Акселерометр датчик холла

Акселерометр датчик холла

Владимир Нимин

Продолжаем разбираться в устройстве смартфона. В прошлый раз смотрели экраны, а сегодня поговорим про датчики.

Акселерометр, также называют G-сенсор. Официальное определение гласит, что это устройство, измеряющее проекцию кажущегося ускорения. А если простым языком, то акселерометр помогает смартфону определить положение в пространстве, а также расстояние перемещения. Основные функции акселерометра:

  • Автоповорот ориентации экрана;
  • Также акселерометр можно настроить так, чтоб он реагировал на жесты и действия. Например, потрясти смартфон или перевернуть экраном вниз, чтоб заглушить вызов;
  • Ещё акселерометр помогает считать шаги и помогает ориентироваться на картах (Google Maps и прочих)

Акселерометр – это громоздкое устройство, внутри которого находится инертная масса, реагирующая на все перемещения. Такой вариант для смартфона не подходил, поэтому придумали чип, имеющий кристаллическую структуру, пьезоэлектрический элемент и сенсор ёмкостного сопротивления. Когда смартфон перемещается/вращается, то пьезоэлектрический элемент выдаёт разряды, а сенсор их интерпретирует, таким образом определяя положение и скорость.

Акселерометр – базовый датчик, который есть в любом, даже самом дешевом, смартфоне. Хотя это на удивление технически сложный продукт. В смартфонах акселерометр понимает движения по 3 осям. Третья нужна для 3D позиционирования. К слову, акселерометр есть и во всех современных автомобилях, но там он обычно двухосевой (ибо автомобиль не крутится в воздухе).

Не все акселерометры одинаковые. Их делают из разных материалов. Соответственно, некоторые более чувствительные, некоторые менее.

Гироскоп – это один самых классных датчиков, о полезности которого для смартфонов долгое время никто не подозревал, пока на сцену не вышел Стив Джобс и не объяснил, как оно должно быть. Посмотрите презентацию этой шикарной функции, и как зал взорвался от восторга.

Не следует путать гироскоп и акселерометр. Эти датчики частично дублируют и дополняют друг друга. Гироскоп также служит для отслеживания положения устройства в пространстве, но он делает это путем определения собственного угла наклона относительно земной поверхности. Это очень важно, так как это означает, что в условиях нулевой гравитации, вы не сможете поиграть в Asphalt 9, используя в качестве управления наклоны устройства. Будьте внимательны!

Гироскоп (в отличие от акселерометра) не может измерять проделанное расстояние, зато гораздо точнее определяет положение в пространстве. Для понимания посмотрите, пожалуйста, видео со Стивом Джобсом выше. Начиная с времени 1:10 Джобс показывает, как определяет положение объекта в пространстве акселерометр и как гироскоп.

Обычно в современных смартфонах оба датчика работают в тандеме. Гироскоп важен для игр, дополненной реальности, а также ряда других приложений. Нередко в дешевых смартфонах производитель предпочитает экономить на гироскопе.

Датчик приближения (proximity sensor). Как видно из названия, это датчик, который помогает определить наличие перед ним объекта. Самый простой пример – это отключение экрана, когда смартфон подносят к уху. Также датчик приближения исключает фантомные включения экрана, когда смартфон находится в сумке или кармане. Такой датчик может сам или в комбинации с фронтальной камерой отслеживать движения рукой над экраном для выполнения каких-либо функций. Например, пролистывание странички в браузере и тому подобное. Существует множество технологий датчика приближения. Он может работать по типу радара, сонара, эффекта Доплера, есть инфракрасный датчик приближения, а иногда ставят и фотоэлемент.

Базовый датчик приближения, отключающий экран при поднесении к уху, есть, кажется, уже во всех смартфонах. Но продвинутость датчика можно оценить по наличию дополнительных функций.

Датчик освещения – здесь всё просто и понятно. Такой датчик помогает автоматически выставить яркость экрана. Датчик освещения уже считается базовым датчиком, но в дешевых смартфонах на нем могут сэкономить. И тогда придется каждый раз выставлять яркость вручную.

Современный датчик освещения обычно работает в комбинации с ИИ смартфона. Например, если датчик выставил определенную яркость, а вы его вручную поправили, то смартфон возьмёт на заметку и в следующий раз самостоятельно сделает экран поярче. Соответственно, всегда давайте датчику освещения освоится и подстроиться под ваши привычки прежде, чем осуждать его работу.

Датчик Холла – один из самых таинственных датчиков в смартфоне, ибо мало кто знает, зачем он нужен. Датчик, основанный на, так называемом, эффекте Холла, фиксирует магнитное поле и измеряет его напряженность. Говоря языком физики: электроны в проводнике всегда перпендекулярны (угол 90 градусов) направлению магнитного поля. Плотность электронов на разных сторонах проводника будет отличаться, возникает разность потенциалов, которую и фиксирует датчик Холла.

Читайте также:  L carnitine tartrate

Но в смартфонах используется упрощенный датчик Холла, фиксирующий только наличие магнитного поля.

Обычно датчик Холла нужен для дополнительных аксессуаров. Например, именно он включает экран iPad, когда пользователь снимает магнитный чехол. Кстати, в этой функции датчик приближения вполне может подменить датчик Холла.

Также датчик Холла работает в паре с компасом, делая работу последнего более точной.

Компас (магнитомер) – это очень важный датчик, даже если вы не занимаетесь спортивным ориентированием. Именно компас отвечает за то, что на Google Maps пользователь видит не просто точку, а стрелочку, указывающую в какую-сторону вы смотрите.

Когда компас откалиброван, то отображение направления узкое. Чтобы откалибровать компас, откройте карты Google и крутите смартфон «восьмеркой»:

Барометр – обычно наличием подобного датчика могут похвастаться только флагманы. Барометр ассистирует GPS и помогает определить высоту. Наличие такого датчика полезно, так как на Google Maps уже появляются схемы зданий, и барометр определит на каком этаже вы находитесь. Также барометр используется в приложениях, определяющих физическую активность. Суть такая же: определить, сколько этажей вы прошли.

Датчик влажности – когда-то такой датчик был в Samsung Galaxy Note 4, а потом Samsung от него отказались. Роль очевидная. Датчик определяет уровень влажности.

Датчик сердцебиения/датчик кислорода в крови – ещё один фирменный датчик от Samsung, но он есть и во многих фитнес-браслетах. Работает совместно с LED-вспышкой. Прикладываете палец, LED светит вам свозь палец, а датчик измеряет, как отражаются световые волны. Волны отражаются по-разному в зависимости от пульса: кровеносные сосуды, то сужаются, то расширяются. По этому же принципу работает и функция определения кислорода в крови.

GPS – глобальная система позиционирования. По сути, это даже не датчик, а наличие у смартфона возможности коммуницировать со спутниками благодаря или отдельному, или мульти-чипу, поддерживающему сразу несколько систем. Сейчас у каждой развитой страны, есть своя система спутников. ГЛОНАСС в России, Galileo в Европе, BDS (или BeiDou) в Китае, QZSS (или Quasi-Zenith Satellite System) в Японии. Можно скачать программу GPS Test, которая покажет, какие спутники видит ваш смартфон. Например, на скриншоте ниже отображаются флаги GPS, ГЛОНАСС и Galileo.

GPS прекрасная технология, но медленная (пока там все спутники найдешь и опросишь) и потребляющая много энергии и хорошо работающая на открытой местности, поэтому была придумана ещё A-GPS (Assisted GPS). Принцип основан на том, что пока GPS ищет спутники, смартфон успевает опросить сотовые вышки, Wi-Fi сети, Bluetooth устройства на предмет местонахождения. Таким образом существенно увеличивается время «холодного» старта, а также снижается расход энергии.

Двухдиапазонный GPS. Поддержка этой опции появилась в устройствах начbfz с Android 7 и старше. iPhone так не умеет.

Обычно спутники посылают два сигнала: грубый и точный. Если говорить про GPS, то это каналы L1 и L5, а у Галилео это E1 и Е5. L1 – это грубый канал. В городе любой сигнал достигает до спутника не только напрямую, но и отражаясь от сторонних объектов (например, зданий), то есть к спутнику прилетает сразу несколько сигналов. Соответственно, и возвращается он также не один, и образуется примерная область нахождения, где все вернувшиеся сигналы пересекаются. Ещё есть точный канал L5. Этот канал гораздо меньше подвержен искажением, так как работает по принципу: Первый достигший спутника сигнал и есть верный (ведь он идет по самому короткому пути, а не через отражения), а остальные можно игнорировать.

Раньше L5 принадлежал только военным и спец объектам, но теперь спутников в небе стало много, и L5-спутников хватит на всех, поэтому было решено поделиться.

Вместо заключения

Счётчик Гейгера – самый неожиданный датчик, правда? Это японская тема. И насколько есть информация в интернете, такой датчик был только в телефоне Sharp Pantone 5, который вышел после аварии на атомной станции Фукусима-1.

Современный смартфон должен иметь на борту: акселерометр, гироскоп, датчик приближения и освещения. Также обязательно наличие компаса. Если без гироскопа можно обойтись, то точка на карте без направления раздражает. A-GPS уже есть во всех смартфонах. Отлично если GPS будет работать в двух диапазонах. Шикарно, если будет барометр.

Современные мобильные устройства оснащаются большим количеством функциональных блоков, среди которых – не только основные элементы, но и вспомогательные датчики. Если о том, что такое акселерометр, сенсор освещенности и гироскоп знают многие пользователи, то по поводу датчика Холла нередко возникают вопросы.

Читайте также:  Анатомия костно мышечной системы

Что такое датчик Холла

Датчики Холла, используемые в современных смартфонах, это измерительные элементы, которые позволяют определять наличие и интенсивность магнитного поля, а также его изменения. Свое название они получили в честь американского ученого Эдвина Холла, который еще в 1879 году открыл эффект изменения напряжения тока на проводнике при его помещении в магнитное поле.

Магнитный поток, взаимодействующий с датчиком Холла

Зачем нужен датчик Холла в смартфоне

В зависимости от уровня реализации, этот сенсор обладает довольно широкими возможностями. Среди них – измерение величины электромагнитной индукции различных приборов, возможность реализации бесконтактного управления и другие функции. Магнитометр, основанный на датчике Холла, в современных смартфонах встречается достаточно часто. Особенно в флагманских устройствах.

Но в большинстве мобильных устройств не все возможности датчика Холла реализованы в полной мере. Ограниченное пространство под крышкой, желание снизить потребление заряда аккумулятора, отсутствие широкого интереса и острой потребности в реализации новых функций сводят использование сенсора к двум задачам:

  • Первая из них – это цифровой компас. Он используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения.
  • Второй областью применения датчика Холла, наиболее востребованной владельцами смартфонов, является улучшение взаимодействия устройства с магнитными чехлами и другими аксессуарами.
  • Использование датчика Холла в телефонах "раскладушках", чтобы включать или выключать экран при закрытии или открытии крышки.

Как смартфон взаимодействует с магнитными чехлами

Самым простым примером реализации взаимодействия чехла с магнитом и смартфона является автоматическая блокировка/разблокировка экрана при закрытии/открытии чехла. Датчик Холла реагирует на приближение магнита, расположенного в флипе, регистрируя усиление поля, и блокирует дисплей. При открытии интенсивность излучения снижается и экран активизируется.

Чехлы с окошком в верхней части, которые оставляют часть дисплея открытой для возможности использования отдельных функций (звонки, проигрыватель, часы) без раскрытия флипа, тоже взаимодействуют с датчиком Холла. Регистрируя наличие/отсутствие повышенного магнитного поля, смартфон определяет, оставлять активным весь экран или только его часть.

Еще одним примером аксессуара, требующего наличия датчика Холла, являются Google CardBoard – доступные очки виртуальной реальности, использующие смартфон. Так как при использовании устройства телефон находится внутри, единственным способом управления остается удаленное взаимодействие магнита, встроенного в единственную «кнопку» аксессуара, с датчиком Холла.

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.

Читайте также:  Андрей аршавин сколько лет

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?

Ссылка на основную публикацию
Азы бильярда видео
Перед тем, как перейти к основе стоит разъяснить вам, что очень сложно научить человека играть в бильярд с помощью видеоуроков,...
Th2 тип иммунного ответа
Я попыталась собрать доступную информацию по иммунологии, которая может помочь понять механизмы возникновения болезни, и способы балансировки иммунитета в отдельно...
The base fitness крылатское
Общая площадь клуба от Adidas и Reebok – 4000 м 2 . Но тут нет тренажерного зала, а только групповые...
Айрон мэн соревнования что входит
Марафон – прошлый век: сегодня, кого ни спроси, все готовятся к Ironman. Чета Кудеровых (Зожник), президенты банков и даже ваш...
Adblock detector