Датчик ускорения g sensor. G-сенсор в видеорегистраторе. Что это такое и для чего предназначается. Используемый в видеорегистраторе G-сенсор: что это такое и зачем он нужен
G -сенсор или, в автолюбительских кругах, датчик удара занимается отслеживанием изменений динамики машины в движении. Другими словами, он регистрирует резкие торможения или слишком быстрый разгон, внезапные повороты или удар. Получив эти сведенья можно с легкостью определить с какой стороны тот произошел. Время и дата произошедшего автоматически накладывается на видеоролик (штамп). Свою функцию G-сенсор выполняет и тогда, когда авто находится на стоянке.
Этот элемент видеорегистратора пришелся по душе российским автовладельцам. Им обладает подавляющее большинство регистраторов, так как позволяет в значительной мере повысить эффективность видеофиксации. А также увеличить степень защиты водителя ТС от необоснованных обвинений и взяточничества со стороны представителей ДПС.
G сенсор в видеорегистраторе что это такое станет ясно в следующих абзацах. Единственное, не совсем правильно называть его датчиком удара как именуются аналогичные ему устройства в автомобильных сигнализациях. Причина в том, что для него, как компонента регистратора, важнее данные об ускорении при перемещении автомашины, а не ее абсолютное положение или механическое воздействие на внешний корпус, что характерно для датчиков наклона/удара в охранных системах.
Нужно отметить также и тот факт, что датчик ускорения активирует запись происходящего не только после удара и прочих вышеперечисленных событий, но и за некоторое время до случившегося. Конечно детектор не обладает какими-то экстрасенсорными умениями, просто пользователь заблаговременно выставляет интервал от 10 до 30 секунд, что в последствии позволяет максимально объективно оценить ситуацию: зафиксировать момент обгона или выезда на встречную дорожную полосу. Однако, чтобы датчик не срабатывал из-за мелочей вроде кочки или ямы (что, к сожалению, имеется на многих городских дорогах), желательно отрегулировать его чувствительность. Правда, не все модели авторегистраторов сG -сенсором предоставляют такую возможность.
Датчик удара в регистраторе — нужен ли он
Как работаетG сенсор в регистраторе? Для начала он регистрирует положение автомашины во время передвижения в трех осях. А если быть предельно точным, то в 4-х измерениях, так как помимо информации по изменению динамики перемещения в 3-х осях, он также фиксирует время. Некоторые модели автомобильных гаджетов отображают полученные данные в графическом виде, демонстрируя зависимость амплитуды колебаний авто от временных показателей по каждой отдельной оси. Примечательно, что просмотреть показания датчика удара можно не только скинув файлы с авторегистратора на компьютер, но и прямо на девайсе. Так у водителя есть шанс разобраться в сложившейся ситуации, не покидая «место действий».
Датчик удара в регистраторе для чего он и нужен ли вообще? В чем он может пригодится кроме вышеупомянутых моментов?G сенсор может оказаться весьма полезным в процессе монтажа видеокамеры в автомобиль. Если речь о модели, предлагающей несколько вариаций установки, прибор оповестит своего хозяина о необходимости повернуть картинку на 180 град. И да, он действительно нужен, ведь делает вождение по максимуму безопасным.
Что происходит с сигналом, формирующимся датчиком ускорения и как он виляет на процесс видеосъемки? Он отправляется в микропроцессор для дальнейшего управления режимами авторегистратора. Основные цели и выполняемые им задачи:
Определить и зафиксировать время столкновения и другой внештатной ситуации с характерными гравитационными изменениями автомобиля.
Активировать перенос записываемого видеоролика в защищенную от стирания область памяти регистратора. Классическое название нестираемой папки — Событие (Sobitie ).
Запустить видеосъемку, если та все еще не запущена.
Начать регистрацию траектории движения машины (доступно в более дорогих видеорегистраторах).
Типы g сенсоров и как его настроить
На самом деле видеорегистратор — не основное, если можно так выразиться, место применения. Он используется во многих современных устройствах, например, в смартфонах и планшетах. Кстати, букваG в его названии — первая буква английского слова гравитация (Gravitation ). Название датчика логичное, ведь формирование сигнала зависит от гравитационного положения прибора, т.е. его положения относительно поля гравитации земли.
Сначала сенсор использовался для выполнения совсем простых задач, вроде поворота картинки на экране относительно положения аппарата (горизонтального или вертикального). Иначе он именовался акселерометром. Чуть погодя датчик адаптировали к большинству игр, повысив уровень его чувствительности (он стал реагировать на разные углы). Однако g сенсор в регистраторе отличается по алгоритму работы, от тех, которыми оснащены другие устройства.
Сегодня эксплуатируются два вида датчиков: магниторезистивный и пьезоэлектрический. Технологически,G- сенсор — гибридный чип с ограниченным количеством выводов.
Настраивается датчик ускорения / удара по чувствительности и временному интервалу сохраняемой защищенной от перезаписи или стирания записи.
Чтобы отрегулировать чувствительность детектора со встроенным акселерометром надо зайти в меню своего «агрегата», нажать на пункт «G -сенсор», и выставить нужный уровень. Обычно это шкала цифр 1-10 плюс уровень срабатывания 2g , 4g , 6g (есть не во всех авторегистраторах) и 8g . Самый чувствительный из них — второй уровень. Если активировать именно его, регистратор начнет подавать сигналы на перенос записываемого видеоматериала в нестираемую папку «Событие», даже если изменения динамики автодвижения были незначительными, например, из-за:
Мелких ям и неровностей на дорожном покрытии.
Небольших воздействий на автомобильный кузов.
Резкого старта или торможения (но не аварийного).
Крутых водительских маневров.
Это чревато слишком быстрым заполнением и внутренней памяти иmicroSD карточки. Что же касается временных интервалов, то оптимальны вариант (так чтобы в будущем можно было получить полное и объективное отображение произошедшего) является значение в 30 секунд.
Статьи и Лайфхаки
Многие пользователи мобильных устройств до сих пор не знают, для чего нужны те или иные специальные функции.
В частности, некоторые из них не представляют себе, что такое G-Sensor и для чего он используется.
И это неудивительно, ведь постоянные инновации и новшества способны поставить в тупик даже самых продвинутых представителей широкой общественности.
Существует датчик с таким же названием, о котором знают все автолюбители. Однако для чего он нужен в мобильном устройстве?
Иногда для того, чтобы разобраться во всех функциях своего аппарата, не хватит и нескольких дней. Попробуем немного облегчить сам процесс владельцу телефона с G-сенсором, рассказав об этом датчике более подробно.
Что представляет собой G-Sensor
Рассматриваемый G-сенсор, также известный как , представляет собой особый прибор, который контролирует положение устройства в пространстве.По сути, это датчик движения, способный измерить ускорение, сопоставив 3 пространственные координаты одновременно.
Если объяснять, что такое G-Sensor, иными словами, получим особый прибор, который измеряет разницу между проекциями гравитационного и абсолютного ускорения.
Для повышения уровня сигнала в датчике используют особые его усилители, отличающиеся высоким уровнем линейности. Именно благодаря этому измерения являются более точными.
Некоторые приборы оснащены также встроенными системами, собирающими и обрабатывающими информацию. Это позволяет создать полноценную измерительную программу со всеми нужными компонентами.
Для чего нужен G-Sensor в мобильных устройствах
В таких аппаратах прибор используется как датчик для определения пространственного положения, как шагомер, а также для автоматического поворота экрана.Это означает, что при повороте мобильного телефона, к примеру, при съёмке, изображение будет повёрнуто так, как удобно самому пользователю.
Такой же будет реакция на удар, ну а при встряхивании во время проигрывания музыки трек должен измениться. Удобно будет использовать устройство и в качестве шагомера.
Ожидается, что со временем сфера использования таких сенсоров будет постоянно расширяться, ведь с ними работают самые различные .
На данный момент существует множество дополнительных программ для этого прибора, которые можно всячески использовать. Кроме того, их легко скачать, как сказали выше.
Таким образом, G-Sensor разработан специально для того, чтобы каждый смог сделать эксплуатацию своего мобильного устройства более комфортной.
Современный смартфон — это не просто звонки и SMS, а намного большее. Но сегодня мы поговорим не о том, как выходить с этих устройств в интернет, не о их гиперкоммуникационных возможностях и не о преимуществах той или иной мобильной операционной системы. Статья будет посвящена датчикам и сенсорам, которыми разработчики оснащают современные устройства, чтобы их функциональность стала еще более разнообразной. Итак, что такое датчики и сенсоры? Это микроустройства в самом смартфоне (плеере, планшете, навигаторе, ноутбуке, цифровой фотокамере, игровой консоли и т.д.), которые делают его умным, а также связывают с внешним миром. Без них смартфон не будет столь интересен и востребован, так как гаджет окажется без связи с окружающей средой. Именно с помощью датчиков и сенсоров появляется связь с миром вокруг, а значит, появляются новые удивительные функции.
Из основных датчиков и сенсоров, известных многим, и без которых сегодня не обходятся разве что совсем уж бюджетные мобильные телефоны, можно выделить следующие:
2. Accelerometer
3. Light Sensor
4. Gyroscope Sensor
5. Magnetic Field Sensor (магнитный компас обычно не считают датчиком, но мы все-таки включили его в перечень)
Proximity Sensor (Датчик приближения)
Датчик приближения позволяет определить приближение объекта без физического контакта с ним. Например, датчик приближения, установленный на мобильном телефоне, позволяет отключать подсветку экрана при приближении телефона к уху пользователя во время разговора. То есть, его основная задача заключается в блокировании смартфона, чтобы пользователь не нажал случайно, скажем, щекой на отбой. Кстати, в данном случае экономится и заряд аккумуляторной батареи. Естественно, производители всячески пытаются расширить возможности этой функции. Например, год назад в Samsung Galaxy S3 появилась функция «Прямой вызов», которая при поднесении устройства к лицу позволяет звонить контакту, чьи сведения, журнал вызовов или данные о сообщениях отображаются на экране. Так же телефон с этим датчиком можно спокойно класть в карман или чехол, не боясь случайно совершить ненужный звонок.
Вообще, управление движениями — это следующий этап в общении между человеком и техникой, над чем сегодня работает масса производителей. Например, в прошлом году компания Pioneer представила модельный ряд автомобильных мультимедийно-навигационных GPS-систем, управлять которыми можно с помощью жестов. Pioneer назвала свою разработку «Air Gesture». Если пользователь подносит свою руку к передней части экрана мультимедийно-навигационной системы, она выводит окно с названием воспроизводимой в данный момент композиции и часто используемые команды управления: «Установить в качестве пункта назначения» и «Установить любимое место в качестве пункта назначения». Как только пользователь уберет руку от экрана, эти команды исчезнут, а навигационная карта снова отобразится на всем экране. Кроме того, путем перемещения рук по горизонтали, определенные функции, заданные пользователем, могут быть вызваны без нажатия кнопки. Можно установить одну из 10 функций, включая «Переключение между навигацией и AV-функциями» и «Пропуск воспроизводимой композиции / Воспроизведение предыдущей композиции». Датчик, который определяет движения руки, состоит из двух инфракрасных излучающих частей и одной приемной между ними. Когда рука движется к передней части экрана, приемный ИК-датчик обнаруживает отражения инфракрасного света. При горизонтально движущейся руке ИК-датчик определяет изменение таймингов инфракрасного излучения с правой и левой излучающих частей так, что становится понятным, в какую из сторон производится движение рукой. Кстати, производство моделей с пользовательским интерфейсом управления жестами Air Gesture уже началось.
Эта же функция реализована в новом флагмане Samsung Electronics — Galaxy S4. Кроме датчика приближения, рядом с фронтальной камерой расположен еще один датчик, который используется для распознавания жестов. Он распознает движения руки, принимая инфракрасные лучи, которые отражаются от ладони пользователя, и работает в паре с функцией Air Gesture, предоставляя пользователям возможность принять вызов, сменить музыкальную композицию или прокрутить web-страницу вверх или вниз буквально одним взмахом руки.
Accelerometer (Акселерометр)
Пожалуй, это самый распространенный датчик. G-сенсор, как его называют многие производители, сегодня можно встретить практически в каждом современном устройстве. Задача акселерометра проста — отслеживать ускорение, которое придается устройству. Вроде бы напрашивается вопрос, а зачем измерять ускорение смартфона? Но давайте задумаемся, в тот момент, когда мы переворачиваем телефон, происходит движения с ускорением. Акселерометр регистрирует его и, на основе полученных от него данных, запускает процесс, например, смены ориентации экрана. Датчик также используется для масштабирования страниц браузера при наклоне смартфона, обновление списка Bluetooth-устройств при встряске, в специфических приложениях, ну и, конечно же, в играх, особенно в симуляторах. Кроме этого, акселерометр используется в качестве карманного шагомера для подсчета количества шагов, сделанных пользователем.
В фотоаппаратах акселерометр используется для поворота отснятого кадра, а в ноутбуках — для срочной парковки головок жесткого диска, если вдруг компьютер падает. А в автомобилях он служит для срабатывания подушек безопасности при ударе. Проще говоря, акселерометр имеет дело с положением устройства в пространстве и наклоном корпуса, опираясь при этом на его ускорения при смене этого положения.
Light Sensor (Датчик освещенности)
Задачи этого датчика предельно просты и заключаются в том, чтобы определить степень наружного освещения и соответственно настроить яркость экрана. Благодаря такой автонастройке яркости, стала возможной экономия электроэнергии, особенно если вы хотите оптимизировать расход вашего аккумулятора. Пожалуй, это самый старый датчик в мобильном мире, и даже при том, что в работе этого датчика вроде бы нет никаких возможностей по улучшению функциональности, производители и в этом случае стараются сделать работу со смартфоном еще более комфортной.
Например, в мобильной операционной системе iOS 6 от Apple появилась возможность регулировки автояркости. Ранее датчик освещенности был полностью автоматизированным и регулировал яркость экрана на свое усмотрение. Теперь же пользователь получил возможность контролировать работу этого датчика. Вы можете легко определить уровень яркости, который комфортен для вас, и iOS принимает этот выбор во внимание при расчете уровня яркости для новых условий освещения. Однако для того чтобы датчик корректно функционировал, необходимо произвести небольшую настройку устройства.
Gyroscope Sensor (Гироскоп)
Если возможности акселерометра по большому счету исчерпаны, а сферы его применения четко ограничены, то устройство еще одного инерционного датчика, которым является гироскоп, в смартфонах освоены еще не до конца. История использования гироскопов берет свое начало еще в конце XIX века. Инерционные датчики на тот момент были распространены во флоте, так как с помощью гироскопа наиболее точно можно определить расположение сторон света. Позже, благодаря столь уникальной функции, гироскоп получил широкое распространение и в авиации. По своей конструкции гироскоп в мобильных телефонах напоминает классические роторные, представляющие собой быстро вращающийся диск, закрепленный на подвижных рамах. Даже при смене положения рам в пространстве ось вращения диска не изменится. Благодаря постоянному вращению диска, например, с помощью электромотора, и существует возможность постоянно определять положение объекта (в котором есть гироскоп) в пространстве, его наклоны либо крены.
Гироскопы в современных устройствах основаны на микроэлектромеханическом датчике, но принцип действия инерционного датчика остается тем же. В это же семейство входят акселерометры, магнитометрические и прочие узкоспециализированные датчики. Рынок этих миниатюрнейших элементов, также известных как MEMS, получил серьезный толчок для развития в тот момент, когда Apple начала устанавливать гироскоп в iPhone 4, а затем и в iPod Touch. Успешные продажи мобильных устройств привели к тому, что производители элементов MEMS успешно обосновались на мобильном рынке. Apple iPhone 4, где впервые был использован гироскоп и два MEMS-микрофона для подавления шума, произвел огромный эффект на индустрию телефонов. Например, в конце 2010 года менее пяти телефонов, выпущенных на рынок, могли похвастаться наличием гироскопа, а в 2011 году уже было представлено более 50 моделей телефонов и планшетов с гироскопом.
Гироскопы, встроенные в мобильные телефоны, делают качество игр наиболее высоким. С помощью данного датчика для управления игрой можно пользоваться не только обычным поворотом устройства, но и скоростью поворота, что обеспечивает более реалистичное управление. Кроме игр гироскоп используется в браузерах дополненной реальности для более точного позиционирования устройства в пространстве, а также в управляемых при помощи смартфонов на платформах iOS и Android радиомоделях летательных аппаратов.
Magnetic Field Sensor (Магнитный компас )
После прихода в наш мир GPS-приемников, появились и цифровые компасы, правда, в эпоху развития навигационных технологий от них не так много пользы. Магнитометр, как и привычный магнитный компас, отслеживает ориентацию устройства в пространстве относительно магнитных полюсов Земли.
Информация, полученная от компаса, используется в картографических и навигационных приложениях. На практике это устройство показало себя довольно хорошо и сегодня незаменимо в ряде игр и приложений, например, в браузере дополненной реальности Layar.
Прочие датчики и сенсоры
Барометр
Помогает с позиционированием и этот сенсор. Барометр стал появляться в смартфонах совсем недавно, с выходом Samsung Galaxy Nexus, и может уменьшить время подключения к сигналу GPS. Встроенный барометр измеряет атмосферное давление в текущем местоположении владельца смартфона и определяет высоту над уровнем моря. Многие флагманские смартфоны сегодня оснащаются не только приемниками GPS и ГЛОНАСС, но и барометром, благодаря чему захват сигнала от спутника и определение первоначального местоположения происходит мгновенно. Эта функция пригодится и в случае, когда пользователь передвигается по наклонным плоскостям, будь то холм или гора, потому что в зависимости от атмосферного давления и высоты, может подсчитать точное количество калорий, которые сжигаются во время прогулки. Ну и, соответственно, для определения давления и погодных условий прямо со своего смартфона.
Рассмотрим принцип работы этого датчика на примере смартфона Samsung Galaxy S III, где определение разницы давления может быть пересчитано около 25 раз в секунду. Такая скорость позволяет четко определять движение человека вверх и вниз, то есть использовать навигацию не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. Таким образом, мы получаем объемную навигацию, которая полностью соответствует действительности. Например, при навигации в торговом центре вам будет недостаточно обычного GPS-навигатора, так как он укажет точку на плоскости земли, а не то, на какой высоте находится ваш маршрут. А автомобильные навигаторы могут ориентироваться в многоэтажных парковках и многоярусных дорогах.
Датчик давления позволяет это осуществить, и вы получите не только точные координаты заданного места, но и информацию, на каком этаже или высоте пролегает ваш маршрут. Обычно подобные датчики включают в себя и систему обработки данные, а их размеры находятся в пределах 3х3х1 мм. Крошечный сенсор реагирует на изменения по высоте с точностью до 50 см. Методика реализована путем сравнения внешнего атмосферного давления по отношению к вакуумной камере внутри датчика. Помимо вакуумной камеры и сенсоров, в миниатюрном корпусе устройства поместились встроенный микропроцессор, аналоговый усилитель, цифровой со-процессор и элемент энергонезависимой памяти.
Датчик температуры/влажности
Такой датчик стал новым дополнением к Samsung Galaxy S4. Он определяет уровни температуры и влажности окружающей среды через небольшое отверстие, расположенное в основании смартфона. А потом датчик определяет оптимальный уровень комфорта и отображает эту информацию на экране приложения S Health. Кроме этого, температурный датчик позволяет откорректировать погрешности давления, вызванные изменением температуры воздуха. Те же, кто хочет незамедлительно воспользоваться возможностями температурного датчика, могут обратить внимание на разработку ученых компании Robocat.
Они создали крошечный электрический термометр Thermodo, который подключается к телефону через порт наушников. Thermodo состоит из пассивных датчиков температуры, встроенных в стандартное 4-полюсное гнездо для наушников в прочном корпусе. Никакого подключения к сети не требуется, устройство получает питание от телефона и потребляет мало энергии. Когда измерение температуры не требуется, Thermodo можно повесить на ключи в виде брелока. С помощью Thermodo можно измерить температуру как в помещении, так и на открытом воздухе.
3D-сенсор
Сенсор, который постоянно сканирует окружающее пространство и создает компьютерную виртуальную модель с высокой точностью. Что-то подобное представляет из себя Kinect, но новая версия планшета Google Nexus 10 получила сенсор намного компактнее и уже есть готовые приложения, которые могут работать на планшете и продемонстрировать возможности не только самых современных игр.
Помимо прочего, сенсор Capri 3D, который был представлен в рамках конференции Google I/O 2013 компанией PrimeSense, умеет регистрировать движения и получать метрические параметры предметов. Кстати, эта развитие этой технологии доказывает предположение IBM, что в середине этого десятилетия общения с помощью приложений для видеоконференций начнут напоминать 3D-голограммы.
Безопасность
Недавно профессор Суортмор колледжа (штат Пенсильвания, США) Адам Дж. Авив продемонстрировал возможность осуществления атак, используя данные, полученные акселерометром смартфона. Оказалось, что данные, полученные сенсорами смартфона, могут помочь злоумышленникам получить доступ к кодам разблокировки устройства. Они могут узнать Pin-коды и пароли пользователя. Получать информацию через сенсоры гораздо легче, чем через приложения, загружаемые на смартфон, утверждает профессор. Исследователи провели анализ данных, полученных акселерометром, и составили своеобразный «словарь» движений смартфона при введении пароля, после чего разработали программное обеспечение, позволяющее расшифровывать Pin-коды при помощи данных, полученных с акселерометра. В ходе исследований ученым удалось правильно определить Pin-код в 43% случаев, а пароль — в 73%. Система дает сбои, когда пользователь находится в движении во время использования устройства, так как движения создают дополнительные помехи, и получить от акселерометра точные данные весьма трудно.
Эксперты, занимающиеся мобильной безопасностью, также считают, что чем больше у смартфона сенсоров, тем больше данных они могут зафиксировать, а это значит, что проблема защиты устройства становится более острой. Сейчас исследователи разрабатывают методы для предотвращения утечки данных, собранных гироскопами, акселерометрами или другими сенсорами. Так что можно предположить, что с развитием технологий и расширением функционала датчиков ситуация в сфере безопасности будет только накаляться.
Перспективы
Недавно американский изобретатель Джейкоб Фрэйден основал компанию Fraden Corporation и запатентовал систему бесконтактного измерения температуры для мобильных устройств. На тыльной стороне смартфона размещается небольшой инфракрасный датчик, который всего за секунду может снять показания температуры тела пользователя. Таким образом, в будущем смартфоны вполне могут превратиться в наших персональных медицинских помощников. Фрэйден собирается создать также средства измерения ультрафиолетового излучения и электромагнитного загрязнения. А вот сотрудники из лаборатории Next Lab Массачусетского технологического института утверждают, что скоро датчики в смартфонах смогут обнаруживать аритмию и тахиакардию, что заставит пользователей своевременно обращаться за помощью к врачам.
По мнению специалистов из IBM, к 2017 году смартфоны получат обоняние. Крошечные датчики запаха могут быть встроены в смартфоны и другие мобильные устройства. Обнаруженные следы химических соединений будут передаваться на мощное облачное приложение, способное проанализировать все, начиная от угарного газа до вируса гриппа. В результате, если вы чихнули, телефон сможет рассказать вам о вашей болезни.
Все самое интересное только начинается, и сегодня работы идут по массе направлений. Например, не исключено, что в ближайшем будущем ваш смартфон с помощью определенного рода датчиков научится имитировать тактильные ощущения. Вы сможете различать ткани, текстуры и переплетения. А звуковые датчики в сочетании массивными облачными вычислительными системами получат сверхчеловеческие слуховые возможности. Эх, чего только нельзя предположить, тем более, что масса предположений, расчетов и даже фантазий в последние годы стала сбываться с удивительной скоростью.
Сенсор
(от англ. Sensor - датчик, от лат. sentire - "чувствовать" или "ощущать") - термин обозначающий устройство (прибор, орган, узел) производящие наблюдение за материальным объектом, процессом, средой их физическим (физико-химическим) состоянием, получающие информацию, преобразующие в удобную для хранения, обработки, управления сигнал (форму) и передающий его на внешние устройства.
Первые датчики появились в конце 40-х гг. XX в, а первые цифровые сенсоры стали разрабатываться в 60-70-х гг. XX в.
В России использутся термины сенсор и датчик, характеризующие по своей сути одно устройство.
воспринимающий (чувствительный) орган и один или несколько промежуточных преобразователей. Часто сенсор состоит только из одного воспринимающего органа (например, термопара, термометр сопротивления, тензодатчик и прочее).
Выходные сигналы различаются по роду энергии - электрические, механические, пневматические (реже гидравлические), и по характеру модуляции потока энергии - амплитудные, время-импульсные, частотные, фазовые, дискретные (кодовые). Наиболее распространены сенсор, действие которых основано на изменении электрического сопротивления, ёмкости, индуктивности или взаимной индуктивности электрической цепи (реостатный сенсор, ёмкостный сенсор, индуктивный сенсор и др.), а также на возникновении эдс при воздействии контролируемых механических, акустических, тепловых, электрических, магнитных, оптических или радиационных величин (тензосенсор, перемещения сенсор, пьезоэлектрический сенсор, давления сенсор, фотоэлемент). Сенсор характеризуются: законом изменения выходной величины (у) в зависимости от входного воздействия (входной величины х), пределами изменений входных (xmin - xmax) и выходных величин (ymin - ymax); чувствительностью S= D/Dx , порогом чувствительности (значением минимального воздействия, на которое реагирует сенсор) и временными параметрами (постоянными времени).
Сенсоры (датчики) бывают разные: датчики давления, датчики расхода, датчики уровня, датчики температуры, фотодатчики, датчики углового и линейного положения, датчики силы, датчики ускорения и угла наклона, датчики приближения, газовые сенсоры, потенциометрические биосенсоры, оптические сенсоры и мн. др. На сегодняшний день сенсоры пристствуют в каждом атрибуте нашего быта и работы.
Сенсоры различаются по типу внешнего воздействия, на которое приспособлены реагировать. Сенсоры могут реагировать практически на все существующие в природе явления и события: электромагнитное излучение - радиоволны, микроволны, рентгеновское излучение, инфракрасный (ИК) сенсор, различные цвета видимого спектра, ультрафиолет (УФ), вибрации, сейсмические волны, звуки человеческой речи, крики животных, музыка, шум, удары, взрывы, выстрелы, щелчки, хлопки, свист, ультразвук и инфразвук даже пролет элементарной частицы - электрона, позитрона, нейтрона, нейтрино и еще многие другие воздействия.
Сенсоры различаются по способу преобразования внешнего воздействия, на которое они рассчитаны либо прямое преобразование входного сигнала в электрический (нажатие кнопки, попадание света в фоточувствительный элемент), либо с промежуточным преобразованием (например, пролет элементарной частицы фиксируется через регистрацию фотоэлементом вспышки света в веществе, через которое пролетела частица).
По типу исполнения сенсоры различаются на внешние и встроенные в микросхемы. Внешнему датчику требуются дополнительные элементы для включения их в схемы управляющих устройств. Интегрированные в микросхемы датчики компактнее, но более дорогие и специализированные. Внешние датчики легче приспособить под оригинальное применение, не предусмотренное производителем и дешевле менять в случае выхода их из строя. Примеры развития и применения сенсоров в бытовой сфере в 2010-2011 гг.
Ёмкостный экран
, применяемый в современных устройствах телефонах, планшетных компьютерах и других, наиболее внимание 2010-2011 гг. привлек iPhone, в общем случае представляет собой стеклянную панель, на которую нанесён слой прозрачного резистивного материала. По углам панели установлены электроды, подающие на проводящий слой низковольтное переменное напряжение. Поскольку тело человека способно проводить электрический ток, и обладает некоторой ёмкостью, при касании экрана в системе появляется утечка. Место этой утечки, то есть точку касания, определяет простейший контроллер на основе данных с электродов по углам панели.
На экране нет никаких гибких мембран, что обеспечивает высокую надёжность и позволяет снизить яркость подсветки. К сожалению, с ними нельзя работать стилусом или ногтем, поскольку команда просто не будет распознана. Только пальцем. Отрицательных температур такой экран тоже не любит: в лучшем случае падает точность определения координат, в худшем он просто перестаёт реагировать. такие экраны способны реагировать даже на приближение руки (а значит, и на руку в перчатках) - всё зависит от настроек чувствительности.
Microsoft Kinect
. Контроллер использует программное обеспечение PrimeSense, созданное одноименной израильской компанией. Суть технологии, предложенной PrimeSense, заключается в отслеживании движений пользователя системой специальных датчиков и использовании этих жестов для управления персонажами видеоигр, а также для контроля над различными функциями устройств. К примеру, пользователь сможет перекладывать документы на экране телевизора, просто двигая в воздухе руками. Система работает с 25 контрольными точками, расположенными на человеке, чтобы сделать движения на экране максимально приближенными к реальным.
Экзоскелет
человека за счёт внешнего каркаса, экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Сенсоры, установленные в различных частях экзоскелета, регистрируют мышечные сокращения и прочие реакции организма и окружающей среды, а актуаторы, которые реагируют на поступающие сигналы от сенсоров и имитируют движение мышц экзоскелетом. Естественно, происходит улучшенная имитация: двигатели совершают большую работу, чем мышцы, тем самым увеличивают физические возможности человека.
Производители и разработчики сенсоров:
1. MTS-Sensor - сенсоры линейного положения и уровня жидкостей;
2. Wachendorff - инкрементные датчики углового перемещения;
3. Roland Electronic - детекторы двойного листа и измерители толщины листа металла;
4. Pepperl+Fuchs - индуктивные, оптоэлектронные и ультразвуковые датчики;
5. Honsberg - механический контроль потока жидкости, контроль уровня, температуры и давления;
6. HAEHNE Elektronische Messgeraete - измерение и регулирование сил натяжения;
7. HL-Planartechnik - сенсорика тонкоплёночной технологии;
8. Heinrichs Messtechnik - кориолисные массовые расходомеры, магнитно-индуктивные измерители потока, измерители плотности и мн. др. выполненных из специальных материалов для работы в широком диапазоне температур и давлений;
9. Phoenix Messtechnik - ультразвуковые, измеряющие сквозь стенку резервуара, измерители уровня и высокоточные магнитно-стрикционные уровнемеры;
10. Fraba Posital
11. Seika Mikrosystemtechnik - сенсоры для измерения физических величин, а также электронные и механические компоненты в области сенсорики, датчики угла наклона (инклинометры), датчики ускорения (акселерометры);
12. KRIZ SENSORS - высокотемпературные (от -50° до +250°C!) индуктивные датчики;
13. EGE-Elektronik - датчики и системы для автоматизации, реле потока жидкостей, инфракрасные, оптические, ультразвуковые датчиков, емкостные датчики уровня жидкости и световые затворы, индуктивные датчики;
14. ЗАО "Сенсор" - бесконтактные выключатели.
Ссылки на информацию о сенсорах:
1. Сенсоры химические: edudic.ru
2. Экзоскелет: t-generation.ru
3. Заглянем внутрь Microsoft Kinect:u-sm.ru
4. О сенсорных дисплеях: siriust.ru/info/sensor-display
5. Ретроспектива Multi Touch технологий: iphones.ru
6. Пяти пальцев уже не хватат. Даешь все десять: iphones.ru
7. iPhone управляется сосиской!))): webplanet.ru
8. Виды датчиков, сенсоров и камер, устанавливаемых в современном городе: aktau-business.com
9. Принципы работы сенсоров оптических мышей, история их развития: ixbt.com
Используемые источники
1. siriust.ru.
2. ironfelix.ru.
3. kit-e.ru.
4. ferra.ru.
5. avto-nk.ru.
6. slovari.yandex.ru.
7. traditio.ru/wiki.
8. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. Техносфера. М., 2006.
В этой заметке речь пойдет о паре миниатюрных приспособлений, которые встраиваются во многие современные электронные устройства: плееры, планшеты, коммуникаторы, фото- и видеокамеры. А именно - о гироскопе и акселерометре. Стоит, кстати, сказать, что синонимом слова «гироскоп» является слово «гиродатчик», а синонимом «акселерометра» - G-сенсор. Сами же гироскоп и акселерометр - вещи разные (некоторые их путают), но они отлично дополняют друг друга, работая в паре.
Акселерометр (G-сенсор) - это миниатюрное устройство, которое, если говорить научным языком, измеряет проекцию кажущегося ускорения. Если говорить проще, то оно определяет угол наклона устройства относительно поверхности Земли. Программное обеспечение, получающее информацию об угле наклона с акселерометра, поворачивает изображение на экране. Например, на устройстве с G-сенсором для перехода в альбомную (ландшафтную) ориентацию экрана достаточно всего лишь повернуть устройство на 90 градусов. Изображение на экране повернется как бы «само», так как сработает акселерометр.
Гироскоп (гиродатчик) - это приспособление, которое служит для определения ориентации устройства в пространстве, для отслеживания его перемещения. Программное обеспечение, используемое вместе с гироскопом, способно быстро реагировать на перемещение устройства в пространстве и принимать соответствующие решения. Например, в ноутбуках гироскоп позволяет быстро включить режим фиксации жесткого диска в случае падения или просто резкого перемещения устройства. Это очень полезно, поэтому желательно, чтобы покупаемый вами ноутбук/нетбук был оснащен гиродатчиком. Впрочем, во многих ноутбуках для аналогичных целей используется и акселерометр.
В современных коммуникаторах, телефонах и планшетах акселерометр и гироскоп используются также как важные элементы управления игровым процессом. В результате у игрока появляется возможность управления, например, виртуальным автомобилем в каких-нибудь гонках простыми поворотами, встряхиваниями и прочими движениями устройства. И, естественно, спектр игр не ограничивается только гонками. Существует огромное количество самых разных игр, использующих гироскоп и акселерометр как средство управления. Все это делает игровой процесс более увлекательным и интерактивным.
В ряде устройств программное обеспечение также может использовать акселерометр и гироскоп в самых различных случаях. Например, на коммуникаторах iPhone в портретной (стандартной) ориентации экрана калькулятор самый обычный - отображаются лишь кнопки с цифрами и простейшими арифметическими действиями. А вот при повороте устройства на 90 градусов калькулятор автоматически переходит в профессиональный режим - появляются кнопки с тригонометрическими, логарифмическими и прочими функциями.
Помимо этого, в iPhone, iPod и iPad акселерометр задействуется музыкальным проигрывателем: в портретной (вертикальной) ориентации экрана на дисплее отображается список песен/авторов/альбомов, а при повороте устройства на 90 градусов происходит переход в своеобразный режим, который называется CoverFlow. На экране появляются изображения обложек альбомов, которые можно прокручивать простым движением пальца. Важно понимать, что акселерометр здесь выполняет только одну функцию: обеспечение автоматического перехода из стандартного режима в режим CoverFlow.
Еще одно применение описываемых датчиков можно увидеть в режиме навигации. Например, смотрите вы на устройстве (с GPS-модулем, конечно) карту местности. Карта эта - с помощью гироскопа - отображается в соответствии с вашим расположением; иными словами, на экране изображается схема той местности, которая находится прямо перед вами. Вы поворачиваетесь, и карта на экране тоже поворачивается. Фактически, карта всегда соотвествует направлению вашего взгляда/тела. Это очень практично.
Наконец, стоит отметить функцию шагомера, которой обладают некоторые устройства с акселерометром (например, плееры iPod Nano 5-го и 6-го поколений, коммуникаторы iPhone). Шагомер позволяет измерять пройденное за день расстояние (или же, к примеру, расстояние, которое вы пробежали за какое-то время). Правда, точность измерения зависит от многих факторов и иногда бывает весьма низка.
Как видите, акселерометр и гироскоп - вещи достаточно полезные, хотя жизненной необходимости в них, разумеется, нет. Хотелось бы также заметить, что гиродатчик и акселерометр не обладают телепатическими свойствами и реагируют на любые повороты и передвижения устройства, в том числе и случайные. Это, естественно, раздражает, и многие данные датчики просто-напросто отключают. Лично я - использую.
Отдельно стоит сказать несколько слов об акселеромтрах (G-сенсорах) в e-ink ридерах. Из-за специфики е-инк экрана (он отличается медлительностью), G-сенсор в ридере - удовольствие очень сомнительное. Если он ошибочно сработает, вам придется ждать, пока произойдет поворот изображения/текста на экране в ненужный вам режим, а потом - пока произойдет обратный поворот.
А ошибочные срабатывания, на самом деле, не так уж редки. Например, ложитесь вы с ридером на кровать или на диван, и G-сенсор подает сигнал - надо повернуть текст на экране. А вам это вовсе не требуется. Подождали, повернули текст обратно. Затем решили повернуться на бок. Снова сработал G-сенсор, и снова зря. Как видите, неудобно. Именно поэтому многие пользователи е-инк ридеров акселерометр отключают. И именно поэтому я не советую делать наличие акселерометра (равно как и гиродатчика) одним из критериев выбора ридера. Лучше, чтобы у ридера была возможность осуществлять поворот текста/изображения на экране при помощи одной кнопки. Вот это действительно удобно.
Раз уж я вспомнил про ридеры, то стоит сказать пару слов о читалках PocketBook, на которые можно установить дополнительную программу, которая называется FBReader 180 (распространяется она бесплатно). Данная программа обладает очень интересной функцией: листание наклоном устройства. Фактически, вы можете перелистывать страницы книг без нажатий на кнопки, достаточно просто наклонять устройство на определенный угол вправо/влево. Величина этого угла задается в настройках. Имейте в виду, что эта функция работает только на устройствах PocketBook со встроенным G-сенсором: модели 360, 360+, 602, 603, 612, 902, 903, 912.
Напоследок дам такой совет : если вы планируете пользоваться акселерометром или гиродатчиком устройства, обязательно проверьте корректность их работы при покупке, чтобы потом не было разочарования. И ещё я очень не советую покупать устройства со встроенным акселерометром без возможности его отключения. Такие устройства, к сожалению, выпускаются (обычно мелкими китайскими фирмами), и подчас они весьма раздражают своих владельцев ложными срабатываниями данного датчика.
И помните, что наличие и гироскопа, и акселерометра гораздо лучше наличия одного лишь акселерометра (G-сенсора). Гироскоп в паре с G-сенсором способен точнее определять положение устройства в пространстве, и возможностей интерактивного управления - например, в играх - будет больше.
