Вибромотор от телефона применение

Как работает вибромотор? Или почему все смартфоны вибрируют по-разному

До недавнего времени, если кого-то и интересовала вибрация на смартфоне, то только в плане силы ее работы, чтобы не пропустить звонок в шумном месте. Признаюсь, мне вообще было безразлично, какой вибромотор будет установлен в моем очередном телефоне. Это совершенно никак не влияло на выбор аппарата.

Но все изменилось с выходом iPhone 7, в котором Apple впервые представила свой Taptic Engine. Вот тогда я узнал (и почувствовал), что вибромотор в смартфоне может создавать новые впечатления и эмоции от работы с устройством, а не служить лишь источником неприятных вибраций.

К примеру, прокручивая пальцем на экране современного iPhone колесико с выбором даты, ощущаешь физические щелчки, будто вращается реальный механический барабан внутри смартфона. Или же, набирая текст на экранной клавиатуре дорогого Android-смартфона, ощущаешь толчки под экраном и печатать с такой тактильной отдачей становится гораздо приятнее.

Конечно же, все эти вибро-эффекты есть на любом смартфоне, но на одних просто ощущаются вибрации всего корпуса, а на других появляется тот новый приятный и необычный пользовательский опыт.

После первого iPhone с Taptic Engine я долго искал Android-смартфон с аналогичной технологией, так как возвращаться к старому-недоброму вибромотору совершенно не хотелось. Искал, но не находил. Однако спустя какое-то время Android-производители стали подтягиваться и предлагать похожие решения. И сегодня что-то отдаленно напоминающее Taptic Engine от Apple можно встретить даже в среднем сегменте (Redmi Note 9 Pro — неплохой тому пример).

Отчего же зависит эта вибрация и как она работает? Какие смартфоны, в конце-концов, могут предложить те новые ощущения, о которых я чуть выше говорил? Обо всем этом и поговорим дальше.

Два основных вида вибромоторов, используемых на смартфонах

На сегодняшний день во всех телефонах используется лишь два вида вибромоторов:

Вибромотор с эксцентриком (ERM) — это самый древний, дешевый и неинтересный моторчик. Суть его работы заключается во вращении эксцентрика со смещенной массой, прикрепленного к валу. Такой дисбаланс создает вибрации, моторчик буквально бросает в стороны, но так как он жестко прикреплен к корпусу смартфона, эти вибрации передаются на корпус:

Такие моторчики использовались еще на кнопочных телефонах и если вы думаете, что сегодня они практически не встречаются, то вы очень ошибаетесь. К примеру, во всех смартфонах от Apple, вплоть до iPhone 6 (за исключением единственной модели iPhone 4s), устанавливались именно такие вибромоторы. Вот наглядный пример:

На многих современных бюджетных и средне-бюджетных аппаратах установлены ровно такие же моторчики. Взять, к примеру, популярный Redmi Note 8 Pro. Если его разобрать мы увидим тот же моторчик с эксцентриком:

Естественно, перечислять все аппараты с таким типом вибрации я не буду, так как их слишком много. Но что с ними не так?

У таких моторчиков есть несколько преимуществ, как для производителя, так и для пользователя. Они очень дешевые и управлять ими очень легко. Кроме того, для их работы нужен постоянный ток — тот, что идет от аккумулятора смартфона. Получается нам не нужно преобразовывать его в переменный ток, что еще сильнее удешевляет весь процесс.

Для пользователей преимущество заключается в силе вибрации. Когда эксцентрик раскручивается, он создает движение вверх-вниз и влево-вправо, то есть, вибраций получается очень много:

Но отсюда выплывают и недостатки, главный из которых — неприятное бесконтрольное дребезжание смартфона. То есть, добиться каких-то интересных ощущений от вибрации просто невозможно. Вы набираете текст на экранной клавиатуре и весь корпус вибрирует.

А реализовать вау-эффекты, вроде имитации прокручивания механического барабана, о чем я говорил во вступлении или нежное постукивание по запястью (как на Apple Watch) — вообще нереальная задача.

Все дело в том, что для ощутимой вибрации такому моторчику нужно набрать определенную скорость, из чего следует два серьезных недостатка:

• Большое время задержки или размазанная реакция. Вибрация не может включаться и отключаться моментально. Для набора ощутимой силы вибрации у таких моторчиков уходит до 200 миллисекунд, да и остановиться мгновенно не получится из-за инерции.
• Сила вибрации и ее продолжительность неразрывно связаны. Из предыдущей проблемы вытекает еще одна — смартфон не может осуществить короткий и сильный толчок при помощи вибромоторчика. Ведь для ощутимой силы, моторчику нужно хорошенько раскрутить эксцентрик, а на это уйдет какое-то время. Получается, вместо короткого «толчка» мы ощутим обычную размазанную неприятную вибрацию. Если же сделать ее очень короткой, то сила вибрации будет слишком слабой.

В общем, единственный плюс этого моторчика — в его мощном (хотя и не совсем приятном) жужжании, когда речь заходит о будильнике или входящем звонке.

Но так как он занимает слишком много места внутри смартфона, производители изменили конструкцию моторчика, оставив тот же принцип работы. Теперь эксцентрик со смещенной массой вращается по кругу внутри плоского круглого корпуса, напоминающего таблетку:

Такие моторчики и установлены сегодня в подавляющем большинстве смартфонов, включая Samsung Galaxy A51, Xiaomi Mi Note 10, Honor 20 и множество других. Вот как он выглядит схематически:

Этому вибромотору присущи все недостатки предыдущего. К тому же, сила вибрации такого моторчика может быть заметно ниже классического из-за маленького корпуса и вращающегося диска.

С этим моторчиком также ничего интересного сделать невозможно и такая вибрация не принесет никакого нового пользовательского опыта. В общем, все скучно.

Линейные вибромоторы на смартфонах: X-axis, Z-axis, Taptic Engine и DVS

И вот теперь начинается самое интересное! Принцип работы линейных моторчиков совершенно отличается от рассмотренных выше и именно такая вибрация сегодня устанавливается на многих флагманах.

Более того, как я уже упоминал вначале статьи, с легкой руки Xiaomi такие моторчики начинают перебираться и в средний бюджет.

Принцип работы LRA-вибромоторов следующий: внутри корпуса движется какая-то масса (скажем, тяжелая пластинка или цилиндр) только в одной плоскости, например, влево-вправо или вверх-вниз. Вот наглядная анимация линейного вибромоторчика от часов Apple Watch:

На анимации выше виден разобранный корпус и металлическая масса, движущаяся влево-вправо. Причем, с каждой стороны есть пружинки, а само движение вызывается катушкой (множество витков тонкого провода) по центру. То есть, когда ток подается на катушку, она превращается в магнит и отталкивает движущуюся часть. Если поменять направление тока (плюс и минус), изменится и полярность нашего магнита (катушки), соответственно, движущаяся часть оттолкнется в другую сторону. А пружинки смягчат удары с каждой стороны.

Форма корпуса такого вибромотора зависит от плоскости, в которой движется пластина. Если масса движется вдоль толщины корпуса, то есть, по направлению к экрану, а затем в обратную сторону, такая вибрация называется Z-axis (иногда Y-axis). Выглядит она так:

К сожалению, внешне очень тяжело отличить линейный Z-axis вибромотор от плохого ERM-вибромоторчика с эксцентриком в виде таблетки. Оба они выглядят идентично. Забавно, но из-за этого многие люди, занимающиеся разборкой смартфонов на YouTube, увидев «таблетку», подумали, что в Redmi Note 9 Pro используется обыкновенный ERM-моторчик и Xiaomi всех обманула.

Итак, все линейные вибромоторы лишены недостатков моторов с эксцентриком, а значит, имеют следующие преимущества:

• Моментальная реакция. Чтобы ощутить заметную вибрацию от такого моторчика, достаточно нескольких миллисекунд, а максимальная мощь достигается менее, чем за 50 миллисекунд (напоминаю, в ERM-моторах — в 4 раза дольше). Конечно, с торможением не все так гладко, ведь на конце корпуса находятся пружины (в Z-axis с одной стороны, в X-axis — с двух). Но эта проблема решается специальными механизмами торможения — электромагнит (катушка, на которую подается ток) сильно притягивает к себе пластинку, останавливая ее движение.
• Возможность контролировать отдельно время работы и силу. Здесь уже легко реализовать то, что невозможно было в случае с эксцентриком, а именно: сделать сильный толчок за короткое время. Ведь нам не нужно раскручивать эксцентрик, а затем тормозить его.

Однако у Z-axis моторчиков есть два недостатка. Во-первых, из-за толщины корпуса внутри нет много места для движения пластинки, т.е. сделать очень мощную вибрацию, особенно, если речь идет о разовых сильных толчках, нереально. Да, можно изменять размеры и массу движущейся пластины, но все равно упремся в толщину корпуса.

Вторая проблема — вибрация может ощущаться по-разному в зависимости от того, в какой руке вы держите смартфон, так как сам вибромотор, зачастую, устанавливается не по центру.

Все эти проблемы решает технология X-axis, которая и используется в знаменитом Taptic Engine от iPhone. В этом случае, сам вибромотор гораздо крупнее и расположен он вдоль ширины корпуса. Соответственно, масса передвигается не в сторону экрана, а влево-вправо по корпусу (как на анимации с Apple Watch).

Такие вибромоторы используются во флагманах от Sony, начиная с Xperia XZ2 (эта технология у них называется Dynamic Vibration System или DVS):

Похожие X-axis вибромоторы также устанавливаются на смартфонах Google Pixel 3/4, OnePlus 7/8 Pro и ряде других. Но что интересно, на Samsung Galaxy S20 используется вибрация Z-axis (в виде таблетки), а уже на старшей модели — X-axis (хотя и в очень маленьком квадратном корпусе). Естественно, об этом сама компания нигде не упоминает и вряд ли кто-то вообще догадывается о том, что в линейке S20 используются разные вибромоторы. Но факт остается фактом. Подобное практикуют и другие компании, например, Google со своими Pixel 3 (X-axis) и Pixel 3a (Z-axis).

Казалось бы, теперь все понятно и нужно просто купить смартфон с X-axis вибромотором, чтобы получить те самые невероятные ощущения. Но в реальности дела обстоят гораздо сложнее. Все вибромоторы работают по-разному, даже если речь идет об одном и том же типе вибрации, например, линейной X-axis.

Качество вибрации очень сильно зависит от:

• Настройки вибромотра и его драйвера
• Веса, размера и формы движущейся массы
• Пружины и ее характеристик
• Размера самого вибромотора и его мощности
• Операционной системы и библиотек, непосредственно отвечающих за работу с вибромотором (когда его включать, с какой силой, на какое время, как отключать, как использовать собственную резонансную частоту пружины и пр.).

Именно поэтому один и тот же тип вибрации может ощущаться совершенно по-разному на двух флагманах. И тем не менее, лучше всегда предпочитать вибрацию в следующем порядке: X-axis, Z-axis (Y-axis), ERM (моторчики с вращающимся эксцентриком).

Как узнать, какой вибромотор установлен в конкретном смартфоне?

Самый простой способ узнать, какой вибромотор используется на интересующем вас смартфоне — это просто посмотреть на него. Для этого достаточно поискать в интернете разборку аппарата (все популярные смартфоны разбирают буквально в первый же день). По форме вибромотора можно сразу понять, с чем мы имеем дело.

Если вы увидели круглую «таблетку», скорее всего это либо линейный Z-axis мотор, либо старый жужжащий моторчик с эксцентриком, спрятанный в круглый корпус. К сожалению, отличить одно от другого внешне очень тяжело (если вообще возможно).

Если же вы видите длинную прямоугольную коробочку — это лучший вибромотор на сегодняшний день (X-axis). Но как он будет работать — зависит от конкретной модели. В любом случае, интереснее, чем «таблетка».

Вместо заключения

Надеюсь, вы узнали что-то новое для себя и уже собрались проверять, какой вибромотор используется в вашем аппарате.

Как бы там ни было, я еще раз хочу подчеркнуть важность вибрации на смартфоне. Хороший вибромотор может заметно улучшить пользовательский опыт и подарить вам новые эмоции от общения со своим смартфоном!

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Источник

Вибромоторчик в смартфонах. Taptic Engine. Разбор

Ребята, а вы замечали? Какими-то смартфонами пользоватсья приятно из-за тактильного отклика, а какими-то совершенно нет. А всё почему? Во многом качество использования смартфона зависит не от флагманского процессора и не от количества мегапикселей, а просто от вибромоторчика. Ведь дребезжащий неприятный виброотклик может в одно мгновенье похоронить все характеристики флагмана. И наоборот — тактильно приятный середнячок может сразу вырасти в ваших глазах.

• Но отчего зависит качество тактильного отклика?
• В каких смартфонах лучшие и худшие вибромоторчики?
• И как устроены все эти хитрые механизмы типа Taptic Engine?

Есть три разновидности механизмов тактильного отклика, которые заставляют наши смартфоны либо истерически дребезжать, либо приятно постукивать. Начнём с дребезжания.

Вибромотор с эксцентриком (ERM)

Давайте подумаем, как вообще можно добиться качественного тактильного отклика в смартфоне?

Нам нужен какой-то механизм, который будет создавать импульс энергии с контролируемой силой, продолжительностью и, очень желательно, направлением.

По-хорошему, нам нужны маленькие гномики, которые будет стучать молоточком с разной силой в разные части экрана. Это конечно идеал, но пока такой технологии нет. По крайней мере ФСБ, Сколково и Рогозин ничего подобного не рассекречивали. Поэтому давайте подумаем над другим вариантом.

Электромоторы классно умеют что-то крутить, будь то лопасти вентилятора или колеса электромобиля. В нашем случае, так как мы хотим создать вибрацию можно вращать грузило!

Именно так устроен первый вид вибромоторов в смартфонах и называется он вибромотор с эксцентриком или сокращенно по-английски ERM — Eccentric Rotating Mass.

Эта штука работает очень просто. Есть электромотор, который вращает вал, к которому прикреплено грузило со смещенным центром тяжести или эксцентрик.

Соответственно, когда эксцентрик начинает вращаться, его буквально разматывает во все стороны. А так как вибромотор надежно прикреплен к корпусу, во все стороны разматывает и смартфон. Это самый простой дешевый вид вибромоторов, с кучей преимуществ.

• Он занимает мало места.
• Работает от постоянного тока, который идет от аккумулятора, а значит нам не нужен инвертор — штука, которая переводит постоянный ток в переменный.
• Им просто управлять — чем больше тока подал, тем выше скорость вращения.
• И самое главное — вибрация получается очень мощной.

По сути, телефон разматывает во все стороны по вертикальной оси со скоростью в 9 тысяч оборотов в минуту. И это хорошо, потому как такую вибрацию, например, во время звонка сложно пропустить.

Поэтому, несмотря, на то что такая конструкция очень древняя и использовалась ещё в старых кнопочных телефонах, её используют и по сей день в большинстве бюджетных и среднебюджетных смартфонов всех брендов. То есть вероятность, что у вас в смартфоне именно такой моторчик — очень высокая. Также в геймпадах для PS4- DualShock 4 тоже используются ERM моторчики, только они покрупнее.

Правда форма современных ERM вибромоторчиков поменялась. Теперь это таблетка в которой плоский эксцентрик вращается внутри корпуса. Такая форма позволяет сэкономить больше места, а также делать виброотклик не только вертикально, но и горизонтально. Поэтому современные смартфоны так не прыгают по столу, как старые Nokia.

Так в чем же недостатки такой конструкции? Помните, да? Для того, чтобы виброотклик был качественный, нам, в первую очередь, надо его контролировать. А с контролем у этой конструкции серьезные проблемы.

Во-первых, мы не можем выбрать ось вибрации, эксцентрик передаёт импульс во все четыре стороны, отсюда и эффект дребезжания.

Во-вторых, вибрация получается инертной. Для того, чтобы добиться ощутимой виброотдачи эксцентрик должен успеть довольно сильно раскрутиться, на что уходит порядка 200 миллисекунд. Да и остановиться мгновенно он тоже не может, поэтому виброотдача такого мотора получается размазанной. А значит, не получится создать вот это приятное ощущение точного, короткого и контролируемого виброотклика.

Линейный мотор (LRA)

Чтобы решить проблему с дребезжанием и временем отклика, придумали другой тип вибромотора с линейно-резонансным приводом, или просто линейный вибромотор, по английски LRA — Linear Resonant Actuator.

В отличие от ERM вибромоторов, LRA-моторчики вибрируют только по одной оси. Например вверх-вниз. И по своей конструкции и принципу работы очень напоминают аудио динамики. Но в данном случае магнитная катушка тут передвигает не мембрану, а просто увесистую металлическую пластину. При этом внешне такие моторы неотличимы от круглых ERM — обычная железная таблетка.

Но зато они лишены недостатков своих ERM братишек:

• У них моментальная реакция. Ощутимая вибрация достигается за несколько миллисекунд, а свою максимальную мощность они набирают за 50 миллисекунд, что в 4 раза быстрее чем, в ERM-моторах.
• Также они существенно быстрее тормозят за счет специального механизма: электромагнит сильно притягивает к себе пластинку и останавливает ее движение.

Соответственно, это дает нам возможность точно контролировать как продолжительность вибрации так и её силу. А значит мы можем имитировать различные эффекты виброотклика.

В общем, по качеству отлика линейный вибромотор на голову выше эксцентрика. И, что радует, такие моторчики всё чаще и чаще устанавливают не только во флагманы, но и в бюджетные и среднебюджетные решения. Например, Xiaomi поставила линейный вибромотор в Redmi Note 9 Pro. Такие же моторы устанавливают в бюджетные Пиксели — 3a, 4a и многие другие смартфоны.

Но есть у такого варианта и свои проблемы:

• Во-первых, как правило, такие линейные моторчики достаточно узкие, поэтому амплитуда движения пластины внутри корпуса маленькая. А значит и сила вибрации слабая.
• Во-вторых, вибрация от таких моторов может ощущаться по-разному, в зависимости как и какой рукой вы держите смартфон. Так как сам вибромотор никогда не устанавливают по центру корпуса. Обычно центральное место занимает аккумулятор.

Taptic Engine

Окей, всё понятно. Линейные моторы лучше, но всё равно не идеальны. Какие же тогда технологии скрываются за самыми лучшими виброматорами, такими как Taptic Engine в iPhone?

Смотрите, линейные вибромоторы маленькие, поэтому они слабенькие. Так почему бы тогда не сделать линейный мотор здоровенным, подумали в Apple? И сделали. Так и появился Taptic Engine. По сути, Taptic Engine это всё тот же линейный вибромотор, только прямогульной формы и с пружинками с двух сторон, что ещё сильнее уменьшает инерцию.

Впервые Taptic Engine появился ещё в iPhone 6S и тогда он был просто огроменным и поэтому был лишен недостатков обычных линейных моторчиков. Впрочем, со временем размер вибромоторчика в iPhone уменьшался, поэтому сейчас его самым крутым назвать нельзя, так как во многих Android-смартфонах уже можно найти что-то подобное.

В каких смартфонах лучший виброотклик?

Так в каких же смартфонах сейчас лучшие вибромоторы? Во-первых, это смартфоны Sony. Со времен Xperia XZ2, которая вышла в 2018 они устанавливают в свои флагманы свой ответ на Taptic Engine — Sony Dynamic Vibration System или DVS.

Во-вторых, это конечно линейка Google Pixel. С самого первого Pixel в гуглофонах был образцовый виброотклик. Но вот 5-й пиксель подвел, ведь в него поставили такой же маленький кругляш, как и в как в бюджетные модели с литерой А. Очень надеемся, что в Pixel 6 Google вернётся к истокам.

Также по опыту молодцы: Xiaomi, OnePlus и в целом большинство флагманов.

Такая же неоднозначная история с Самсунгами. Например, в S20 Ultra установлен достаточно мощный квадратный вибромотр, а в обычном S20 установлена слабая круглая таблетка.

Также, начиная с Oneplus 7 Pro, китайцы ставят отличные вибромоторы в свои флагманские, самые дорогие модели. Но что будет дальше непонятно.

В общем, всё как обычно меняется от модели к модели.

Источник

В связи с постоянным снижением стоимости сотовых телефонов и регулярным появлением новых моделей почти у каждого можно найти несколько неиспользуемых сотовых телефонов разной степени устарелости. Если телефон хотя и устарел, но вполне исправен, то из него можно сделать какую либо систему удаленного оповещения, например GSM сигнализацию [1-4] или GSM микрофон [5-6]. Другое дело если устройство досталось вам в неполной комплектации или вовсе в виде обломков.

Кажется, что из такого устройства уже нельзя извлечь ничего полезного, однако это не так. Естественно снимать для повторного использования SMD элементы совершенно не рационально. Но любой сотовый телефон имеет вибромотор.

Вибромотор

Использовать вибромотор можно по-разному, в простейшем случае он может стать основной частью простейшего виброробота [7]. Основой такого робота, служит плата из фольгированного стеклотекстолита, размером примерно 40 х 10 мм.

В плате проделывается два отверстия одно для установки элемента питания, другое для эксцентрика вибромотора. По сути плата представляет собой два питающих проводника от источника питания к выводам вибромотора.

С нижней стороны к «телу» робота приклеивают «ноги» из какого либо упругого материала, например из вспененного полимера (пенополиуретан, микропористая резина и т.п.).

Вибромотор закреплен с помощью эпоксидного пластилина.

Контакты для элемента питания выполнены из латунной фольги.

Таким образом, получаем простейшую конструкцию, которая благодаря неодинаковой высоте своих опор, неровностям и наклону поверхности будет выписывать замысловатые траектории. Впрочем, виброробота можно усложнить, например, заставить следовать по линии [8].

LCD экран

Кроме вибромотора можно использовать жидкокристаллический экран. Разыскать техническую документацию на данный конкретный экран может быть сложно. Но в силу особенностей физики работы любой жидкокристаллический экран имеет пленки поляризующие свет [9 c. 11-26].

Поляризация света – это явление доказывающее, что электромагнитные (и как частный случай световые) волны являются поперечными, т. е. вектора, характеризующие электрическую и магнитную составляющую электромагнитной волны всегда направлены перпендикулярно к направлению распространения волны. Примером механических поперечных волн могут служить волны на поверхности воды, где жидкость колеблется вверх-вних, при этом волна распространяется горизонтально. Не вдаваясь в физику волновых явления, просто отмечу, что кроме поперечных волн существуют, продольные, примером, которых могут служить звуковые волны. В продольных волнах частицы колеблются вдоль направления распространения волны. Впрочем, обо всем этом можно прочитать в хорошем учебнике физики [10], ну или хотя бы тут [11].

Сейчас для нас важно, что покрытие жидкокристаллического экрана может поляризовать свет, т.е. из всевозможных электромагнитных колебаний выбирать только ориентированные определенным образом волны. Таким образом, поляризатор сразу ослабляете естественный свет в два раза.

      

      

После прохождения поляризатора в световом луче остались только волны, колеблющиеся в определенной плоскости. Теперь если поместить на пути светового луча еще одну поляризующую пленку (ее называют анализатор), то, меняя взаимную ориентацию поляризатора и анализатора можно плавно менять яркость светового луча. На последнем фото источник света полностью не погашен, что говорит о неполной поляризации света. Луч лазера изначально полностью поляризован, так что для изменения его яркости анализатор не нужен. Что касается практического применения данного явления, то они достаточно многообразны. Например, отраженный свет почти всегда частично поляризован, так что очки с поляризаторами или поляризационный фильтр на объективе фотоаппарата сильно уменьшают блики.

Литература

1. http://radiokot.ru/articles/68/
2. http://elwo.ru/publ/skhemy_okhrannykh_ustrojstv/okhrannaja_signalizacija_gsm_svoimi_rukami/18-1-0-427
3. http://radioskot.ru/publ/mobilniki/okhrannaja_signalizacija_s_mobilnym_telefonom/19-1-0-437
4. http://elwo.ru/publ/skhemy_okhrannykh_ustrojstv/okhranno_pozharnaja_signalizacija/18-1-0-455
5. http://radioskot.ru/publ/mobilniki/gsm_proslushka/19-1-0-177
6. http://radioskot.ru/publ/mobilniki/mobilnyj_zhuchek/19-1-0-322
7. Мамичев Д. Виброход. Журнал Радио №6 2013 г. с.49
8. Мамичев Д. Виброход идет по линии. Журнал Радио №11 2013 г. с.49-50
9. Дмитриев А. С. Законы физики в повседневной жизни. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013. – 244 с.
10. Элементарный курс физики: Учеб. Пособие. В 3 т. / Под ред. акад. Г. С. Ландсберга: Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 13-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – С. 367 – 372.
11. https://ru.wikipedia.org/wiki/Поляризация_волн

Материал подготовлен специально для сайта Радиосхемы. Если у вас есть дополнения – пишите на конференции. Denev

   Форум по GSM

Исследователи приспособили вибромотор мобильного телефона в качестве устройства для фиксации звуковых колебаний. Таким образом, было создано нетривиальное устройство прослушки разговоров.

Необычное применение вибромотора

Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США) продемонстрировали возможность прослушки разговоров с помощью вибромотора, присутствующего в каждом телефоне и смартфоне и предназначенном для создания вибрации при входящих звонках и сообщениях, пишет TechCrunch.

Вибромотор может быть двух типов — электромеханическим или электромагнитным. Для прослушки может использоваться только второй тип.

Электромагнитный вибромотор представляет собой катушку с проволокой, внутри которой находится магнитный сердечник. При подаче на обмотку переменного электрического тока сердечник колеблется, создавая вибрацию. Таким образом, электрические импульсы превращаются в механическое движение. Точно так же работают динамики в колонках и наушниках.

У микрофона устройство аналогичное. Он состоит, по сути, из тех же деталей, но в нем механические колебания мембраны преобразуются в электрические импульсы. Этот факт позволяет использовать некоторые динамики в качестве микрофона невысокого качества. Исследователи уже опробовали эту практику с крошечным электромагнитным вибромотором в мобильном устройстве.

источник: filearchive.cnews.ru
Электромагнитные вибромоторы в мобильных телефонах приспособили для прослушки

В своем эксперименте они воспользовались смартфоном Samsung Galaxy S3 с электромагнитным вибромотором. Но для успешного проведения эксперимента им потребовалось заменить схему управления этим мотором на другую, которую они приобрели в обычном магазине радиодеталей.

Недостатки метода

Во-первых, вибромотор позволяет улавливать в основном колебания низкой частоты — около 2 Гц. Если голос человека обладает высоким тембром, большая часть частот выпадает, и произнесенные слова различить невозможно. Поэтому данный метод эффективен только при прослушке людей, говорящих басом.

Из этого следует вывод, что для защиты от подобного вида прослушки человек может нарочно говорить звонким голосом. Тогда потенциальные наблюдатели ничего не смогут разобрать.

Во-вторых, для реализации такого «жучка», наблюдателю необходимо получить физический доступ к устройству связи и внести в него изменения, хотя они незначительные и могут быть проделаны профессионалом в течение нескольких минут.

По словам Ромита Роя Чоудхури (Romit Roy Choudhury), одного из авторов работы, в теории возможна перенастройка вибромотора на фиксацию звуковых колебаний посредством изменения прошивки чипа, управляющего питанием. Однако этот способ исследователи не тестировали, добавил он.

Целью исследователей было установить принципиальную возможность использования вибромотора в качестве устройства для фиксации звуковых колебаний. Исследователи не уточнили, чем этот способ лучше банального использования микрофона мобильного телефона.

Гироскоп в качестве микрофона

В 2014 г. исследователи придумали, как в микрофон превратить гироскоп — компонент, предназначенный для считывания положения устройства в пространстве, который присутствует в любом современном смартфоне.

Исследователи выяснили, что чувствительность гироскопов, устанавливаемых в смартфоны, достаточна для того, чтобы использовать их для фиксирования звуковых колебаний. Правда, высокой точности распознавания они также не смогли добиться.

Вибромотор и виброколонка

Ежедневно наш смартфон издает сотни или даже тысячи вибраций. Мы настолько привыкли к этой особенности устройства, что просто не замечаем её, а ведь изначально в телефонах не было такой функции.

Что общего между телефоном и зубной щеткой

Все современные смартфоны и телефоны оборудованы вибромотором. Это небольшой электродвигатель, на оси которого установлен металлический цилиндр. Ось двигателя намеренно не совпадает с осью цилиндра, что позволяет последнему вибрировать при вращении.

При поступлении вызова мотор начинает работать и с большой скоростью раскручивает цилиндр. Вибрация передается на корпус телефона и он начинает дрожать.

Подобная технология используется в электрических зубных щетках, первый образец которых был представлен в Швейарии в 1954 году.

Как вибросигнал попал в мобильные устройства

Еще во времена, когда о мобильных и сотовых телефонах только мечтали, популярным средством связи был пейджер. Компания Motorola выпустила первый пейджер в далеком 1956 году.

Это была односторонняя связь, ведь пейджер позволял осуществлять лишь прием сообщений. Однако, в большинстве случаев этого было достаточно.

Работало все следующим образом, Отправитель звонил оператору пейджинговой компании, называл имя или номер абонента и диктовал сообщение. Уже через минуту на пейджере абонента загоралась бегущая строка с текстом.

С ростом популярности пейджеры начали использовать в тех сферах, где можно было обойтись односторонней связью.

Пейджеры применяли для вызова аварийных бригад, медиков, пожарных, полицейских. Пейджеры было удобно использовать на военных объектах, чтобы абонентов нельзя было отследить. Недорогим устройством можно было снабдить жителей прибрежных поселков и оповещать их о надвигающемся шторме или цунами.

Так в США пейджеры начали использовать повсеместно, а сигнал поступившего сообщения часто будил и отвлекал окружающих. Разработчики решили позаимствовать технологию у развивающихся параллельно зубных щеток.

Так вибрация помогала заметить сообщение во время активной работы, ведь носили пейджеры чаще не в кармане, а на поясе, в полной же тишине она была гораздо тише полифонической мелодии.

Первые телефоны не умели вибрировать

Первый в мире мобильный телефон Motorola DynaTAC 8000x (1983 год)

Первые модели сотовых и спутниковых телефонов были очень громоздкими. Реальные “кирпичи” были тяжелыми и угловатыми. Их нельзя было спрятать в карман или носить в кобуре. Пропустить звонок на такую трубку было очень сложно.

Если бы инженеры и попытались встроить вибромотор в первые модели телефонов, пришлось бы использовать очень мощный двигатель, который потреблял бы много энергии, а вибрация большого бруска могла бы сильно испугать пользователя.

Когда вибрация появилась в телефонах

Популярная модели 2000 года Siemens A35 не умела вибрировать

В конце 90-х годов мобильные телефоны стали компактными, недорогими и массовыми. Трубка уже помещалась в карман, носили её не только статусные люди и бизнесмены, мобильные разговоры превратились из роскоши в повседневное явление.

Именно на рубеже 2000-х производители телефонов начали задумываться над внедрением вибромотора в мобильники.

За что еще отвечает вибрация в телефонах

Некоторые модели телефонов имели настолько мощную вибрацию, что ею заменяли звучание низких частот во время воспроизведения музыки через внешний динамик.

Были и обратные ситуации, когда хороший динамик выполнял роль вибромотора. Например, в модели Motorola E398.

Motorola E398 (2004 год), его приемник – ROKR E1 разрабатывался в сотрудничестве с Apple

Внешние динамики были на голову выше конкурентов, а вибромотора и вовсе не было.

Сам являлся счастливым обладателем этой трубки, на небольших вечеринках E398 с легкостью заменял аудиосистему, а для усиления звука телефон клали в небольшую металлическую миску или кастрюлю.

Кстати, поклонники Apple помнят этот телефон за поддержку сервиса iTunes. Это был не самый удачный, но очень полезный опыт для Джобса и компании.

Немного позже вибромотор начали использовать для тактильной отдачи в сенсорных смартфонах. Пользователям было непривычно нажимать на гладкий дисплей вместо физических кнопок с ощутимым ходом и ликом. Для этого и добавили небольшой виброотклик во время нажатия.

Более технологичное применение вибрации начали применять относительно недавно.

Taptic Engine

Фишка под названием Taptic Engine уже есть в большинстве гаджетов Apple. Небольшой вибрирующий модуль отвечает за обратную связь при нажатии на экран смартфона, умных часов или тачпада ноутбуков.

Здесь уже нет классического мотора с утяжелителем, а работает модуль благодаря электромагнитной индукции.

Начиная с модели iPhone 6s, Apple Watch, MacBook с 2015 года оснащаются модулем Taptic Engine.

В iPhone седьмого и восьмого поколений этот блок отрабатывает еще и за физическую клавишу Home, которая в последние годы стала сенсорной.

Вот так менялась и эволюционировала очень простая технология из середины XX века. Кто знает, что еще смогут делать смартфоны в будущем благодаря вибромотору.

(12 голосов, общий рейтинг: 4.25 из 5)