Краткое описание основных датчиков современного смартфона, их назначение, какие из них необходимы, а без каких можно и обойтись.
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 
26 сентября 2019
Датчики современных смартфонов
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.
Современные смартфоны буквально нашпигованы огромным числом датчиков. С их помощью гаджеты строят маршруты на карте, отслеживают вашу активность в фитнес-приложениях, распознают всевозможные жесты и делают множество других вещей, к которым мы привыкли. Сегодня мы окунемся в эту тему чуть глубже и расскажем не только о том, какие датчики есть в смартфонах, но и зачем они нужны.
Содержание
- Акселерометр
- Гироскоп
- Магнитометр (компас)
- Барометр
- GPS
- Датчик приближения
- Датчик освещенности
- Датчик Холла
Акселерометр
Акселерометр — это сенсор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения. Говоря простым языком, он определяет пространственное положение смартфона, и то расстояние, на которое он переместился.
Акселерометры есть во всех, даже самых бюджетных смартфонах. Правда, в откровенно недорогих гаджетах их чувствительность оставляет желать лучшего. Он относится к разряду MEMS-сенсоров и, по сути, представляет собой крайне миниатюрный механический элемент с грузиками и очень маленькими парными пластинами конденсаторов. Первая пластина остается неподвижна, а вторая изгибается при изменении положения смартфона в пространстве (под действием ускорения). Расстояние между пластинами изменяется, а вместе с тем изменяется и заряд на них. Акселерометр постоянно измеряет заряд на таких пластинах, и на основе этого определяет, насколько велико отклонение подвижной пластины с грузиком и каково направление этого отклонения.
Акселерометр может распознать движение смартфона по трем осям. Это пригодится, например, для подсчета шагов и ориентации на карте.
Гироскоп
Принцип работы гироскопа во многом напоминает уже рассмотренный нами акселерометр. Сильно перекликаются и функции этих датчиков. Правда, если акселерометр больше ориентирован на определение ускорения, подсчет шагов и пройденного расстояния, то гироскоп «заточен» на определение ориентации смартфона в пространстве, делая это намного точнее акселерометра.
Гироскоп в смартфонах, по сути, представляет собой небольшую емкость с подвижным объектом, который смещается при изменении ориентации гаджета, тем самым меняя емкость соответствующих конденсаторов. Ну а, измеряя эту емкость, смартфон «понимает» как изменилось его положение в пространстве.
Гироскоп смартфона широко используется в виртуальной реальности и играх с управлением путем наклона и поворота гаджета. Завязаны на него и многие другие функции смартфона. Но, в целом, акселерометр и гироскоп работают в паре, удачно дополняя друг друга.
Магнитометр (компас)
Это еще один сенсор для пространственной ориентации. Как понятно из его названия, датчик работает с магнитным полем. Магнитометр действует в компании с акселерометром и GPS, облегчая навигацию. Именно благодаря ему вы не только можете ориентироваться в лесу, но и видите не просто точку на карте, а стрелку, показывающую в каком направлении вы смотрите.
Барометр
Барометр обычно устанавливается только во флагманские смартфоны и помогает GPS более точно ориентироваться в пространстве. Вот только если GPS делает это на плоскости, то барометр определяет положение телефона по высоте.
Главная задача барометра — измерение атмосферного давления, на основе чего рассчитывается высота, на которой находится телефон — чем оно ниже, тем выше вы забрались. Это может пригодиться и для определения, на каком этаже вы находитесь, и для фиксации физической активности в фитнес-приложениях и для многих других задач. Сам же барометр в смартфоне, упрощенно говоря, представляет собой небольшую коробочку с мембраной, изгиб которой определяет текущее атмосферное давление.
GPS
Это последний в серии датчик, непосредственно отвечающий за позиционирование смартфона. Хотя называть его датчиком не совсем корректно, и, по сути, GPS представляет собой сложную технологию для связи телефона со спутниками. Современные смартфоны поддерживают множество систем спутниковой навигации. Это и российская ГЛОНАСС, и европейская Galileo, и китайская BDS (BeiDou).
Недорогие смартфоны обычно используют канал L1 для GPS-позиционирования, дающий лишь приблизительное представление о вашем местоположении. А в устройствах верхнего уровня предусмотрен двухдиапазонный GPS с поддержкой L1 и L5. При определении местоположения через канал L5 приоритетным становится сигнал, который первым достиг спутника. Тем самым отсекаются отраженные сигналы, и точность позиционирования повышается.
Датчик приближения
Это еще один датчик, который есть во всех, даже самых недорогих смартфонах. В отличие от всех предыдущих сенсоров, которые прячутся внутри корпуса гаджета, этот датчик может увидеть любой желающий — обычно он находится над экраном рядом с фронтальной камерой устройства. Ну а главная задача сенсора отлично понятна и из его названия — он призван определять приближение к смартфону каких-либо объектов.
Именно благодаря датчику приближения смартфон умеет отключать экран при приближении к уху, тем самым избавляя вас от ложных касаний при разговоре. В разных смартфонах устанавливаются разные модели таких датчиков, сильно отличающиеся друг от друга принципом действия. Так, во многих случаях датчик приближения представляет собой набор из ИК-лампочки и фотодиода. Первая излучает волны в ИК-диапазоне, а второй измеряет количество попавшего на него отраженного света. Ну а дальше все просто. Если рядом с датчиком нет никаких объектов, излучаемый им свет просто рассеивается в пространстве, а при приближении к нему какой-то преграды, ИК-волны начинают от нее отражаться и попадать на фотодиод. Смартфон же понимает, что ему пора отключать экран.
Некоторые производители предпочитают экономить на таких датчиках, заменяя их программными алгоритмами, другие устанавливают в телефоны копеечные сенсоры, третьи подменяют из работу акселерометром и гироскопом. Ну а в итоге все это приводит к некорректной работе функции — в сети можно найти массу жалоб на этот счет. Да и сам датчик приближения — очень интересная тема, к которой мы вернемся в следующих материалах.
Датчик освещенности
Здесь все просто и понятно. Если датчик приближения фиксирует отраженный свет, то сенсор освещения просто определяет уровень освещенности окружающего пространства. На основе этих измерений автоматически регулируется яркость экрана, делая работу со смартфоном более комфортной.
Кроме того, часто датчик освещения работает в тесном контакте с алгоритмами искусственного интеллекта. Это проявляется, например, в том, что вы можете изменить установленную смартфоном яркость экрана, и в будущем при таких же условиях освещения телефон будет ориентироваться уже на ваши предпочтения.
Датчик Холла
По своей сути, датчик Холла фиксирует и измеряет напряженность магнитного поля. Но в смартфонах используется упрощенный вариант такого сенсора — его единственная задача в обнаружении магнитного поля как такового. А делается это для взаимодействия со всевозможными аксессуарами. Например, чехлом-книжкой, при откидывании крышки которого включается экран смартфона.
Гироскоп, акселерометр, ИК и другие
Многофункциональность телефонов невозможна без множества встроенных датчиков. Получая их данные, приложения строят маршруты на карте, настраивают камеру для идеальных снимков и считают, сколько шагов мы прошли. Рассказываем, какие датчики устанавливают в смартфоны и для чего они нужны.
Датчик приближения: блокировать экран во время разговора и когда смартфон в кармане
Если во время разговора поднести смартфон к уху, экран гаснет и не реагирует на прикосновения, чтобы пользователь случайно не нажал «сброс» или не запустил ненужное приложение. Также дисплей не реагирует на нажатия и повороты, когда устройство лежит в кармане или в сумочке. Функция работает благодаря датчику движения: он посылает слабый инфракрасный сигнал, улавливает отраженный свет — и «понимает», когда люди или предметы находятся слишком близко. А вместе с фронтальной камерой датчик приближения помогает устройству реагировать на жесты рукой: например, взмахом кисти можно пролистывать страницы в браузере.
Датчик освещенности: регулировать яркость дисплея
Помогает устройствам настраивать интенсивность подсветки экрана. Находясь под прямыми солнечными лучами, смартфон выведет яркость на максимум, а в темной комнате — сделает минимальной. Датчики света работают в связке с системой искусственного интеллекта и подстраиваются под привычки владельца. Если вы в определенных условиях увеличите или уменьшите интенсивность подсветки, в похожих ситуациях алгоритмы будут делать так же.
Лазер: помогает камере фокусироваться
В основном блоке камер S21 Ultra и Note 20 Ultra мы используем лазер, который помогает камерам смартфона практически мгновенно фокусироваться на объекте съемки. Во время портретной съемки он же помогает выделить объект и размыть фон. В блоке камер смартфона лазер работает в качестве дальномера, освещая объект, а сенсор оценивает расстояние до него за счет измерения времени прихода отраженного луча. Во многом благодаря лазеру вы можете делать четкие серии снимков — кадр за кадром подряд.
Компас: участвует в построении маршрутов
Компас в смартфоне работает в паре с датчиком Холла и определяет, в какую сторону направлена верхняя часть устройства: эти данные используют приложения с картами. Чтобы компас работал точно, его нужно время от времени калибровать. Для этого зайдите в Google Карты и опишите смартфоном в воздухе несколько восьмерок.
Датчик Холла: помогает смартфону «подружиться» с магнитным чехлом
Принцип работы датчика основан на эффекте Холла — частном случае действия магнитного поля на заряженную частицу. Датчик определяет, открыт или закрыт магнитный чехол — и передает сигнал системе. Когда магнит отдаляется, дисплей включается, а при приближении крышки чехла — выключается или переходит в специальный режим. Также датчик Холла помогает настроить светочувствительность включенной камеры и определить положение смартфона в пространстве.
Акселерометр: определяет положение смартфона в пространстве
Акселерометр — или G-сенсор — помогает определить положение устройства в пространстве и расстояние, которое он преодолел. Когда смартфон вращается или двигается, пьезоэлектрический элемент выдает разряды, а сенсор емкостного сопротивления их интерпретирует, чтобы обозначить положение устройства и скорость движения. Акселерометр различает движения по трем осям. С его помощью смартфон меняет ориентацию экрана с вертикальной на горизонтальную, позволяет заглушить сигнал вызова, перевернув устройство экраном вниз, а также ориентироваться в картах и считать пройденные шаги.
Гироскоп: работает в паре с акселерометром
Гироскоп не умеет считать пройденное расстояние, зато точнее акселерометра определяет положение смартфона в пространстве, отслеживая угол наклона относительно земной поверхности. В современных смартфонах оба датчика работают вместе, дополняя друг друга. Точность, которую обеспечивает этот тандем, особенно важна в играх и других приложениях дополненной реальности.
GPS: определяет координаты смартфона
Система глобального позиционирования — или GPS — определяет местоположение устройства в любой точке мира. GPS-модуль в смартфоне связан с одной или несколькими спутниковыми системами позиционирования: в России это ГЛОНАСС, в Европе — Galileo, в Японии — QZSS. Так или иначе, принцип действия один: устройство получает сигнал от 3–12 спутников с координатами и временем — а затем рассчитывает расстояние до спутников и определяет координаты смартфона. Датчики работают почти при любой погоде, но точнее всего — в ясную, на открытой местности.
Поскольку датчик связывается со спутниками напрямую, функция GPS может быстро разряжать аккумулятор. Для экономии энергии существует технология A-GPS: во время поиска спутников смартфон также получает информацию о местонахождении с сотовых вышек, от Wi-Fi-сетей и Bluetooth-устройств.
Барометр: помогает GPS работать точнее
Точность работы GPS существенно повышает барометр — датчик, измеряющий атмосферное давление. Он определяет положение устройства над уровнем моря. Именно благодаря барометру приложения показывают, сколько этажей вы преодолели.
Гигрометр: следит за погодой и влажностью воздуха
С помощью гигрометра смартфон определяет влажность воздуха и считывает информацию о микроклимате — например, чтобы помогать системам «умного дома» автоматически настраивать комфортную среду в помещении. В новых смартфонах Samsung, способных до получаса находиться под водой на глубине до двух метров, гигрометр устанавливают в разъеме зарядки. Такое решение защищает от поломок: если в разъеме останется влага, на экране появится предупреждение, а зарядка прекратится, пока жидкость не испарится.
*Ультра
*Галилео
*КьюЗетЭсЭс
*Блютус
*ДжиПиЭс
Читайте также
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.
Содержание
- 1 Акселерометр
- 2 Гироскоп
- 3 Магнитометр
- 4 Датчик приближения
- 5 Датчик света
- 6 Барометр
- 7 Термометр
- 8 Датчик влажности воздуха
- 9 Педометр
- 10 Сканер отпечатков пальцев
- 11 Датчик сердцебиения
- 12 Датчик вредного излучения
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.
Датчик приближения
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 Motorola 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 – iPhone 5s, 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?
Использование в современных смартфонах множества датчиков и сенсоров вызвано желанием производителей обойти конкурентов. Пользователям такая «гонка вооружений» только на пользу – ведь благодаря ней они получают доступ к совершенно невероятным технологиям.
Если удалить из смартфона все датчики, он лишится внушительной части своих функций и превратится в довольно примитивный аппарат. Даже такие привычные пользователям действия, как изменение ориентации экрана при переводе гаджета в горизонтальное положение и автоматическое отключение дисплея при разговоре, не выполнялись бы без датчиков.
Стремясь выиграть конкуренцию на рынке, производители современной мобильной техники оборудуют свои аппараты огромным количеством сенсоров – ведь это повышает функциональность. В статье мы расскажем обо всех известных датчиках смартфонов – в том числе о тех, которые устанавливаются в новейшие модели.
Содержание
- 1 Акселерометр и гироскоп
- 2 Датчики приближения и освещения
- 3 Барометр и температурный датчик
- 4 Какие датчики позволяют следить за здоровьем?
- 4.1 Педометр (шагомер)
- 4.2 Пульсометр (датчик сердцебиения)
- 4.3 Датчик оксигенации крови (датчик SpO2)
- 4.4 Дозиметр
- 5 Сканеры отпечатков пальцев и сетчатки глаза
- 6 Заключение
Акселерометр и гироскоп
Акселерометр – один из основных датчиков смартфона; его также называют G-сенсором. Функция акселерометра заключается в измерении линейного ускорения смартфона по 3-м осям координат. Данные о перемещениях устройства аккумулируются и обрабатываются специальным контроллером – естественно, происходит это за считанные доли секунды. Размещает крохотный датчик примерно по центру корпуса смартфона. Самостоятельная замена акселерометра при поломке исключена – придётся идти в сервис.
Кто должен поблагодарить разработчиков за акселерометры в смартфонах? Прежде всего, любители гоночных симуляторов, способные управлять виртуальными автомобилями, просто наклоняя аппарат влево-вправо. Именно акселерометр позволяет гаджету менять ориентацию экрана с портретной на ландшафтную, когда пользователь переворачивает устройство.
Впервые акселерометр появился на телефоне Nokia 5500. Этот датчик вызвал бурный восторг у сторонников активного образа жизни, потому как позволял пользоваться шагомером.
У акселерометра есть один существенный недостаток: он может фиксировать положение только тогда, когда происходит ускорение – то есть когда гаджет перемещается в пространстве. Определить положение аппарата, лежащего на столе, акселерометр не способен. Нивелировать этот недостаток призван датчик-«партнёр» под названием гироскоп. Такой датчик измеряет скорость углового вращения и обеспечивает более высокую точность данных по сравнению с акселерометром. У гироскопа, который прошёл процедуру калибровки, погрешность не будет составлять более 2 градусов.
Гироскоп активно используется в мобильных играх – в сочетании с акселерометром. Кроме того, этот датчик делает возможными оптическую стабилизацию камеры, создание панорамных снимков (гироскоп определяет, на сколько градусов был повёрнут смартфон), жестовое управление.
Первым смартфоном с гироскопом стал iPhone 4. Сейчас гироскоп – далеко не экзотика; им (как и акселерометром) оснащается большинство современных девайсов.
Датчики приближения и освещения
Наличие датчика приближения (Proximity Sensor) в смартфоне – объективная необходимость. Если б такой сенсор отсутствовал, пользователю приходилось бы терпеть неудобства всякий раз во время разговора по телефону. Достаточно было бы легко коснуться щекой кнопки сброса – и разговор прекращён, нужно вызывать абонента снова. Функция датчика приближения очевидна: он блокирует экран гаджета, как только пользователь подносит устройство к уху. Этот сенсор позволяет владельцу смартфона не только общаться с комфортом, но и экономить заряд аккумулятора.
Датчик приближения «прячется» под фронтальным стеклом мобильного устройства. Состоит он из 2-х элементов: диода и детектора. Диод отправляет инфракрасный импульс (невидимый глазу человека), а детектор пытается поймать его отражение. Если детектору это удаётся, экран «затемняется». Сенсор способен регистрировать всего лишь 2 состояния: «посторонний предмет ближе 5 см» и «посторонний предмет дальше 5 см».
Потрясающих результатов в экспериментах с датчиком приближения добилась компания Samsung. На основе этого сенсора корейский производитель создал датчик жестов, благодаря которому стало возможным бесконтактное управление смартфоном. Первый датчик жестов появился на Samsung Galaxy S3 – в 2012 году это стало настоящим прорывом.
Датчик освещённости (Light Sensor) не зря рассматривается в паре с датчиком приближения – как правило, эти два сенсора располагаются в непосредственной близости по отношению друг к другу. Датчик света – самый «старый» из всех датчиков, которые используются в мобильной электронике. Также он и самый простой – с конструкционной точки зрения этот сенсор представляет собой полупроводник, чувствительный к потоку фотонов. Функция у датчика освещения не такая ответственная, как у датчика приближения: Light Sensor всего лишь регулирует яркость дисплея в соответствии с окружающими условиями.
В некоторых моделях Samsung (например, Galaxy Note 3 и Galaxy S5) установлены RGB-датчики. Сенсор RGB способен не только менять яркость дисплея, но и корректировать доли красного, зелёного, синего и белого цветов изображения на экране.
Разработчики Samsung Galaxy Note 4 дошли до абсурда: они научили датчик фаблета измерять освещённость в невидимом для человека диапазоне – ультрафиолетовом. Благодаря такой любопытной новации пользователь может, например, выбрать оптимальное время для загара.
Барометр и температурный датчик
Человеку с высокой чувствительностью к резким перепадам атмосферного давления просто необходимо иметь в смартфоне приложение-барометр. В Google Play, например, одна из подобных программ так и называется — «Барометр».
Датчик-барометр способен не только предупреждать пользователя о приближении циклона – антициклона; это даже не основная его функция. Сенсор увеличивает эффективность и точность работы GPS-навигатора гаджета. Спутники GPS показывают, в какой точке земного шара находится искомое место – но не на какой высоте. Этот недостаток их работы и устраняется барометром. Датчик давления может помочь найти, скажем, офис определённой компании в многоэтажном здании бизнес-центра.
Мобильные барометры – не новинка; датчиками давления были способны похвастаться ещё аппараты Sony Ericsson. Однако на современном рынке гаджетов, оснащённых такими сенсорами, немного. Барометры всё чаще устанавливаются на защищённые смартфоны таких производителей, как Conquest, Land Rover, iMan. Также датчики давления присутствуют на Xiaomi Mi5 и Cubot Dinosaur.
Температурные датчики, в отличие от барометров, присутствуют в большей части смартфонов – однако температуру на улице с их помощью не измеришь. Речь идёт о внутренних термометрах, задача которых – следить за тем, чтобы гаджет не перегревался. В одном смартфоне может быть уйма подобных сенсоров: первый контролирует графический ускоритель, второй – ядра процессора и так далее. Если возникает перегрев, внутренний термометр автоматически прекращает зарядку или снижает выходной ампераж.
Внешние термометры на гаджетах тоже встречаются, но они пока «в диковинку». Первым смартфоном со встроенным термометром стал Samsung Galaxy S4. Датчик оказался необходим для улучшения работы предустановленного приложения S Health.
Увы, у внешних термометров мобильных устройств есть существенный недостаток – невысокая точность. Данные искажаются из-за тепла, исходящего от тела пользователя и внутренностей самого аппарата. Решить эту проблему разработчикам пока не удаётся.
Для нужд приложения S Health на Samsung Galaxy S4 был установлен ещё один любопытный датчик – гигрометр. Этот сенсор измеряет уровень влажности, предоставляя пользователю возможность эффективно управлять микроклиматом в помещении.
Какие датчики позволяют следить за здоровьем?
Человеку, стремящемуся вести здоровый образ жизни, не помешает обзавестись гаджетом, который оснащён следующими датчиками.
Педометр (шагомер)
Функция педометра – считать расстояние, преодолённое пользователем, на основании количества совершённых шагов. Эту функцию способен выполнять и акселерометр, однако точность его измерений оставляет желать лучшего. Шагомер как отдельный датчик впервые появился на смартфоне LG Nexus 5.
Пульсометр (датчик сердцебиения)
Встроенный пульсометр – одна из инноваций Samsung Galaxy S5. Разработчики Samsung посчитали, что именно датчика пульса не хватает программе S Health для того, чтоб она могла считаться полноценным личным тренером. Среди пользователей пульсометр Samsung пока популярным не стал, потому как достаточно привередлив. Чтобы обеспечить точные данные, сенсору необходим тесный контакт с той частью тела пользователя, где кровеносные сосуды находятся неглубоко – например, с подушечкой пальца. Совершать пробежку, удерживая палец на датчике – удовольствие небольшое.
Датчик оксигенации крови (датчик SpO2)
Этот сенсор определяет степень насыщения крови кислородом. Он присутствует только на 2 смартфонах фирмы Samsung (Galaxy Note 4 и Note Edge) и «заточен» под приложение S Health. На девайсах датчик SpО2 совмещён со вспышкой для камеры и пульсометром. Пользователю достаточно активировать соответствующее приложение и приложить палец к вспышке на 30-40 секунд – после чего он увидит результат замера в процентах на экране гаджета.
Дозиметр
Таким датчиком оснащён выпущенный в Японии смартфон Sharp Pantone 5. Функция дозиметра – измерение радиации. Для японцев эта функция важна, потому как после аварии на АЭС в Фукусиме в 2011 году они вынуждены более внимательно следить за радиационным фоном. На европейском рынке смартфонов с дозиметрами нет.
Сканеры отпечатков пальцев и сетчатки глаза
Пользователи, которые считают, будто первый дактилоскопический датчик появился на iPhone 5S, сильно заблуждаются. Телефоны, способные сканировать отпечатки пальцы, выпускались и раньше. Ещё в 2004 году продавалась «раскладушка» Pantech GI 100, оснащённая подобной технологией. 7 лет спустя Motorola представила модель Atrix 4g c дактилоскопическим датчиком. В обоих случаях пользователи отнеслись к технологии довольно прохладно.
Когда же в 2013 году Apple встроила сканер отпечатков пальцев в кнопку «Home» Айфона 5S, «яблочной» компании рукоплескали как эксперты, так и рядовые потребители. Apple больше повезло с эпохой: в «нулевых» вопрос о безопасности безналичных платежей не стоял так остро.
Сканер отпечатков пальцев избавляет пользователя от необходимости применять цифровые пароли для защиты данных, хранящихся на гаджете. Пароли легко взломать; обмануть дактилоскопический датчик сложнее в разы (хотя тоже возможно).
Сейчас устанавливать в смартфоны сканеры отпечатков пальцев стало модно. Такая технология используется не только многолетними лидерами рынка – Samsung, Apple, HTC – но и перспективными китайскими производителями, вроде Xiaomi и Meizu.
Сканер сетчатки глаза обеспечивает даже более высокую степень безопасности, чем дактилоскопический датчик – фактически это следующий уровень биометрической защиты. Сторонники технологии утверждают, что достать отпечаток пальца – задача выполнимая (ведь человек их повсюду оставляет). Получить же копию сетчатки нельзя никак.
Изображение: iphonefirmware.com
Идея оснастить смартфон сканером сетчатки тоже не нова. Ещё в 2015 году азиатские производители (Vivo, Fujitsu) экспериментировали с этим датчиком, в 2016 году тренд поддержала малоизвестная компания из Поднебесной Homtom. Однако обсуждаемой эта технология стала только после того, как к ней обратилась компания Samsung – в Galaxy Note 7 установили сканер радужной оболочки глаза.
Датчик в Note отличен от тех, которые стоят в смартфонах китайских компаний. Идею Samsung вполне можно назвать революционной потому, что на Note 7 есть камера, которая ответственна только за сканирование глаз. «Китайцы» же считывают информацию с сетчатки селфи-камерой.
Метод, который используется гаджетами из Поднебесной, неэффективен. Дело в том, что глаз необходимо сканировать инфракрасным (ИК) лучом, но на фронтальных камерах ИК-спектр, как правило, фильтруется – ведь из-за него портятся селфи. Выходит, что Samsung – пока единственный производитель смартфонов, который не заставляет пользователей делать выбор между качественными «себяшками» и безопасностью персональных данных.
Заключение
Всякий современный смартфон оснащён минимум 5-ю датчиками. В моделях-флагманах количество сенсоров доходит до «чёртовой дюжины», и производители вовсе не собираются на этом останавливаться. Специалисты IBM прогнозируют, что уже в 2017 году гаджеты получат обоняние, благодаря которому смогут предупреждать пользователя, например, о высокой концентрации чадного газа и о присутствии в воздухе вируса гриппа. С нетерпением ждём инноваций – ведь продолжение следует?
Современные смартфоны объединяют в себе сразу с десяток гаджетов. Быть такими многофункциональными устройствами и получать информацию из окружающего мира им позволяют различные сенсоры.
Акселерометр
Акселерометр измеряет ускорение и позволяет смартфону определять характеристики движения и положения в пространстве. Именно этот датчик работает, когда вертикальная ориентация меняется на горизонтальную при повороте устройства. Он же отвечает за подсчёт шагов и измерение скорости движения во всевозможных приложениях-картах. Акселерометр даёт информацию о том, в какую сторону повёрнут смартфон, что становится важной функцией в различных приложениях с дополненной реальностью.
Этот сенсор сам состоит из маленьких датчиков: микроскопических кристаллических структур, под влиянием сил ускорения переходящих в напряжённое состояние. Напряжение передаётся акселерометру, который интерпретирует его в данные о скорости и направлении движения.
Гироскоп
Этот датчик помогает акселерометру ориентироваться в пространстве. Он, например, позволяет делать на смартфон панорамные фото. В играх с гонками, где управление происходит с помощью перемещения устройства, работает как раз гироскоп. Он чувствителен к поворотам устройства относительно своей оси.
В смартфонах используются микроэлектромеханические системы, а первые подобные приборы, сохраняющие ось при поворотах, появились ещё в начале XIX века.
Магнитометр
Последний в тройке сенсоров для ориентации в пространстве — магнитометр. Он измеряет магнитные поля и, соответственно, может определить, где находится север. Функция компаса в различных приложениях с картами и отдельные программы-компасы работают с помощью магнитометра.
Подобные датчики есть в металлодетекторах, так что можно найти специальные приложения, превращающие смартфон в такой прибор.
Магнитометр действует в тандеме с акселерометром и GPS для определения географического положения и навигации.
GPS
Где бы мы были без технологии GPS (Global Positioning System)? Смартфон соединяется с несколькими спутниками и высчитывает своё положение на основании углов пересечения. Бывает, что спутники недоступны: например, при большой облачности или внутри помещений.
GPS не использует данные мобильной сети, поэтому геолокация работает и вне зоны покрытия сотовой связи: даже если саму карту загрузить не получится, точка геолокации всё равно будет.
При этом функция GPS тратит много заряда аккумулятора, поэтому лучше её отключать вне надобности.
Ещё один способ геолокации, хотя и не очень точный, — это определение расстояния от вышек сотовой связи. Смартфон добавляет к данным GPS другую информацию, например силу мобильного сигнала, для уточнения местоположения.
Барометр
Многие смартфоны, в том числе iPhone, имеют этот сенсор, измеряющий атмосферное давление. Он нужен для регистрации изменения погоды и определения высоты над уровнем моря.
Бесконтактный выключатель
Этот сенсор обычно находится около динамика в верхней части смартфона и состоит из инфракрасного диода и датчика света. Он использует невидимый человеку луч, чтобы определить, находится ли устройство возле уха. Так смартфон «понимает», что во время разговора по телефону нужно отключить дисплей.
Датчик освещённости
Как можно догадаться по названию, этот сенсор измеряет уровень освещённости окружающей среды, что позволяет автоматически настраивать комфортную яркость дисплея.
Датчики с каждым новым поколением смартфонов становятся всё более эффективными, маленькими и менее энергозатратными. Поэтому не стоит думать, что, например, функция GPS в устройстве, которому уже несколько лет, будет работать так же хорошо, как в новом. И даже если в информации о новых смартфонах не указывают характеристики всех этих датчиков, будьте уверены, что именно они позволяют вам пользоваться многими впечатляющими функциями современных гаджетов.
В современные смартфоны устанавливается множество различных датчиков, которые расширяют возможности мобильных телефонов.
Если раньше сенсоры были редкостью и присутствовали лишь в дорогих устройствах, то теперь даже бюджетные смартфоны наделены многочисленными сенсорами-измерителями. Зачем нужны датчики в телефона, и как проверить их наличие?
Зачем нужны нужны датчики в смартфоне?
Сенсоры в смартфонах используются для выполнения разных задач, начиная со стабилизации фотографий на камеру, заканчивая измерением метеоусловий.
Для наглядности приводим список популярных датчиков, которые есть в большинстве современных смартфонов:
- Акселерометр. С помощью этого датчика гаджет меняет ориентацию при повороте дисплея, переключает музыкальные треки при встряхивании, а также позволяет использовать устройство как руль в гоночных симуляторах.
- Гироскоп. Используется при оптимизации изображения во время съемки, работе с приложениями, предназначенными для камеры, а также при управлении летающими дронами посредством девайса.
- Датчик приближения отвечает за отключение экрана во время телефонных разговоров, распознавание жестов и управление некоторыми функциями мобильного устройства без контакта с экраном.
- Датчик света определяет уровень освещения вокруг устройства, после чего автоматически повышает или понижает яркость дисплея. Эта опция делает работу с гаджетом комфортнее и экономит энергию аккумулятора.
- Магнитометр измеряет уровень магнитного поля.
- Шагомер определяет пройденное расстояние, позволяя фиксировать уровень физических нагрузок.
- Барометр показывает уровень атмосферного давления, но встречается в телефонах крайне редко.
Теперь пора разобраться, как узнать, какие датчики есть в определенном смартфоне.
AnTuTu
Одной из самых популярных программ для тестирования смартфона является AnTuTu. С помощью приложения проводится ряд тестов, позволяющих проверить мощность системы, автономность устройства, работу в режиме многозадачности и многое другое. После тестирования телефону присваивается итоговый балл, который сравнивается с показателями конкурентов.
Приложение AnTuTu также предоставляет сведения о наличие сенсоров, предусмотренных в смартфоне. Для этого требуется перейти во вкладку «Мое устройство» и пролистать список вниз, пока на экране не отобразится категория «Датчики». Здесь определяется наличие акселерометра, гироскопа, датчика приближения и другие сенсоры.
Датчикер
Это простое приложение весит всего 1,5 Мб и легко в использовании. Интерфейс неброский и без графических изысков, но главное, что разобраться с этой утилитой удастся за пару минут. Выбрав сенсор, можно узнать о нем дополнительную информацию: для чего предназначен измеритель, какой у него диапазон, сколько энергии потребляет, какая версия сборки и другие полезные параметры.
Измерительные датчики
Приложение позволяет узнать о наличие на устройстве сенсоров и проверить работу каждого из них. Проверка проводится в режиме реального времени. Данные выводятся в цифрах, а также отображаются на специальных графиках.
В программе проверяются следующие датчики:
- Ускорение и гравитационные параметры акселерометра.
- Калибровка гироскопа.
- Работа датчика приближения.
- Значение магнитного поля у магнитометра.
- Уровень звука микрофона в децибелах.
- Также тестируется множество прочих измерителей и характеристик.
Итоги
Датчики в смартфонах стали незаменимыми элементами устройств, поэтому важно в них разбираться и использовать по назначению. Чтобы узнать, какие датчики есть в телефоне, достаточно изучить официальные технические характеристики или скачать одно из приложений, которые понятны и просты в обращении.