атмосферное давление, поэтому данные могут быть не точными.
Температурные датчики
Хороший смартфон напичкан цифровыми термометрами. Конструктивно это резисторы с двумя выводами, в зависимости от температуры между выводами меняется сопротивление. Так мы узнаем температуру батареи, процессора и разных контроллеров. Именно он отключает зарядку, чтобы не закипел электролит батареи. Очень редко встречаются датчики окружающей среды. Они себя не зарекомендовали, ведь внутренняя температура в смартфоне и температура от рук искажают данные.
Гигрометр
Измеряет влажность воздуха, особо не распространен, последний раз использовался в Galaxy S4. Ориентируясь на его показания можно включить прибор для увлажнения или осушения воздух в помещении.
Пульсометр
Это сенсор для измерения сердечного сокращения (пульса). С его помощью корректируют нагрузки в процессе тренировок. Этим датчиком смартфон должен плотно прилегать к кровеносным сосудам. Предустановлен в Galaxy S5, S7 (S7 Edge). Чаще всего применяется в трекерах и смарт-часах.
Сканер отпечатков пальцев
Данный сенсор завоевывает все больше популярности. Он мгновенно разблокирует девайс без ввода пароля и надежно защищает данные на устройстве. Сегодня даже малоизвестные производители смартфонов стараются оснастить им свои детища. Первым среди смартфонов его получил iPhone 5S.
Сканер сетчатки глаза
В 2016 году печально известный Samsung Galaxy Note 7 был оснащен этим датчиком. По скорости он не уступает сканеру отпечатка пальцев. ИК-луч сканирует радужную сетчатку глаза, фиксирует ее и кодирует в алгоритм, с которым в последствие и сравнивается. Примечательно, что он работает даже в темноте, идентифицирует через прозрачные очки и линзы.
Современный смартфон премиум-класса имеет не менее 12 датчиков, среди лидеров iPhone, Samsung Galaxy, HTC. А сколько датчиков на вашем смартфоне?
Windows 10 следит за каждым пользователем - все его запросы и местоположение, смартфоны даже не обсуждается - они и маршрут владельца и высоту нахождения (этаж) на котором он находится показывают и геоданные и ваши запросы знает - а так же может без вашего ведома записывать ваш голос, делать ваши фото, и отправлять третьим лицам ваши отпечатки пальцев и сканированную сетчатку глаз
Несмотря на скромные размеры, современные смартфоны — очень сложные устройства с мощными многоядерными процессорами, камерами с автофокусом и оптической стабилизацией, экранами большого разрешения с высокими значениями ppi. Кроме того, любой смартфон оснащён различными датчиками, которые делают использование устройства более удобным, либо, особенно в топовых гаджетах, расширяют их возможности. В нашем сегодняшнем материале речь пойдёт именно о датчиках, о том, какие из них можно найти в современных гаджетах, а также как и для чего их используют.
Первый датчик, который стали широко применять в смартфонах — акселерометр , который раньше также часто называли G-сенсором . Как можно понять из его названия, этот датчик служит для измерения ускорения устройства по трём осям. Очевидно, что ускорение есть только тогда, когда устройство перемещается или поворачивается в пространстве, поэтому положение неподвижного смартфона акселерометр определить не может. А это значит, что его точность, к примеру, в играх, будет сравнительно низкой.
Чтобы нивелировать этот недостаток акселерометра, совместно с ним в подавляющем большинстве современных устройств, в том числе самых бюджетных, применяется гироскоп . В отличие от акселерометра, гироскоп может определять положение в пространстве (угол наклона по трём осям) даже неподвижного девайса. Погрешность откалиброванного гироскопа в современных смартфонах, как правило, не превышает 1-2 градусов. Гироскоп и акселерометр широко используются во многих мобильных играх для управления, а также в других приложениях — с самыми разными задачами.
Следующий сенсор, который также можно встретить практически в каждом смартфоне — магнитометр . Этот датчик реагирует на магнитное поле Земли и позволяет таким образом определять стороны света. Это, в свою очередь, наряду с данными о сотовых вышках и точках доступа Wi-Fi в зоне видимости, используется при навигации в отсутствии сигнала GPS. Магнитометр — чувствительный сенсор, а потому смартфоном с ним можно, например, искать проводку в стене, если она замурована неглубоко — достаточно скачать приложение, которое будет считывать показания датчика.
Практически каждый современный смартфон также не обходится без датчика приближения . Сенсор представляет собой инфракрасный излучатель с приёмником, спрятанный под фронтальным стеклом устройства. Он может определять наличие предмета перед собой на расстоянии около пяти сантиметров. Благодаря этому датчику достаточно поднести смартфон к уху во время звонка — и дисплей отключится автоматически (равно как и включится, если убрать устройство); нет необходимости пользоваться для этого кнопкой включения. Стоит упомянуть, что в некоторых топовых смартфонах Samsung используется продвинутый датчик приближения, который выполняет функции датчика жестов , реагирующего на различные движения руки над ним.
Многие смартфоны, за исключением бюджетных моделей, оснащают датчиками освещённости . Главное назначение этого сенсора — определение уровня внешней освещённости и регулировка яркости подсветки дисплея в соответствии с ним.
На этом список распространённых сенсоров можно считать законченным. Как видим, большинство смартфонов имеют минимум пять полезных датчиков, но в более продвинутых гаджетах можно встретить и множество других сенсоров. Один из них — барометр . Несмотря на то, что он впервые появился в смартфоне Samsung Galaxy Note ещё несколько лет назад, до сих пор его можно встретить лишь в некоторых устройствах среднего и топового сегментов. Как и магнитометр, барометр помогает устройству быстрее сориентироваться на местности и поймать сигнал GPS-спутников. Конечно же, скачав одно из многих бесплатных приложений, можно использовать барометр и по его прямому назначению — узнавать атмосферное давление в паскалях или миллиметрах ртутного столба. Также возможно использование барометра в качестве альтиметра — прибора, измеряющего высоту над уровнем моря. Правда, на точность его показаний в этом случае заметно влияют колебания атмосферного давления, но это регулируется посредством ввода актуальных метеоданных и контрольной высотной точки для конкретной местности.
В смартфоне Samsung Galaxy S4 впервые появился термометр . Использование этого датчика более чем очевидно: с помощью предустановленного приложения S Health (впрочем, можно скачать и одну из сторонних программ из Google Play) пользователь может узнавать температуру окружающей среды. То же самое можно сказать и про датчик влажности -гигрометр , который также появился впервые в Samsung Galaxy S4 и может быть использован вместе с приложением S Health.
Для работы обложек типа Smart Cover, при открытии которых экран устройства автоматически включается, используется датчик Холла. Как и магнитометр, датчик Холла реагирует на магнитное поле, но, в отличие от первого, имеет более простой принцип действия: он не определяет напряжённость магнитного поля по нескольким осям, а просто реагирует на его усиление, вызванное приближением постоянного магнита, скрытого в обложке.
Современные гаджеты уже давно научились выполнять функции шагомера, но обычно для этого используется акселерометр. Одним же из немногих устройств, имеющих шагомер в виде отдельного датчика, стал смартфон LG Nexus 5. Пока такой сенсор в диковинку, но наверняка в скором времени станет использоваться и в других устройствах.
Ещё один редкий сенсор — пульсометр . На данный момент отдельный датчик для измерения частоты сердцебиения можно встретить только в смартфоне Samsung Galaxy S5 и Samsung Galaxy S5 Active (не считая умных часов этой же компании под управлением Android и Tizen).
Немного более распространённый датчик — сканер отпечатков пальцев , позволяющий быстро разблокировать устройство без необходимости ввода пароля. На сегодняшний день этот сенсор используется в Apple iPhone 5S, Samsung Galaxy S5, HTC One Max и ещё нескольких малораспространённых моделях смартфонов. Тем не менее, эталоном его реализации пока что по праву считается именно первый девайс — iPhone 5S.
На этом, пожалуй, длинный список датчиков можно завершить, но напоследок мы всё же оставили совсем уж диковинный для смартфона сенсор — дозиметр . Доподлинно известно, что им оснащается выпущенный в Японии Pantone 5 107SH — вероятно, после печально известной аварии на АЭС в Стране Восходящего Солнца стали тщательнее следить за радиационной обстановкой вокруг.
В качестве небольшого заключения повторим: практически любой мало-мальски современный гаджет оснащён минимум пятью разными датчиками. Абсолютным же рекордсменом по их количеству можно назвать Samsung Galaxy S5, который, по нашим подсчётам, имеет аж 12 датчиков. А сколько сенсоров вы насчитали в своём смартфоне?
Атмосферное давление – фактор, который непосредственно влияет на наше здоровье. Знать и контролировать давление в любую минуту скорей всего не пригодится каждому пользователю. Но некоторые люди нуждаются в мониторинге давления. Для таких пользователей разработано приложение с одноименным названием прибора для измерений – Барометр на Андроид. Данное приложение прекрасно подойдет для проведения атмосферных исследований юными учеными. Обычному обывателю пригодится подобная утилита на смартфоне. Программу можно скачать бесплатно на нашем сайте.
Основные характеристики программы
Несмотря на простоту оригинального прибора, барометр в телефоне имеет значительный спектр особенностей:
- Может использоваться в качестве виджета. Информация выводится на рабочий стол вашего смартфона. Значение величины давления всегда перед глазами.
- Отображает атмосферное давление в основных мировых системах единиц (мБар, мм.рт.ст., дюйм.рт.ст.).
- Яркий дизайн. Пользователь сам может подобрать цвета рабочей панели и отображения величин, а также изменять прозрачность.
- Ведет статистику на разных временных интервалах.
- Статистические данные, накопленные за определенный период, отображаются в виде графиков в отдельном окне. Графики обозначаются по часовой шкале и по шкале дней.
- Функция корректировки датчика физической величины.
- Пользователь может настроить автоматический опрос показателей физической величины, для экономии заряда аккумулятора.
- Барометр совместим практически со всеми известными видами операционных систем.
- Программа полностью на русском языке.
- Удобный и простой интерфейс.
Запуск и применение
После первого запуска, на экране смартфона появится шкала стрелочного прибора (похожего на оригинальное устройство). Такую шкалу можно менять. Для работы, не потребуется выполнять каких – либо действий, надо просто запустить приложение и оно автоматически рассчитает величину атмосферного давления. Интересный факт, что каждые 12 метров высоты уменьшает значение на 1 миллиметр ртутного столба. Запустите приложение на последнем этаже высотки, и вы увидите, как заметно изменилась величина. Физика окружает нас в повседневной жизни.
Достоинства карманного барометра
Измерительный прибор имеет ряд достоинств:
- приложение не занимает много места в памяти смартфона и не требует высокой затраты электроэнергии аккумуляторной батареи;
- простой интерфейс и настройка способствуют быстрому ориентированию;
- утилита находится в свободном доступе для всех юзеров. Скачать барометр можно с официальных магазинов приложений (playmarket, Apstore) либо на других сторонних ресурсах сети интернет. Но проверяйте источник скачивания, прежде чем начать загрузку. За установочным файлом может скрываться вредоносная программа;
- совершенно бесплатный сервис.
В итоге пользователи могут утолить свой интерес и тягу к знаниям, установив барометр на смартфон. Юные первооткрыватели попробуют провести первое научное исследование.
Пользовались приложением? Напишите, понравилось ли оно вам в комментариях ниже.
Загрузка...