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.
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.
В рамках конференции ISSCC 2012 компания Samsung Electronics представила первый в мире КМОП-сенсор, который позволяет захватывать одновременно инфракрасное глубинное изображение и изображение в традиционном цветовом RGB-пространстве.
Для получения глубины изображения датчик использует так называемый времяпролётный метод, который широко используется в подобных устройствах. Ранее Samsung уже анонсировала сенсор, интегрирующий Z-пиксели (пиксели глубины) и RGB-пиксели. Но из-за ограничений фильтра ближнего ИК-диапазона, данный сенсор не способен был одновременно захватывать изображения обоих типов. Речь шла о временном разделении работы датчика.
Новая технология Samsung позволила обойти ограничение, описанное выше. Как ожидается, эта разработка позволит уменьшить габаритные размеры контроллеров, управляемых жестами. Также в перспективе появляется возможность использования данной технологии для добавления функции распознавания жестов в цифровые компактные камеры, видеокамеры и другие устройства.
Из технических характеристик нового сенсора отмечаются разрешение RGB-изображения 1920 х 720 пикселей, разрешение ИК-изображения 480 х 360 пикселей, диаметр RGB-пикселя 2,25 мкм. Z-пиксели имеют размеры 2,25 х 9 мкм. Они по эффективной площади в четыре раза больше RGB-пикселей.
Для производства чипа использовалась 0,13-мкм КМОП-технология. Отметим, технология глубинного изображения используется в популярном игровом контроллере Kinect.
Трудно представить себе мобильный телефон 2018 года, в котором отсутствует датчик освещения. В смартфоне что это за приспособление? Как выглядит, где располагается, за что отвечает, каким образом включить? На перечисленные вопросы Вы найдете ответы в данной публикации.
Выше цена – больше функций!
Эта простая формула известна всем владельцам гаджетов. Если хочешь получить максимум возможностей – покупай более дорогой смарт-девайс, в котором будем больше всяких компонентов – гироскоп, NFC, акселерометр и т.д. Но если говорить о датчике освещения, то он присутствует практически в любом телефоне, даже бюджетного уровня.
Сенсор не является чем-то экстраординарным с точки зрения технологичности. Однако, способен выполнять важную роль.
Для чего нужен?
С его помощью осуществляется регулировка яркости экрана в автоматическом режиме. То есть, пользователю не нужно каждый раз заходить в параметры и самостоятельно подбирать оптимальное значение.
В зависимости от времени суток, освещенности, Вы будете получать мягкое изображение, не напрягающее глаза. Это крайне полезно в случае, когда Вы решили перед сном полистать ленту Facebook (или любой другой соцсети). В полной темноте подсветка просто выедала бы глаза, и утром ощущалось напряжение. Но наличие рассматриваемого приспособления, интегрированного в телефон, благоприятно сказывается на зрении.
А в солнечный день яркость подсветки наоборот станет максимальной, чтобы Вы могли чётко различать элементы на дисплее. Ну здесь уже многое зависит от качества матрицы (LED | OLED | IPS).
Где находиться датчик освещенности?
В большинстве случаем располагается рядом с прочими сенсорами сверху на передней панели устройства. Иногда он визуально заметен (если цвет корпуса светлый), но в случае с чёрной расцветкой – может сливаться с фоном.
Нередко производители располагают модуль снизу, в одной из кнопок (меню, домой, возврат). На моем Xiaomi Redmi Note 4 именно так.
Для проверки достаточно возле источника света прикрыть ладошкой одно из указанных мест. При этом уровень яркости должен уменьшиться.
Работает за счет светочувствительного элемента, который измеряет степень освещенности, затем программные алгоритмы выполняют действия, заложенные в прошивке.
Как включить датчик?
На Андроид устройствах достаточно раскрыть шторку уведомлений, потянув за верхний край. Затем активируем соответствующую опцию. Значок может отличатся в плане внешнего вида для разных моделей и версий Android.
Если не обнаружили у себя подобной кнопки, значит стоит открыть параметры экрана и в разделе «Яркость» задействовать переключатель «Авто-настройка»:
Аналогично производится отключение.
Полезный контент:
Если не работает?
Причин дефекта может быть несколько:
- Механическое повреждение девайса в результате падения, ударов (попыток открывания пивных бутылок и забивания гвоздей);
- Неудачная установка кастомной (неофициальной) версии программного обеспечения. Это чревато разными негативными последствиями – неработающий модуль WiFi, существенное повышение температуры в играх и т.д. Лучше использовать исключительно лицензионное ПО от разработчиков Вашего телефона;
- Применение чехла, бампера, защитного стекла, которое закрывает отверстие датчика. Такое случается сплошь и рядом, особенно с теми, кто заказывает дешевые аксессуары в китайских интернет-магазинах.
Вот и разобрались, что такое датчик освещения в телефоне. Надеюсь, статья ответила на Ваши вопросы.