Датчик гравитации в смартфоне что это?

Какие датчики есть в наших смартфонах, для чего они нужны?

Датчики представляют собою разнообразные устройства, состоящие из различных микроэлектромеханических компонентов, которые позволяют получать и считывать различные дополнительные данные. Это позволяет сделать более удобной работу с гаджетом и добавить ему функциональности.

Безусловно, общеизвестным является тот факт, что современные смартфоны напичканы множеством датчиков, но их применение и количество зачастую остается загадкой, потому как производители представляют общественности информацию только о самых основных из них, как, например, датчики приближения, гироскоп или же акселерометр.

Сегодня мы хотим вам рассказать, какие датчики могут быть в смартфоне и зачем они нужны.

Датчик ориентации или ускорения – акселерометр. Это самый обыкновенный вид датчика, который наблюдается чуть ли не в каждой модели смартфонов или планшетов. Необходим он для того, чтобы регистрировать пространственные повороты девайса из портретного положения в положение ландшафтное. Зачастую, конкретно акселерометр называется G-sensor. Обычно, существуют три оси, по которым датчиком регистрируется разница между ускорением самого объекта и гравитационным ускорением.

В последующем, процессор вычисляет значение разницы, анализирует, и направляет информацию в программное обеспечение. Согласно этой информации становится известно, в какой момент и куда поворачивать экран. Исходя из принципа работы, можно вывести главный недостаток датчика ориентации. Если значение ускорения крайне мало или его нет, то он останавливает процесс регистрации пространственного расположения девайса, или же погрешность в регистрировании достаточно высока. Это может оказывать отрицательное влияние на точности управления гаджетом в мобильных играх или в момент управления, к примеру, дроном. В таком случае помощь акселерометру оказывает следующий датчик.

Гироскоп. Необходим также для того, чтобы отмечать пространственное расположение девайса, но при этом свободно может осуществлять регистрацию угла наклона устройства по трем осям даже в том случае, если не происходит движение смартфона. Это повышает точность управления при игре на мобильном телефоне, так как разработчики благодаря гироскопу могут получать данные о том, насколько отклонилось устройство от каких-либо координат, и погрешность в таком случае равна примерно одному-двум градусам.

Датчик геомагнитного анализа. Он может реагировать на магнитные поля нашей планеты. Его еще частенько величают электронным компасом, потому что с его помощью девайс может отображать информацию о положении сторон света. Как пример, если есть геомагнитный датчик, смартфон может обходиться без GPS-модуля, определяя местоположение объекта. Это один из главных датчиков современных смартфонов и прочих устройств.

Зачастую для того, чтобы повысить точность, в смартфон устанавливаются еще датчики, работающие по схожему принципу, но обладающие более простым набором функций. Безусловно, пользователь может при помощи магнитометра выполнять его прямые функции – использовать его как металлоискатель, отыскивать проводку в стенах здания или как компас. В мобильных маркетах необходимо для этого искать нужное программное обеспечение.

Датчик приближения. Предоставляет возможность идентификации объекта и вычисления расстояния до него. В него входит излучатель инфракрасных лучей и их приемное устройство. Если приемное устройство не получает сигнал, это означает, что предмет отсутствует, а когда излучение попадает в приемник, то это свидетельствует о том, что существует предмет, отразивший собою луч. Широкое применение он находит, к примеру, отключая подсветку дисплея, когда смартфон поднесен к уху в момент звонка. Некоторые более прогрессивные варианты могут считывать некоторые жесты и в дальнейшем отвечать на это определенным действием. Порой датчик приближения может использоваться в случаях, когда при закрытии чехла необходимо погасить дисплей.

Датчик света или же датчик освещенности. Благодаря ему устройство может определять уровень освещенности окружающей соежы. Это позволяет автоматически изменять яркость подсветки дисплея. Это достаточно удобная функция – не приходится постоянно изменять уровень яркости экрана вручную. В более дорогих моделях смартфонов порой используется прогрессивная и расширенная версия датчика, которому под силу анализировать уровень интенсивности главных цветов (RGB), чтобы в последующем настроить цвета на дисплее или корректировать баланс белого в процессе фотографирования.

Если смартфон обладает только акселерометром, это говорит о том, что модель относится к самой бюджетной категории и обладает возможностью поворота экрана. Безусловно, порой производитель не предоставляет всеобъемлющую информацию о датчиках, которые есть в наличии, поэтому следует прочесть некоторые обзоры, где детально анализируется вся «начинка» мобильного устройства.

Если все датчики, что перечислены выше, имеются в смартфоне, а также в электронику устройства входят некоторые из тех, что будут рассмотрены ниже – это означает, что модель является довольно продвинутой.

Датчик Hall. Позволяет улавливать и анализировать магнитные поля, но обладает весьма упрощенным механизмом работы. Реагирует на магнитное поле лишь в случае его усиления, а осевая напряженность не регистрируется. Будет удобен в случае, когда используются чехол SmartCover – дисплей гаснет в тот момент, когда улавливает приближение встроенного в чехол магнита. Стоит отметить, что если в числе поддерживаемых аксессуаров существует «умная обложка», то этот датчик в телефоне присутствует. Производитель не всегда могут указывать информацию о том, что сенсор встроен в устройство.

Барометр. Датчик, который позволяет определить значение атмосферного давления. Его можно использовать и по непосредственному предназначению, и в случаях, когда требуется определить уровень высоты над уровнем моря или выяснить расположение телефона.

Термометр. Предназначен для того, чтобы с высокой точностью определять температуру в окружающей его среде.

Гигрометр (или датчик влажности). Определяет уровень влажности. Как и предыдущий датчик, был представлен впервые в модели Galaxy S4, но теперь используется во многих смартфонах и прочих устройствах.

Педометр (или шагомер). По одному лишь названию данного сенсора можно догадаться, для чего он используется. Благодаря ему определяется, сделал ли человек шаг. Это автономный датчик, который с высокой точностью идентифицирует шаги, разгружая от работы акселерометр.

Датчик, сканирующий отпечатки пальцев. Конечно, было бы логичнее рассказывать про этот сенсор в статьях, где рассказывается про то, каким образом обеспечивается надлежащий уровень безопасности мобильного устройства. Но данный сенсор по достоинству может называться одним из наиболее необходимых и важных датчиков в современных смартфонах. Он позволяет не только повысить уровень безопасности устройства, но и открывать конкретные приложения, а также подтверждать транзакции.

Датчик, сканирующий сетчатку глаза. Позволяет считать и проанализировать уникальность сетчатки глаза. В моментах, когда необходимо обеспечивать безопасность смартфону. На слуху сенсор уже довольно-таки давно, но пока реализован он в немногих смартфонах.

Датчик, анализирующий биение сердца. Изначально был встроен в модели Galaxy S5 и применялся с той целью, чтобы телефон смог стать окончательно личным помощником и тренером. Приложение под названием S-Health умело получать гораздо больше информации о человеке на всех этапах тренировок, и это позволяло предоставлять пользователю лучшие индивидуальные рекомендации.

Датчик, регистрирующий насыщение крови кислородом. Не обладает аналогами, и также используется в вышеупомянутом приложении. Если подобные приложения появятся, то он сможет успешно работать и с ними.

Дозиметр. Позволяет получить и определить дозу или мощность ионизирующего излучения. Иначе говоря, при его использовании можно измерить фон радиоактивности.

Порой, для того, чтобы уровень точности был повышен, смартфоны обеспечиваются дополнительными сенсорами, которые обладают аналогичным, но более упрощенным набором функций.

    Вспомогательный датчик, позволяющий осуществлять пространственную ориентацию. Сенсор гравитации – указывает величину, а также направление силы тяжести. Указывающий значение ускорения вдоль всех трех осей, при этом не обращая внимания на уровень силы тяжести. Определяющий угол отклонения мобильного девайса в момент его вращения вокруг одной оси из трех. Датчик, который может определять ряд заранее установленных движений, как, например, потряхивание. Для определения жестов и движений. Позволяющий отслеживать и идентифицировать лицо. Датчик, который может получать лишь двойной клик по дисплею. Отслеживающий поворот не всего гаджета, а только его дисплея.

Конечно же, могут существовать и многие другие разнообразные датчики, но все секреты и тайны их использования известны только лишь разработчикам какого-либо программного обеспечения или же операционных мобильных систем.

Какие датчики можно найти в смартфонах

Несмотря на скромные размеры, современные смартфоны — очень сложные устройства с мощными многоядерными процессорами, камерами с автофокусом и оптической стабилизацией, экранами большого разрешения с высокими значениями ppi. Кроме того, любой смартфон оснащён различными датчиками, которые делают использование устройства более удобным, либо, особенно в топовых гаджетах, расширяют их возможности. В нашем сегодняшнем материале речь пойдёт именно о датчиках, о том, какие из них можно найти в современных гаджетах, а также как и для чего их используют.

Первый датчик, который стали широко применять в смартфонах — акселерометр, который раньше также часто называли G-сенсором. Как можно понять из его названия, этот датчик служит для измерения ускорения устройства по трём осям. Очевидно, что ускорение есть только тогда, когда устройство перемещается или поворачивается в пространстве, поэтому положение неподвижного смартфона акселерометр определить не может. А это значит, что его точность, к примеру, в играх, будет сравнительно низкой.

Читайте также  Как сушится в домашних условиях девушке?

Чтобы нивелировать этот недостаток акселерометра, совместно с ним в подавляющем большинстве современных устройств, в том числе самых бюджетных, применяется гироскоп. В отличие от акселерометра, гироскоп может определять положение в пространстве (угол наклона по трём осям) даже неподвижного девайса. Погрешность откалиброванного гироскопа в современных смартфонах, как правило, не превышает 1-2 градусов. Гироскоп и акселерометр широко используются во многих мобильных играх для управления, а также в других приложениях — с самыми разными задачами.

Следующий сенсор, который также можно встретить практически в каждом смартфоне — магнитометр. Этот датчик реагирует на магнитное поле Земли и позволяет таким образом определять стороны света. Это, в свою очередь, наряду с данными о сотовых вышках и точках доступа Wi-Fi в зоне видимости, используется при навигации в отсутствии сигнала GPS. Магнитометр — чувствительный сенсор, а потому смартфоном с ним можно, например, искать проводку в стене, если она замурована неглубоко — достаточно скачать приложение, которое будет считывать показания датчика.

Практически каждый современный смартфон также не обходится без датчика приближения. Сенсор представляет собой инфракрасный излучатель с приёмником, спрятанный под фронтальным стеклом устройства. Он может определять наличие предмета перед собой на расстоянии около пяти сантиметров. Благодаря этому датчику достаточно поднести смартфон к уху во время звонка — и дисплей отключится автоматически (равно как и включится, если убрать устройство); нет необходимости пользоваться для этого кнопкой включения. Стоит упомянуть, что в некоторых топовых смартфонах Samsung используется продвинутый датчик приближения, который выполняет функции датчика жестов, реагирующего на различные движения руки над ним.

Многие смартфоны, за исключением бюджетных моделей, оснащают датчиками освещённости. Главное назначение этого сенсора — определение уровня внешней освещённости и регулировка яркости подсветки дисплея в соответствии с ним.

На этом список распространённых сенсоров можно считать законченным. Как видим, большинство смартфонов имеют минимум пять полезных датчиков, но в более продвинутых гаджетах можно встретить и множество других сенсоров. Один из них — барометр. Несмотря на то, что он впервые появился в смартфоне Samsung Galaxy Note ещё несколько лет назад, до сих пор его можно встретить лишь в некоторых устройствах среднего и топового сегментов. Как и магнитометр, барометр помогает устройству быстрее сориентироваться на местности и поймать сигнал GPS-спутников. Конечно же, скачав одно из многих бесплатных приложений, можно использовать барометр и по его прямому назначению — узнавать атмосферное давление в паскалях или миллиметрах ртутного столба. Также возможно использование барометра в качестве альтиметра — прибора, измеряющего высоту над уровнем моря. Правда, на точность его показаний в этом случае заметно влияют колебания атмосферного давления, но это регулируется посредством ввода актуальных метеоданных и контрольной высотной точки для конкретной местности.

В смартфоне Samsung Galaxy S4 впервые появился термометр. Использование этого датчика более чем очевидно: с помощью предустановленного приложения S Health (впрочем, можно скачать и одну из сторонних программ из Google Play) пользователь может узнавать температуру окружающей среды. То же самое можно сказать и про датчик влажности — гигрометр, который также появился впервые в Samsung Galaxy S4 и может быть использован вместе с приложением S Health.

Для работы обложек типа Smart Cover, при открытии которых экран устройства автоматически включается, используется датчик Холла. Как и магнитометр, датчик Холла реагирует на магнитное поле, но, в отличие от первого, имеет более простой принцип действия: он не определяет напряжённость магнитного поля по нескольким осям, а просто реагирует на его усиление, вызванное приближением постоянного магнита, скрытого в обложке.

Современные гаджеты уже давно научились выполнять функции шагомера, но обычно для этого используется акселерометр. Одним же из немногих устройств, имеющих шагомер в виде отдельного датчика, стал смартфон LG Nexus 5. Пока такой сенсор в диковинку, но наверняка в скором времени станет использоваться и в других устройствах.

Ещё один редкий сенсор — пульсометр. На данный момент отдельный датчик для измерения частоты сердцебиения можно встретить только в смартфоне Samsung Galaxy S5 и Samsung Galaxy S5 Active (не считая умных часов этой же компании под управлением Android и Tizen).

Немного более распространённый датчик — сканер отпечатков пальцев, позволяющий быстро разблокировать устройство без необходимости ввода пароля. На сегодняшний день этот сенсор используется в Apple iPhone 5S, Samsung Galaxy S5, HTC One Max и ещё нескольких малораспространённых моделях смартфонов. Тем не менее, эталоном его реализации пока что по праву считается именно первый девайс — iPhone 5S.

На этом, пожалуй, длинный список датчиков можно завершить, но напоследок мы всё же оставили совсем уж диковинный для смартфона сенсор — дозиметр. Доподлинно известно, что им оснащается выпущенный в Японии Pantone 5 107SH — вероятно, после печально известной аварии на АЭС в Стране Восходящего Солнца стали тщательнее следить за радиационной обстановкой вокруг.

В качестве небольшого заключения повторим: практически любой мало-мальски современный гаджет оснащён минимум пятью разными датчиками. Абсолютным же рекордсменом по их количеству можно назвать Samsung Galaxy S5, который, по нашим подсчётам, имеет аж 12 датчиков. А сколько сенсоров вы насчитали в своём смартфоне?

Какие бывают датчики в смартфонах

Современный смартфон – это сложное высокотехнологичное вычислительное устройство, которое мощнее тысяч бортовых компьютеров, полвека назад запускавших «Аполлоны» на Луну. Датчиков на борту флагманских мобильников тоже установлено едва не больше, чем на борту этого самого «Аполлона». Каждый из них незаметно, но добросовестно выполняет свою работу. Чем же занимаются все эти датчики смартфона, и как они устроены – подробнее читайте далее.

Датчик освещения

Сенсор освещения в смартфоне расположен на передней панели, обычно возле разговорного динамика (бывают исключения). Конструкционно он представляет полупроводниковый сенсор, чувствительный к потоку фотонов. В зависимости от его интенсивности, сенсор осуществляет управление подсветкой дисплея, с целью более эффективно расходовать заряд аккумулятора. Также он может выполнять вспомогательную функцию для других задач, работая с датчиком приближения.

Датчик приближения

Это – оптический или ультразвуковой сенсор, определяющий, нет ли предметов перед экраном. Он посылает очень слабый световой или звуковой импульс, а если тот отразился – регистрирует отраженный сигнал. За счет этого осуществляется автоматическая блокировка экрана в режиме разговора или при перевороте смартфона дисплеем вниз. Традиционно сенсор приближения откалиброван таким образом, что регистрирует лишь 2 состояния: «посторонний предмет ближе N (обычно 5) сантиметров» и «посторонний предмет дальше N см».

Акселерометр

Этот сенсор смартфона расположен на плате и представляет собой миниатюрный электромеханический прибор, регистрирующий малейшие движения. В обязанности этого датчика входит переключение ориентации экрана смартфона при наклоне, управление в играх, регистрация особых жестов управления (вроде потряхивания или постукивания по корпусу), а также замер шагов (путем подсчета ритмических колебаний в процессе ходьбы).

Обычный двухосевой акселерометр в смартфоне

Бывают двухосевые и трехосевые акселерометры. Особенностью акселерометра является то, что в состоянии покоя — одна из осей всегда будет показывать значение в районе 9-10 м/с 2 (в трехосевом трехмерном акселерометре). Это связанно с тем, что сила тяжести Земли составляет в среднем 9,8 м/с 2 .

Гироскоп отвечает за определение движения и ориентации смартфона в пространстве. Он тоже конструкционно представляет MEMS (микроэлектромеханическую схему), расположенную на системной плате. Сферы его применени пересекаются с таковыми у акселерометра. Основные отличия состоят в том, что гироскоп имеет заметно большую точность и измеряет движение не в м/с 2 , а радианах или градусах на секунду. За счет этого его можно использовать для отслеживания поворотов головы в VR-гарнитуре, а также более точно реализовать жестовое управление.

Гироскоп MEMS под микроскопом

Магнитометр и датчик Холла

Магнитометр измеряет величину магнитного поля окружающего мира. Он также проводит измерения в трехмерном пространстве (по трем осям декартовых координат — X, Y и Z). Основная функция магнитометра – более точное определение местоположения в ходе навигации. В этом режиме использования он выполняет функцию цифрового компаса. Благодаря тому, что одна из осей, которая расположена в плоскости с Северным полюсом Земли, регистрирует постоянно повышенный фон. Магнитометр помогает более точно определять, в какую сторону относительно севера движется смартфон.

Часто магнитометр называют датчиком Холла, однако это не совсем тождественные понятия. Подробнее о датчике Холла мы писали в другой статье. Отличия состоят в том, что первый является более универсальным и чувствительным. Магнитометр способен производить замеры магнитного излучения, в то время как только регистрирует его наличие/отсутствие и уменьшение/усиление. В современных смартфонах отдельный датчик Холла обычно не ставят, так как универсальный магнитометр полностью покрывает его функциональность.

Читайте также  Как накачать мускулы за 1 день?

Одной из альтернативных функций магнитометра является поиск проводки в стенах. Проводник под напряжением генерирует слабое электромагнитное излучение, а чувствительность сенсора составляет единицы микротесла. Если водить смартфоном по стене, то в месте заложения кабеля магнитный фон будет повышенным.

Датчик гравитации

Измеряет силу притяжения нашей планеты в трехмерном пространстве. В состоянии покоя (когда смартфон лежит на столе), его показания должны совпадать с акселерометром: по одной из осей сила гравитации будет близка к 9,8 м/с 2 . Самостоятельно этот сенсор обычно не используется, но помогает работе других. В режиме навигации он определяет, в какой стороне земная поверхность, чтобы быстрее определить правильное положение смартфона. При использовании в VR за счет сенсора гравитации осуществляется правильное позиционирование картинки.

Датчик линейного ускорения в смартфоне

Принцип его работы практически идентичен акселерометру, единственное отличие кроется в инертности. То есть, показания этого сенсора не зависят ни от каких глобальных внешних факторов (вроде гравитации). Единственное, что он регистрирует – это скорость перемещений смартфона в пространстве относительно его прежнего положения.

Определять положение аппарата в пространстве датчик линейного ускорения не способен (нет привязки к внешним ориентирам), но это и не нужно (с данной задачей отлично справляются сенсор гравитации и акселерометр). Отсутствие привязки к внешним ориентирам позволяет поворачивать объекты на дисплее безотносительно этих ориентиров, например, в играх. Также данный сенсор, в совокупности с другими, повышает общую точность определения движений.

Датчик вращения

Он определяет направление и частоту вращения смартфона относительно одной из осей трехмерного пространства. Как и датчик ускорения, является независимым и не привязан к внешним ориентирам. Часто выполняется в составе одного модуля с сенсором линейного ускорения. Отдельно, как правило, не задействуется, но позволяет корректировать работу других сенсоров для повышения точности. Также помогает при управлении жестами, например, покрутив смартфон в кисти руки активируется камера.

Гироскоп MEMS в разрезе

Температурные датчики

Современный смартфон обильно напичкан цифровыми термометрами. Конструкционно они представляют собой термопару: резистор с двумя выводами, сопротивление между которыми меняется в зависимости от температуры. Так как он относительно примитивен, то может быть выполнен даже внутри полупроводникового чипа.

В каждом смартфоне обязательно имеется датчик температуры батареи. При ее перегреве он отключает зарядку или снижает силу тока на выходе, чтобы предотвратить закипание электролита, которое влечет возгорание или взрыв. Также распространены термометры внутри SoC (в количестве от пары штук – до десятка и более). Они измеряют температуры процессорных ядер, графического ускорителя, различных контроллеров. Иногда встречаются и датчики окружающей температуры, но они распространены слабо. Причина тому – низкая точность, так как тепло от внутренностей аппарата и рук пользователя искажает показания.

Датчик давления (барометр) в смартфоне

Барометр в смартфоне измеряет атмосферное давление (в мм ртутного столба, бар или паскалях). Он позволяет корректнее определять местоположение и высоту над уровнем моря, так как при подъеме давление снижается. Также он может использоваться в качестве альтиметра, замеряя высоту над уровнем моря, но точность оставляет желать лучшего, так как атмосферное давление меняется вместе с погодой. Еще меньше востребована функция корректировки прогноза погоды в метеорологических программах и виджетах.

Гигрометр

Гигрометр измеряет влажность воздуха. Его основное предназначение очевидно, но популярностью данный сенсор не пользуется. В теории с его помощью можно корректировать данные прогноза погоды. Зная показания, можно также управлять микроклиматом в помещении, включив увлажнитель или осушитель воздуха. Единственный из известных смартфонов с гигрометром – уже старенький Samsung Galaxy S4.

Пульсометр или датчик сердечного ритма в смартфонах

Пульсометр способен измерять частоту и ритм сердечных сокращений. В процессе занятий спортом он дает возможность наблюдать за работой сердца и корректировать нагрузки для повышения эффективности тренировок. Недостатком пульсометра является потребность в плотном контакте смартфона с частью тела, в которой кровеносные сосуды находятся близко к поверхности (например, пальцами), чтобы уловить малейшие пульсации. Из-за этого популярности в смартфонах он не приобрел, а вот в смарт-часах и фитнес трекерах встречается повсеместно.

G-сенсор или акселерометр

Научно-технический прогресс затрагивает не только бытовые устройства или линии производства материальных ценностей. Многие разработки используются в деле сохранения жизни и здоровья людей. Речь идет не только о медицинской технике. Касаются новшества и автомобильной темы.

Множество оборудования современного транспорта контролирует положение машины в пространстве, ее техническое состояние, фиксирует возможные аварии и форс-мажорные ситуации. Последнее обеспечивают мини-камеры с записывающим устройством — видеорегистратором. Благодаря им, при разборе произошедшей аварии или повреждении автомобиля, становится ясна причина возникновения ситуации и ее виновник.

Емкость записывающего устройства ограничена, поэтому используются различные методы по максимальному охвату происходящих событий с последующей их фиксацией, без излишнего заполнения памяти пустыми данными. К примеру, у простых моделей запись производиться только в тот момент, когда камера «видит» движение. Более сложные аппараты определяют местоположение автомобиля, резкие толчки, рывки или перевороты. Последние три функции доступны только для тех видеорегистраторов, которые оборудованы акселерометром или G-сенсором.

В момент переворота, резкой остановки или удара настоящий датчик подает сигнал мини-компьютеру в составе компонентов фиксирующего аппарата. Который, в свою очередь, включает запись видео с камеры. Зачастую в память заноситься и текущее положение в пространстве кузова транспорта — его нахождение на боку, с наклоном или на крыше.

Есть интересная деталь процесса — фактически регистратор пишет изображение постоянно, только временные записи затираются более новыми. При возникновении движения в поле зрения камеры или при резком изменении ускорения, как в случае G-сенсора, видео переводиться в разряд постоянных данных. Соответственно, при правильной настройке, можно получить в их качестве и временные записи за несколько секунд до момента события. То есть, будет зафиксирован на видео не только факт удара, движения или смещения, но и его «виновник».

Принцип работы

Акселерометр (G-сенсор) изначально определяет разницу между ускорением самого датчика и гравитационной постоянной. Простой пример — груз, подвешенный на пружине. Если его не двигать, — он опуститься на определенную высоту взаимосвязанную с сопротивлением крепежа и собственным весом. Стоит начать перемещение конструкции вверх-вниз — груз станет колебаться в зависимости от применяемой силы ускорения.

Чтобы определить его движение в другой плоскости, используют закрепление по всем трем осям, применяя совместно с гравитационной силой противодействие, обеспечиваемое упругими креплениями. В таком случае, груз будет изменять свое положение уже при движении по любому вектору, которое будет нормализоваться при отсутствии ускорения.

Конечно, современное развитие техники уже не требует массивных механических конструкций. Сейчас в оборудовании используют миниатюрные G-сенсоры, преобразующие ускорение в понятные обрабатывающим цепям электрические импульсы.

Существует три вида акселерометров. Пьезоэлектрический гироскоп, резистивный и магнитный. Каждый из них отличается сложностью конструкции, ценой и реагированием на побочные факторы.

Применяются настоящие сенсоры не только в видеорегистраторах. Они получили широкое распространение и используются для всех мобильных устройств: в смартфоне, планшете, телефоне или на ноутбуке. Встречаются они и у стационарной техники — мониторах и телевизорах. В большинстве аппаратов функциональность датчика используется только для определения текущего положения устройства в пространстве и соответствующего изменения выдачи изображения.

Пьезоэлектрический

Пьезоэлемент в конструкции выполняет роль гироскопа. Он не вращается вокруг своей оси, в отличие от классического варианта. Момент инерции сохраняется за счет высокочастотной вибрации. Для оборудования, определяющего ускорение, в одном датчике используются три чувствительных части на каждую из осей движения. Положение гироскопа во всех них определяется за счет изменения емкости.

Минусы: не очень точен, чувствителен к температуре.

Резистивный

Здесь вместо гироскопа используется подвижная масса, хотя так же, как и в предыдущем случае, применяют три чувствительных элемента на каждую из осей вектора ускорения. Нулевая фиксация в состоянии покоя обеспечивается микроскопическим упругими элементами. Изменение положения груза определяется по коэффициенту электрического сопротивления.

Преимущества: температура и магнитное поле не влияют на результаты.

Недостатки: частично механическая конструкция не очень надежна. Мал срок службы и точность.

Магнитный

Магнитный G-сенсор в основе работы использует эффект Холла. Подвижных частей не имеет, вместо них применяются три датчика определяющих напряжённость магнитного поля земли по осям координат.

Плюс: высокая точность в определении поворота датчика по трем осям, до 1/6000 градуса.

Минус: сложность конструкции, чувствительность к паразитным электромагнитным полям, не сильно подходит в роли определителя ускорения, дороговизна.

Настройка

В отношении G-сенсора в видеорегистраторе важными параметрами будут чувствительность и съемка. Первая задается в зависимости от состояния дорог, по которым чаще приходится перемещаться и загруженности магистралей. Если откалибровать сенсор на слишком высокие значения, запись станет начинаться в периоды частых ускорений и торможений при городской езде, или скачках на ухабах вне развитой инфраструктуры. Лучше всего подобрать значение экспериментально, установив баланс между заполнением памяти аппарата и реальными происшествиями, требующими фиксации.

Читайте также  Йога по методу айенгара что это?

Характеристика съемки обычно задается периодами сохранения до момента события и продолжительностью ее после.

Через меню

В большинстве видеорегистраторов, оснащенных акселерометром найти установку характеристик сенсора можно в меню. В параметрах или настройках нужно обратить внимание на пункт «G-sensor» или «Акселерометр». Под ними и скрывается калибровка датчика.

С помощью компьютера

Некоторые аппараты не имеют меню настроек. Тем не менее установка параметров чувствительности и времени для них доступна через подключение видеорегистратора к компьютеру. Здесь требуется обратиться к инструкции. Изменение установок может быть выполнено через встроенный WEB-интерфейс или с помощью специальной программы от производителя. Последняя может записывать новые параметры не только единовременно в память аппарата, но и использовать для передачи их в устройство флеш-карту. Скачать специализированное ПО зачастую можно с сайта компании-изготовителя видеорегистратора.

Определение наличия функции акселерометра

Наличие акселерометра обязательно указывается в документации к видеорегистратору. Часто на упаковке размещается значок с соответствующим изображением, основой которого скорее всего будет составлять английская литера «G». Распространённые названия: датчик удара, G-sensor, G-сенсор, акселерометр.

Резюмируя

Надеемся представленная статья дала понимание того, что это такое G-сенсор или акселерометр в видеорегистраторе и зачем он нужен. Что касается обязательности его в конечном приборе — все зависит от желания водителя. При загруженном городском потоке, при быстром движении и частом торможении он может быть излишним. То же самое в случае разбитых деревенских дорог. Аппарат будет слишком часто срабатывать «впустую», независимо от конечной настройки и забивать бессмысленной информацией память устройства.

Видео по теме

Сенсорные датчики в Android: какие они бывают и как с ними работать

Содержание статьи

  • Датчики всякие нужны!
  • Ищем датчики
  • Снимаем показания
  • Меряем давление и высоту
  • Измеряем освещенность
  • Приложение для измерения перегрузки
  • Выводы
  • Выбираем подходящий датчик

Датчики всякие нужны!

Для работы с аппаратными датчиками, доступными в устройствах под управлением Android, применяется класс SensorManager, ссылку на который можно получить с помощью стандартного метода getSystemService:

Чтобы начать работать с датчиком, нужно определить его тип. Удобнее всего это сделать с помощью класса Sensor, так как в нем уже определены все типы сенсоров в виде констант. Рассмотрим их подробнее:

  • Sensor.TYPE_ACCELEROMETER — трехосевой акселерометр, возвращающий ускорение по трем осям (в метрах в секунду в квадрате). Связанная система координат представлена на рис. 1.
  • Sensor.TYPE_LIGHT — датчик освещенности, возвращающий значение в люксах, обычно используется для динамического изменения яркости экрана. Также для удобства степень освещенности можно получить в виде характеристик — «темно», «облачно», «солнечно» (к этому мы еще вернемся).
  • Sensor.TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE — термометр, возвращает температуру окружающей среды в градусах Цельсия.
  • Sensor.TYPE_PROXIMITY — датчик приближенности, который сигнализирует о расстоянии между устройством и пользователем (в сантиметрах). Когда в момент разговора гаснет экран — срабатывает именно этот датчик. На некоторых девайсах возвращается только два значения: «далеко» и «близко».
  • Sensor.TYPE_GYROSCOPE — трехосевой гироскоп, возвращающий скорость вращения устройства по трем осям (радиан в секунду).
  • Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD — магнитометр, определяющий показания магнитного поля в микротеслах (мкТл) по трем осям (имеется в смартфонах с аппаратным компасом).
  • Sensor.TYPE_PRESSURE — датчик атмосферного давления (по-простому — барометр), который возвращает текущее атмосферное давление в миллибарах (мбар). Если немного вспомнить физику, то, используя значение этого датчика, можно легко вычислить высоту (а ежели вспоминать ну никак не хочется, можно воспользоваться готовым методом getAltitude из объекта SensorManager).
  • Sensor.TYPE_RELATIVE_HUMIDITY — датчик относительной влажности в процентах. Кстати, совместное применение датчиков относительной влажности и давления позволяет предсказывать погоду — конечно, если выйти на улицу.
  • Sensor.TYPE_STEP_COUNTER (с API 19) — счетчик шагов с момента включения устройства (обнуляется только после перезагрузки).
  • Sensor.TYPE_MOTION_DETECT (с API 24) — детектор движения смартфона. Если устройство находится в движении от пяти до десяти секунд, возвращает единицу (по всей видимости, задел для аппаратной функции «антивор»).
  • Sensor.TYPE_HEART_BEAT (с API 24) — детектор биения сердца.
  • Sensor.TYPE_HEART_RATE (с API 20) — датчик, возвращающий пульс (ударов в минуту). Этот датчик примечателен тем, что требует явного разрешения android.permission.BODY_SENSORS в манифесте.

Рис. 1. Система координат датчиков

Перечисленные датчики являются аппаратными и работают независимо друг от друга, часто без всякой фильтрации или нормализации значений. «Для облегчения жизни разработчиков»™ Google ввела несколько так называемых виртуальных сенсоров, которые предоставляют более упрощенные и точные результаты.

Например, датчик Sensor.TYPE_GRAVITY пропускает показания акселерометра через низкочастотный фильтр и возвращает текущие направление и величину силы тяжести по трем осям, а Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION использует уже высокочастотный фильтр и получает показатели ускорения по трем осям (без учета силы тяжести).

Исчерпывающее описание всех датчиков доступно по ссылке.

При разработке приложения, эксплуатирующего показания сенсоров, вовсе не обязательно бегать по улице или прыгать в воду с высокой скалы, так как эмулятор, входящий в поставку Android SDK, умеет передавать приложению любые отладочные значения (рис. 2–3).

Рис. 2. Крутим и кидаем

Рис. 3. Нагреваем и сдавливаем

Ищем датчики

Чтобы узнать, какие сенсоры есть в смартфоне, следует использовать метод getSensorList объекта SensorManager:

Полученный список будет включать все поддерживаемые датчики: как аппаратные, так и виртуальные (рис. 4). Более того, некоторые из них будут иметь различные независимые реализации, отличающиеся количеством потребляемой энергии, задержкой, рабочим диапазоном и точностью.

Для получения списка всех доступных датчиков конкретного типа необходимо указать соответствующую константу. Например, код

вернет все доступные барометрические датчики. Причем аппаратные реализации окажутся в начале списка, а виртуальные — в конце (правило действует для всех типов датчиков).

Рис. 4. Датчики смартфона среднего ценового диапазона

Чтобы получить реализацию датчика по умолчанию (такие датчики хорошо подходят для стандартных задач и сбалансированы в плане энергопотребления), используется метод getDefaultSensor:

Если для заданного типа датчика существует аппаратная реализация, по умолчанию будет возвращена именно она. Когда нужного варианта нет, в дело вступает виртуальная версия, ну а если, увы, ничего подходящего в девайсе не окажется, getDefaultSensor вернет null .

О том, как самолично выбирать реализацию датчиков по критериям, написано во врезке, мы же плавно двигаемся дальше.

Снимаем показания

Чтобы получать события, генерируемые датчиком, необходимо зарегистрировать реализацию интерфейса SensorEventListener с помощью того же SensorManager. Звучит сложновато, но на практике реализуется одной строчкой:

Здесь мы полученный ранее барометр по умолчанию регистрируем с помощью метода registerListener, передавая в качестве второго параметра сенсор, а в качестве третьего — частоту обновления данных.

В классе SensorManager определены четыре статические константы, определяющие частоту обновления:

  • SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST — максимальная частота обновления данных;
  • SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME — частота, обычно используемая в играх, поддерживающих гироскоп;
  • SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL — частота обновления по умолчанию;
  • SensorManager.SENSOR_DELAY_UI — частота, подходящая для обновления пользовательского интерфейса.

Нужно сказать, что, указывая частоту обновления, не стоит ожидать, что она будет строго соблюдаться. Как показывает практика, данные от сенсора могут приходить как быстрее, так и медленнее.

Оставшийся нерассмотренным первый параметр представляет собой реализацию интерфейса SensorEventListener, где мы наконец-то получим конкретные цифры:

В метод onSensorChanged передается объект SensorEvent, описывающий все события, связанные с датчиком: event.sensor — ссылка на датчик, event.accuracy — точность значения датчика (см. ниже), event.timestamp — время возникновения события в наносекундах и, самое главное, массив значений event.values. Для датчика давления передается только один элемент, тогда как, например, для акселерометра предусмотрено сразу три элемента для каждой из осей. В следующих разделах мы рассмотрим примеры работы с различными датчиками.

Метод onAccuracyChanged позволяет отслеживать изменение точности передаваемых значений, определяемой одной из констант: SensorManager.SENSOR_STATUS_ACCURACY_LOW — низкая точность, SensorManager.SENSOR_STATUS_ACCURACY_MEDIUM — средняя точность, возможна калибровка, SensorManager.SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH — высокая точность, SensorManager.SENSOR_STATUS_UNRELIABLE — данные недостоверны, нужна калибровка.

После того как отпадает необходимость работы с датчиком, следует отменить регистрацию:

Меряем давление и высоту

Весь код для работы с датчиком давления мы уже написали в предыдущем разделе, получив в переменной pressure вполне себе значение атмосферного давления в миллибарах.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее