Основные датчики смартфона – какие бывают и зачем нужны? Датчик освещения — что это
Какие составляющие можно отметить, рассматривая корпус смартфона? Это, прежде всего, довольно большой дисплей, несколько клавиш под ним, микрофон и несколько окошек камеры. Кроме того, на торцах устройства наверняка найдётся порт microUSB, качелька регулировки громкости, выход для наушников и клавиша блокировки. Но заканчиваются ли на этом компоненты устройств? Конечно же, нет. Внутри него нашлось место для нескольких процессоров, многих схем и, что особенно важно, нескольких разнообразных датчиков. Какие из них можно найти в современных девайсах? Давайте узнаем.
Акселерометр
Как сообщают наши коллеги из phonearena
, акселерометр является одним из наиболее распространённых датчиков. Согласно классическому определению, его задачей является расчет разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением.
О способах его применения вы наверняка наслышаны. Без акселерометра смартфоны вряд ли бы меняли портретную ориентацию на ландшафтную и обходились без нажатий пользователя во всевозможных симуляторах гонок.
Гироскоп
Гироскоп также предоставляет данные о положении устройства в пространстве, однако делает это со значительно большей точностью. Именно благодаря его помощи приложение Photo Sphere узнает, на сколько градусов был повёрнут смартфон, и в каком направлении это было проделано.
Магнитометр
Всё верно, магнитометр создан для определения магнитных полей. Не будь его внутри смартфона – приложению компаса вряд ли бы удалось понять, где находится северный полюс.
Данный сенсор является соединением инфракрасного диода и детектора инфракрасного излучения. Принцип его работы невероятно прост. Диод излучает невидимое для человеческого глаза излучение, а детектор пытается уловить его отражение. Смартфон блокирует дисплей именно тогда, когда луч попадает обратно.
Датчик света
Самостоятельно изменять яркость дисплея – то еще занятие, верно? То ли дело функция автояркости, которая меняет уровень яркости экрана в зависимости от окружающего излучения. Возможно это, как вы уже наверняка догадались, благодаря датчику света.
Стоит отметить, что некоторые представители линейки Galaxy от южнокорейского производителя Samsung используют обновлённый датчик света. Главной его особенностью является умение измерять долю белого, красного, зелёного и синего света для дальнейшей настройки картинки на экране.
Барометр
Нет, это не ошибка. Некоторые смартфоны действительно оснащены встроенным барометром для измерения уровня атмосферного давления. Среди первых девайсов с данной особенностью были XOOM и Samsung Galaxy Nexus.
Барометр также используется для измерения высоты над уровнем моря, что увеличивает точность работы GPS-навигатора.
Термометр
Возможно, вы удивитесь, но термометр находится практически в каждом смартфоне. Единственным отличием является лишь то, что последний предназначен для измерения температуры внутри девайса. Впрочем, случались и исключения. Galaxy S4 располагал термометром для измерения температуры за бортом.
Датчик влажности воздуха
В этом, к слову, также преуспел четвёртый представитель линейки Galaxy S. Благодаря этому датчику четвёртая «Галактика» сообщала об уровне комфорта – соотношении температуры и влажности.
Педометр
Несмотря на довольно не очевидное название, задачей педометра является определение количества пройденных пользователем шагов. Да, совсем как в большинстве умных часов и фитнес-браслетов. Одним из первых устройств с настоящим педометром стал Nexus 5.
Сканер отпечатков пальцев
Об этом вы, конечно же, слышали. Благодаря сканеру отпечатков пальцев можно не только сократить время разблокировки смартфона, но и надёжно защитить свои данные. Среди наиболее популярных девайсов с пресловутым сканером – , HTC One Max и Samsung Galaxy S5.
Датчик сердцебиения
Раз уж мы заговорили о нынешнем южнокорейском флагмане, нельзя не упомянуть и датчик сердцебиения, созданные для измерения пульса. Впрочем, многие пользователи в необходимости его внедрения откровенно сомневаются.
Датчик вредного излучения
Поверить довольно непросто, однако в этом мире действительно есть смартфон со встроенным датчиком вредного излучения. Прихвастнуть его наличием может японский Sharp Pantone 5. После запуска специального приложения последний демонстрирует окружающий уровень радиации. Неожиданно, не так ли?
В итоге получилось целых 12 датчиков. Какие из них чаще всего используете вы?
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.
Смартфоны сегодня оснащают множеством датчиков, работа которых часто не заметна. При этом их отсутствие резко уменьшает функционал телефона. На презентациях новинок их упоминают вскользь, хотя каждый из имеющихся датчиков делает работу со смартфоном удобнее и проще.
В этой короткой статье мы рассмотрим основные датчики, являющиеся неотъемлемой частью большинства современных смартфонов и их назначение.
Акселерометр
Акселерометр самый популярный на сегодняшний день датчик в смартфонах. Он измеряет ускорение тела в пространстве и отвечает за автоматический поворот изображения на дисплее.
Этим датчиком укомплектованы абсолютно все современные смартфоны, а его работа заключается в автоматической смене ориентации экрана при повороте устройства.
Гироскоп
Гироскоп в смартфоне определяет скорость углового вращения. Благодаря этому сенсору пользователь может поворотом гаджета управлять игрой. Он также используется при фотосъемке и для координирования дронов. Так же крайне полезен и есть практически везде.
Магнитометр (датчик Холла)
Магнитометр (магнитный компас) встречается не во всех смартфонах. Этот датчик измеряет уровень магнитного поля и используется для комфортной работы с навигационными сервисами и в случае запуска цифрового компаса. Работа с чехлами, которые позволяют разблокировать смартфон при открывании аксессуара, тоже зависит от наличия магнитометра.
Многие смартфоны не имеют аппаратного магнитометра, что не позволяет использовать соответствующие аксессуары. В них используется так называемый цифровой (программный) компас, который используется в навигации, но является менее точным.
Барометр
Встроенный в смартфон барометр позволит с высокой точностью определять атмосферное давление. С помощью этого датчика легко выяснить текущее положение над уровнем моря. Присутствие барометра существенно повышает точность данных GPS, но является привилегией топовых дорогих смартфонов.
Шагомер
Шагомер или педометр помогает контролировать пройденное расстояние, выраженное в количестве шагов. Наличие этого сенсора демонстрирует то, что владелец смартфона уделяет внимание физическим нагрузкам и состоянию своего здоровья.
Отдельный датчик шагов может быть только в некоторых смартфонах и умных часах, ориентированных специально на спортсменов и людей, которые хотят вести более подвижный образ жизни. В других смартфонах шаги считаются с помощью стандартных датчиков и специальных спортивных программ, но немного менее точно.
Датчик приближения
Датчик приближения является обязательным модулем, который блокирует экран во время разговора от случайных нажатий (когда экран прикладывается к щеке). Кроме этого, в некоторых более дорогих моделях успешно реализована система управления жестами с использованием датчика приближения.
Датчик освещенности
Датчик освещенности устанавливается для замера освещенности вокруг смартфона. На основе полученной с него информации смартфон может автоматически выставлять комфортную яркость экрана. Это крайне полезный датчик, облегчающий использование смартфона без необходимости постоянной ручной регулировки яркости, но может отсутствовать в некоторых бюджетных смартфонах.
На улице при ярком свете экран будет максимально ярким и хорошо читаемым, в помещении яркость будет снижаться до среднего уровня, а в вечернее время и затемненном помещении подсветка будет опускаться до минимального щадящего для глаз уровня.
Дактилоскопический сенсор
Стандартом в современных смартфонах в последние годы стал сканер отпечатка пальца . Используя этот способ разблокировки, можно закрыть доступ к устройству или отдельным приложениям от посторонних.
Разблокировка смартфона с помощью датчика отпечатка пальцев позволяет ускорить получения доступа к функционалу смартфона и предотвратить доступ к личным данным в случае его утери или кражи.
Сканер отпечатка пальца обеспечивает высокий уровень защиты смартфона, потому что в отличие от пароля или графического ключа найти способ разблокировки без заданного пальца практически невозможно.
Другие датчики
Есть и некоторые другие датчики, такие как термометр, датчик влажности, пульсометр (датчик сердцебиения), датчик вредного излучения (радиации). Но встречаются они крайне редко и их назначение вполне понятно, так что мы не будем на этом останавливаться.
Надеемся эта статья была для вас полезной и интересной, если так – поделитесь ей в соцсетях с помощью кнопочек слева
Смартфон Xiaomi Redmi 4a
Смартфон Xiaomi Redmi 5
Смартфон Xiaomi Redmi 5a
Смартфон выполняет многочисленные функции, которые вполне можно сравнить с аналогичными на компьютере. Однако с учетом назначения этого аппарата, в нем также присутствуют различные датчики. С их помощью выполняется автоматический переворот экрана при смене положения телефона в пространстве, отключается дисплей при приближении устройства к уху и т.д. В текущей статье разберемся, что такое датчик освещенности в смартфоне, где он располагается, как настраивается и проверяется на работоспособность.
Датчик света в телефоне
Прежде всего, поговорим о назначении этого датчика. Он используется для автоматической регулировки степени подсветки дисплея. Другими словами, этот сенсор определяет количество окружающего смартфон света и, в соответствии с показателем, выставляет яркость экрана. Так, в ночное время она будет находиться на уровне близком к минимальному, а при попадании прямых солнечных лучей - на максимальном значении.
Помимо удобства в использовании телефона, датчик освещенности позволяет экономить заряд аккумулятора. Самостоятельно пользователи редко меняют яркость дисплея в зависимости от условий окружения, поэтому единожды установленное значение сохраняется и днем и ночью. А так, включив автоматическую регулировку, можно не беспокоиться об установке соответствующего уровня подсветки.
Где располагается датчик
Теперь скажем несколько слов о расположении датчика освещенности в смартфоне. Несмотря на различия в дизайне, практически каждый производитель мобильных устройств устанавливает этот компонент в верхней части лицевой стороны аппарата. Обычно это место находится рядом с разговорным динамиком и датчиком приближения.
Внешне сенсор практически незаметен, выдает себя только черным кружочком небольшого диаметра. Определить его расположение можно опытным путем:
- включить автоматическую регулировку яркости;
- прикрыть пальцем предполагаемое место расположения датчика;
- яркость экрана должна снизиться.
Будет полезным
Если снижения уровня подсветки не произошло, значит палец попал на сенсор приближения и нужно испытать другое место.
Проверка работоспособности
В случае отсутствия автоматической регулировки после ее включения или слишком неточного отклика, необходимо провести проверку работоспособности датчика освещенности в смартфоне. Этот процесс выполняется программными средствами и включает следующие этапы:
На основе полученных данных делается вывод относительно работоспособности элемента. Низкое изменение показателя при закрытом и открытом сенсоре свидетельствует о неполадках. Придется выполнить калибровку или отнести смартфон в ремонт.
Калибровка
Представленная выше информация о датчике освещения в смартфоне позволяет понять, что это, где располагается и как проверяется. Теперь же разберемся, как провести калибровку.