Какие бывают датчики в смартфонах. Датчики в смартфонах: какие бывают и зачем нужны

Современные мобильные телефоны оборудованы вспомогательными датчиками, которые нужны для правильной работы устройства. Помимо этого, они увеличивают его многофункциональность. На некоторых моделях установлен датчик Холла в телефоне. Что это такое, зачем он нужен и как работает, описано ниже.

Что это?

Датчик Холла – это прибор, фиксирующий магнитное поле и его напряженность. В смартфонах используется упрощенный аналог устройства, который определяет только наличие магнитного поля без считывания его напряженности по осям.

Работа прибора основана на эффекте Холла, открытом в 1879 году. Если проводник, по которому течет электрический ток, поместить в постоянное магнитное поле, под его действием электроны отклоняются к одной из граней пластины. В этой части накапливается отрицательный заряд, в то время, когда на противоположной грани собирается положительный заряд. Процесс продолжается до того момента, пока образовавшееся электрическое поле не скомпенсирует магнитную составляющую силы Лоренца. Образованная разность потенциалов на краях пластины фиксируется датчиком Холла.

В смартфонах он представлен микросхемой, которая на выходе создает информационный сигнал в двух состояниях:

• единица (сигнал подается);
• ноль (сигнал отсутствует).

Мобильный телефон его считывает и в зависимости от состояния сигнала выполняет то или иное действие.

Важно! Датчик можно устанавливать рядом с микроконтроллерами или логическими элементами – он не влияет на их работу.

Узнать, есть ли датчик Холла в вашем гаджете, можно, прочитав инструкцию к смартфону, в которой это должно быть указано. Или сделайте так, как показано на видео.

Зачем нужен?

Этот прибор имеет широкий спектр возможностей в зависимости от системы, в которой используется. Но в смартфонах раскрыть его потенциал полноценно невозможно по нескольким причинам:

• компактные размеры мобильного телефона;
• сокращение потребления заряда аккумулятора;
• нет необходимости.

В смартфонах датчик Холла используется в двух случаях:

• в цифровом компасе и для улучшения геопозиционирования, обеспечивая быстрый «холодный» старт GPS-навигатора;
• взаимодействие с магнитным чехлом для смартфона.

Принцип взаимодействия с магнитным чехлом

Магнитные чехлы блокируют/разблокируют экран гаджета при закрытии/открытии защитной крышки. Работу этой функции обеспечивает датчик Холла, встроенный в устройство: он реагирует на приближение/удаление магнита на флипе, в результате чего магнитное поле меняется. Это регистрируется датчиком, который подает смартфону команду на разблокировку/блокировку экрана.

В некоторых чехлах сделано окошко для отображения определенного участка экрана, на котором видны часы, сообщения, пропущенные вызовы и проч. Этот тоже эффект обеспечивается датчиком Холла, который определяет, нужно полностью заблокировать экран или оставить часть активной.

При этом сам магнит, встроенный в флип чехла, не вредит смартфону, что наглядно показано на видео.

Современные гаджеты кроме всего необходимого оснащены множеством разнообразных датчиков.

Многие из них представляют собой неотъемлемую часть устройства, другие же можно встретить редко - либо на флагманских смартфонах, либо на узкопрофильных аппаратах. Рассказываем обо всех датчиках в современных телефонах и приводим примеры их применения.

Присутствует практически на каждом устройстве и отвечает за регулировку яркости подсветки дисплея. Полупроводниковый датчик обычно находится рядом с разговорным динамиком.

Благодаря его работе возможна автоматическая регулировка яркости дисплея. Во-первых, это удобно, во-вторых, поможет сэкономить заряд аккумулятора. Часто такой сенсор работает в паре с датчиком приближения.

Датчик приближения

Можно встретить практически на каждом смартфоне из любого ценового сегмента. Он находится рядом с датчиком света и отвечает за отключение дисплея. Простой пример работы этого сенсора можно заметить, когда вы подносите телефон к уху во время звонка - модуль срабатывает и отключает экран. Так и энергия экономится (зачем нужен активный дисплей при разговоре?), и предотвращаются случайные нажатия на экран.

Акселерометр

Фиксирует все движения смартфона и определяет его положение в пространстве. Именно он отвечает за переключение ориентации экрана, участвует в играх (управление автомобилем поворотом гаджетов), а также умеет считать шаги. В большинстве случаев акселерометр работает в паре с другим датчиком - гироскопом.

Гироскоп

Представляет собой электромеханическую схему, которая способна определять положение телефона в пространстве. Чаще всего он используется в играх, особенно всевозможных симуляторах, шутерах и гонках. Гироскоп точно определяет угол наклона устройства, поэтому современный смартфон при наличии обычного приложения можно использовать в качестве строительного уровня.

Магнитометр

Способен определить магнитное поле земли и измерить положение в трехмерном пространстве. Именно он отвечает за нахождение местоположения при отсутствии GPS-сигнала. Благодаря сенсору и специальному приложению смартфон поможет определить, где находится проводка в стенах. Именно магнитометр открывает в телефоне возможности компаса.

Барометр

Данный сенсор еще можно назвать датчиком давления. Зачастую он работает в паре с магнитометром и помогает телефону быстрее определить местоположение и поймать сигнал GPS. Также сенсор способен показать уровень атмосферного давления и высоту над уровнем моря.

Температурный датчики

Несложно догадаться, что этот сенсор измеряет температуру. Он бывает двух видов: внутренний и внешний. Первый отвечает за измерение температуры внутри устройства и предотвращения его перегрева, второй измеряет температуру окружающей среды. В смартфонах последний встречается достаточно редко, а первый есть практически на каждом гаджете.

Пульсометр

Пульсометр предназначен для измерения пульса. Он может пригодиться любителям спорта, поскольку датчик предоставляется возможность контролировать нагрузки во время тренировок. Сенсор можно встретить не только на смартфонах, но и на умных часах и фитнес-трекерах.

Педометр считает количество шагов, которое прошел владелец гаджета. Это полезное дополнение, которое может отслеживать активность пользователя. Конечно, точность его работы в большинстве случаев значительно ниже, чем у бюджетных фитнес-трекеров.

Гигрометр

Гигрометр позволяет телефону измерять влажность воздуха. На данный момент встретить его на смартфонах можно достаточно редко. Благодаря такому сенсору пользователь может определять, когда стоит включать прибор для осушения или увлажнения воздуха.

В последнее время можно встретить на смартфонах любого ценового сегмента - он с успехом заменил привычные коды-пароли. Благодаря сенсору можно мгновенно разблокировать устройство, провести платеж и защитить личные данные - запаролить файлы, фото, видео и определенные приложения.

Сканер радужной оболочки

Данный сенсор впервые использовала компания Samsung на флагмане Galaxy Note 7. Он работает почти такой же быстро, как сканер отпечатков пальцев, но данная технология пока не так безопасна и надежна.

Специальный инфракрасный луч сканирует радужную оболочку глаза. Такой сенсор способен работать даже в темноте и может идентифицировать пользователя, если тот носит очки или контактные линзы.

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 .

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 . 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.

Множество изделий современной электроники оснащено датчиками, распознающими приближение объекта, к примеру, пальца, к клавиатуре или уха человека к телефону. Эта технология активно используется в разного рода, что позволяет устранить механическую коммутацию устройств, а также продлить срок их службы. И у многих вполне может возникнуть вопрос: датчик приближения в телефоне - что это и как он работает? Далее будет рассмотрено данное приспособление с точки зрения реализации по емкостной технологии.

Распознавание приближения

Распознавание приближение по бесконтактной технологии довольно быстро нашло применение в области портативных устройств, питающихся автономно. Функция активно используется в последних моделях смартфонов и планшетов, в музыкальных плеерах. Ее основным назначением является повышение надежности устройств и экономия электрической энергии.

Дисплей прибора будет находиться в неактивном состоянии до тех пор, пока не будет обнаружено приближение руки пользователя, именно за это и отвечает датчик приближения в телефоне. Что это - станет понятно, если рассмотреть принцип его работы. Когда речь идет об использовании подобной технологии, то тут стоит отметить, что в дежурном режиме потреблением энергии занимается исключительно центральный процессор. А когда определяют приближение ладони или пальца, происходит включение дисплея, на котором отображается текущая информация. Все это позволяет снизить среднюю потребляемую мощность гаджета, при этом увеличив время автономной работы батареи.

Особенности использования функции в разной технике

В бытовой автоматике функция распознавания приближения тоже получила весьма широкое распространение. Бесконтактные датчики используют для включения открывания кранов водопровода, когда в поле их действия находится рука человека; дисплеи холодильников и микроволновых печей будут неактивны, пока к ним не приблизится рука пользователя. Снабжены этой функцией и новые системы автоматизации дома. используемые для управления бытовой техникой и освещением, настраиваются так, чтобы служить цифровыми фоторамками. Но как только к ним приближается кто-то из людей, сразу появляются Достаточно интересной технологией является датчик приближения в телефоне. Что это такое, поможет понять описание метода, с помощью которого происходит распознавание.

Методы распознавания приближения

Когда к датчику приближается, к примеру, палец, происходит изменение общей емкости системы. Именно оно и используется для обнаружения объекта вблизи бесконтактного сенсора.

Обнаружение изменения емкости

То, насколько точно и надежно будет работать бесконтактный датчик, полностью зависит от верности измерений изменившейся емкости системы. С такой целью разработан целый ряд методов, в числе которых самыми известными стали методы переноса зарядов, последовательного приближения, взаимодействия емкости и сигма-дельта-метод. Наиболее часто применяются два из них. Оба используют коммутируемую емкостную схему и внешний измерительный конденсатор.

Метод последовательного приближения

В данном случае осуществляется зарядка коммутируемой емкостной цепи. С этого конденсатора подается напряжение на компаратор через ФНЧ, где происходит сравнение с опорным напряжением. Счетчик, синхронизируемый с генератором, запирается при помощи выходного сигнала компаратора. Обработка именно этого сигнала осуществляется для определенного статуса датчика. Для метода последовательных приближений требуется ничтожно малое число внешних компонентов. В данном случае на работу схемы не оказывают влияния переходные помехи по питающей цепи.

Достоинства и недостатки технологии распознавания

Датчик приближения Android, как и другие, обладает определенными особенностями. К числу преимуществ в данном случае можно отнести следующие:

Довольно большая зона обнаружения;

Высокая степень чувствительности;

Относительная доступность в плане цены, ведь производство датчиков осуществляется из довольно дешевых компонентов - меди, пленки оксидов олова, индия и печатной краски, внешнего проволочного датчика;

Малый размер;

Универсальность конструкции;

Температурная стабильность;

Возможность функционирования с применением различных непроводящих покрытий, к примеру, стекол разной толщины;

Долговечность и высокая надежность.

Имеются у данного метода и определенные недостатки:

Чувствительный элемент должен быть проводящим, тогда он сможет обнаружить приближение; однако руку, к примеру, в резиновой перчатке, он может и не обнаружить;

Метод емкостного распознавания работает так, что когда в диапазоне его работы имеются металлические объекты, диапазон уменьшается.

iPhone 4

Датчик приближения работает так, что позволяет отключать экран смартфона во время разговора для исключения случайных нажатий на клавиши. Существуют специальные приложения, которые дают возможность блокировать экран, просто проводя над ним рукой. Для его включения потребуется нажать аппаратную клавишу.

Калибровка

Довольно часто пользователи сталкиваются с неприятной ситуацией, когда блокировка экрана при разговоре не осуществляется. А бывает и так, что после завершения разговора дисплей не включается, из-за чего телефон не разблокируется. К примеру, датчик приближения Nokia работает некорректно. Для устранения этой проблемы его требуется откалибровать. Обычно большинством производителей применяется специализированное программное обеспечение для этих целей, которое можно скачать на официальном сайте.

В последних версиях Android 4 функция калибровки расположена непосредственно в меню. Для этого требуется войти в настройки, отыскать экран, а потом выбрать пункт Proximity Sensor Calibration. После закрытия датчика рукой необходимо в появившемся окне нажать ОК. Иногда калибровка допускается и без закрытия сенсора.