Что такое геомагнитный датчик
Геомагнитный датчик в смартфоне — что это и зачем нужно?
Чем магнитный сенсор в смартфоне отличается от геомагнитного, и как применяются оба датчика?
Современные телефоны оснащаются разнообразными датчиками, которые помогают реализовать много дополнительных функций. Например, производители не так давно начали устанавливать в смартфоны регистраторы геомагнитного поля, которые помогают определять стороны света. Таким образом, можно пользоваться телефоном в качестве компаса — потребуется только запустить специальное приложение.
Отличия между магнитными и геомагнитными датчиками
Пользователь телефона может обнаружить, что устройство оснащено двумя разновидностями датчиков: магнитным и геомагнитным. Они отличаются предназначением и вариантами повседневного использования.
Магнитный датчик улавливает магнитное поле. Он обладает простой конструкцией и способен просто регистрировать напряженность окружающего поля. Альтернативное название элемента — датчик Холла. Им оснащаются современные смартфоны для взаимодействия с аксессуарами. Наглядным примером являются чехлы в форме книжек. После закрытия обложки датчик регистрирует приближение магнита, подавая сигнал операционной системе. В результате экран телефона автоматически выключается. Эта возможность сохраняет заряд батареи и одновременно исключает случайные нажатия. Пользователю больше не требуется самостоятельно блокировать систему — достаточно закрыть чехол.
Геомагнитный датчик отличается усовершенствованной конструкцией, позволяющей регистрировать магнитное поле Земли. Обычно он устанавливается производителями в современные и дорогостоящие телефоны. Предназначение сенсора — точное определение сторон света. Таким образом, владелец смартфона сможет пользоваться им в качестве компаса.
Точность определения сторон света достаточно высокая, но перед эксплуатацией производители рекомендуют выполнить калибровку датчика. Для этого нужно несколько раз совершить круговые движения мобильным устройством в пространстве. Подробная инструкция обычно встречается в приложениях-компасах.
Как пользоваться компасом на телефоне?
Несмотря на наличие геомагнитного датчика, в некоторых телефонах нет «родного» приложения для его использования. В этом случае пользователю нужно установить стороннюю программу. После установки желательно ознакомиться с инструкцией эксплуатации, где разработчик подробно описывает все возможности программы.
Большинство приложений обладают простым интерфейсом с изображением компаса и встроенной функцией калибровки датчика. Подробная статья о компасе в телефоне доступна по этой ссылке. Если сомневаетесь в поступающей со смартфона информации, проверьте значения с реальным компасом.
Датчики современных смартфонов
Владимир Нимин
Продолжаем разбираться в устройстве смартфона. В прошлый раз смотрели экраны, а сегодня поговорим про датчики.
Акселерометр, также называют G-сенсор. Официальное определение гласит, что это устройство, измеряющее проекцию кажущегося ускорения. А если простым языком, то акселерометр помогает смартфону определить положение в пространстве, а также расстояние перемещения. Основные функции акселерометра:
Акселерометр – это громоздкое устройство, внутри которого находится инертная масса, реагирующая на все перемещения. Такой вариант для смартфона не подходил, поэтому придумали чип, имеющий кристаллическую структуру, пьезоэлектрический элемент и сенсор ёмкостного сопротивления. Когда смартфон перемещается/вращается, то пьезоэлектрический элемент выдаёт разряды, а сенсор их интерпретирует, таким образом определяя положение и скорость.
Акселерометр – базовый датчик, который есть в любом, даже самом дешевом, смартфоне. Хотя это на удивление технически сложный продукт. В смартфонах акселерометр понимает движения по 3 осям. Третья нужна для 3D позиционирования. К слову, акселерометр есть и во всех современных автомобилях, но там он обычно двухосевой (ибо автомобиль не крутится в воздухе).
Не все акселерометры одинаковые. Их делают из разных материалов. Соответственно, некоторые более чувствительные, некоторые менее.
Гироскоп – это один самых классных датчиков, о полезности которого для смартфонов долгое время никто не подозревал, пока на сцену не вышел Стив Джобс и не объяснил, как оно должно быть. Посмотрите презентацию этой шикарной функции, и как зал взорвался от восторга.
Не следует путать гироскоп и акселерометр. Эти датчики частично дублируют и дополняют друг друга. Гироскоп также служит для отслеживания положения устройства в пространстве, но он делает это путем определения собственного угла наклона относительно земной поверхности. Это очень важно, так как это означает, что в условиях нулевой гравитации, вы не сможете поиграть в Asphalt 9, используя в качестве управления наклоны устройства. Будьте внимательны!
Гироскоп (в отличие от акселерометра) не может измерять проделанное расстояние, зато гораздо точнее определяет положение в пространстве. Для понимания посмотрите, пожалуйста, видео со Стивом Джобсом выше. Начиная с времени 1:10 Джобс показывает, как определяет положение объекта в пространстве акселерометр и как гироскоп.
Обычно в современных смартфонах оба датчика работают в тандеме. Гироскоп важен для игр, дополненной реальности, а также ряда других приложений. Нередко в дешевых смартфонах производитель предпочитает экономить на гироскопе.
Датчик приближения (proximity sensor). Как видно из названия, это датчик, который помогает определить наличие перед ним объекта. Самый простой пример – это отключение экрана, когда смартфон подносят к уху. Также датчик приближения исключает фантомные включения экрана, когда смартфон находится в сумке или кармане. Такой датчик может сам или в комбинации с фронтальной камерой отслеживать движения рукой над экраном для выполнения каких-либо функций. Например, пролистывание странички в браузере и тому подобное. Существует множество технологий датчика приближения. Он может работать по типу радара, сонара, эффекта Доплера, есть инфракрасный датчик приближения, а иногда ставят и фотоэлемент.
Базовый датчик приближения, отключающий экран при поднесении к уху, есть, кажется, уже во всех смартфонах. Но продвинутость датчика можно оценить по наличию дополнительных функций.
Датчик освещения – здесь всё просто и понятно. Такой датчик помогает автоматически выставить яркость экрана. Датчик освещения уже считается базовым датчиком, но в дешевых смартфонах на нем могут сэкономить. И тогда придется каждый раз выставлять яркость вручную.
Современный датчик освещения обычно работает в комбинации с ИИ смартфона. Например, если датчик выставил определенную яркость, а вы его вручную поправили, то смартфон возьмёт на заметку и в следующий раз самостоятельно сделает экран поярче. Соответственно, всегда давайте датчику освещения освоится и подстроиться под ваши привычки прежде, чем осуждать его работу.
Датчик Холла – один из самых таинственных датчиков в смартфоне, ибо мало кто знает, зачем он нужен. Датчик, основанный на, так называемом, эффекте Холла, фиксирует магнитное поле и измеряет его напряженность. Говоря языком физики: электроны в проводнике всегда перпендекулярны (угол 90 градусов) направлению магнитного поля. Плотность электронов на разных сторонах проводника будет отличаться, возникает разность потенциалов, которую и фиксирует датчик Холла.
Но в смартфонах используется упрощенный датчик Холла, фиксирующий только наличие магнитного поля.
Обычно датчик Холла нужен для дополнительных аксессуаров. Например, именно он включает экран iPad, когда пользователь снимает магнитный чехол. Кстати, в этой функции датчик приближения вполне может подменить датчик Холла.
Также датчик Холла работает в паре с компасом, делая работу последнего более точной.
Компас (магнитомер) – это очень важный датчик, даже если вы не занимаетесь спортивным ориентированием. Именно компас отвечает за то, что на Google Maps пользователь видит не просто точку, а стрелочку, указывающую в какую-сторону вы смотрите.
Когда компас откалиброван, то отображение направления узкое. Чтобы откалибровать компас, откройте карты Google и крутите смартфон «восьмеркой»:
Барометр – обычно наличием подобного датчика могут похвастаться только флагманы. Барометр ассистирует GPS и помогает определить высоту. Наличие такого датчика полезно, так как на Google Maps уже появляются схемы зданий, и барометр определит на каком этаже вы находитесь. Также барометр используется в приложениях, определяющих физическую активность. Суть такая же: определить, сколько этажей вы прошли.
Датчик влажности – когда-то такой датчик был в Samsung Galaxy Note 4, а потом Samsung от него отказались. Роль очевидная. Датчик определяет уровень влажности.
Датчик сердцебиения/датчик кислорода в крови – ещё один фирменный датчик от Samsung, но он есть и во многих фитнес-браслетах. Работает совместно с LED-вспышкой. Прикладываете палец, LED светит вам свозь палец, а датчик измеряет, как отражаются световые волны. Волны отражаются по-разному в зависимости от пульса: кровеносные сосуды, то сужаются, то расширяются. По этому же принципу работает и функция определения кислорода в крови.
GPS – глобальная система позиционирования. По сути, это даже не датчик, а наличие у смартфона возможности коммуницировать со спутниками благодаря или отдельному, или мульти-чипу, поддерживающему сразу несколько систем. Сейчас у каждой развитой страны, есть своя система спутников. ГЛОНАСС в России, Galileo в Европе, BDS (или BeiDou) в Китае, QZSS (или Quasi-Zenith Satellite System) в Японии. Можно скачать программу GPS Test, которая покажет, какие спутники видит ваш смартфон. Например, на скриншоте ниже отображаются флаги GPS, ГЛОНАСС и Galileo.
GPS прекрасная технология, но медленная (пока там все спутники найдешь и опросишь) и потребляющая много энергии и хорошо работающая на открытой местности, поэтому была придумана ещё A-GPS (Assisted GPS). Принцип основан на том, что пока GPS ищет спутники, смартфон успевает опросить сотовые вышки, Wi-Fi сети, Bluetooth устройства на предмет местонахождения. Таким образом существенно увеличивается время «холодного» старта, а также снижается расход энергии.
Двухдиапазонный GPS. Поддержка этой опции появилась в устройствах начbfz с Android 7 и старше. iPhone так не умеет.
Обычно спутники посылают два сигнала: грубый и точный. Если говорить про GPS, то это каналы L1 и L5, а у Галилео это E1 и Е5. L1 – это грубый канал. В городе любой сигнал достигает до спутника не только напрямую, но и отражаясь от сторонних объектов (например, зданий), то есть к спутнику прилетает сразу несколько сигналов. Соответственно, и возвращается он также не один, и образуется примерная область нахождения, где все вернувшиеся сигналы пересекаются. Ещё есть точный канал L5. Этот канал гораздо меньше подвержен искажением, так как работает по принципу: Первый достигший спутника сигнал и есть верный (ведь он идет по самому короткому пути, а не через отражения), а остальные можно игнорировать.
Раньше L5 принадлежал только военным и спец объектам, но теперь спутников в небе стало много, и L5-спутников хватит на всех, поэтому было решено поделиться.
Вместо заключения
Счётчик Гейгера – самый неожиданный датчик, правда? Это японская тема. И насколько есть информация в интернете, такой датчик был только в телефоне Sharp Pantone 5, который вышел после аварии на атомной станции Фукусима-1.
Современный смартфон должен иметь на борту: акселерометр, гироскоп, датчик приближения и освещения. Также обязательно наличие компаса. Если без гироскопа можно обойтись, то точка на карте без направления раздражает. A-GPS уже есть во всех смартфонах. Отлично если GPS будет работать в двух диапазонах. Шикарно, если будет барометр.
Магнитные и геомагнитные датчики
В современные смартфоны устанавливаются различные датчики, которые делают устройства более функциональными, позволяют им совершать определенные действия. Их работа не заметна для пользователя, а вот при отсутствии прибор теряет в своей мощности, у него резко уменьшается набор опций. Так, в чем же главное назначение данных элементов? Этот вопрос волнует многих владельцев мобильных устройств.
А ведь для современных моделей используется много новых датчиков, которые применяются для контролирования температуры, измерения геомагнитного поля, отслеживания положения устройства в пространстве и другие функции. Они существенно упрощают использование смартфона, делают его умнее.
Что такое и для чего нужен
Магнитный датчик — встраиваемый в телефон сенсор, который реагирует на магнитные поля Земли, а именно он улавливает электромагнитное излучение. При помощи магнитного датчика можно определить стороны света, узнать текущее направление устройства, поэтому его часто называют, как «электронный компас».
Этот датчик именуется, как датчик Холла. Эффект Холла был открыт давно, почти 150 лет назад, но он до сих пор применяется в разной технике. Он выявляет магнитное поле, за счет этого может определить положение мобильного устройства в пространстве. А если на смартфон загрузить специальное приложение из магазина Google Play или App Store, то он может стать полноценным компасом для определения координат.
Наличие датчика в телефоне позволит реализовать ряд функций и возможностей:
Магнитные датчики положения на телефонах удобно применять вместе со специальными чехлами с застежкой или защелкой. Это позволяет сэкономить время, потому что прибор будет выключаться при закрытии и автоматически включаться при открытии аксессуара.
Если у чехла имеется небольшое незакрытое окно для дисплея, то пользователь может просматривать необходимую информацию. Через него можно узнать время, проверить приложения, различные виджеты без открытия и разблокировки экрана.
Как проверить наличие
Не все знают, действительно ли в смартфоне имеется датчик положения, но этот компонент применяется для многих современных устройств.
И чтобы узнать, установлен ли он в приборе или прибор все же без магнитного датчика, можно воспользоваться следующими вариантами обнаружения:
Как использовать
Несмотря на то, что во многих моделях современных смартфонах имеется геомагнитный датчик, не во всех предусмотрена программа для его применения. И чтобы пользователь смог включить его и начать использовать возможности данного элемента он должен загрузить стороннее приложение. Компас на Андроид можно скачать в Google Play, а для Айфона — в App Store.
Установка программы производится автоматически. После можно ее открыть, разрешить доступ к данным. Также можно ознакомиться с инструкцией использования приложения, изучить принципы настройки и работы компаса. Но в целом многие программы имеют простой интерфейс, у них предусмотрена встроенная функция калибровки датчика.
Другие виды датчиков
В смартфонах часто используются различные датчики, которые позволяют проводить дополнительные функции. Среди популярных из-них можно выделить такие:
Магнитные датчики — полезное и уникальное изобретение, которое облегчает использование смартфонов. Они делают их функциональными, удобными, технологичными. Но чтобы правильно пользоваться ими, нужно предварительно рассмотреть характеристики и особенности управления.
Видео по теме
Геомагнитный датчик в смартфоне: что это и зачем он нужен
Современные мобильные устройства оснащены многочисленными датчиками, которые значительно расширяют их функциональные возможности. Пользователи устройства часто даже не подозревают о некоторых встроенных датчиках, а тем более не имеют представления об их назначении. Датчики приближения, освещения, акселерометра, гироскопа и другие встроенные датчики, которыми давно оснащаются даже бюджетные модели, в целом известны владельцам устройств, но когда они сталкиваются с незнакомыми решениями, пользователи не знают, чем они могут быть полезны и как их применять.
Относительно недавно производители мобильных устройств начали создавать регистраторы геомагнитного поля, которые позволяют использовать телефон в качестве компаса и определять стороны света с помощью специального программного обеспечения.
Что такое геомагнитный датчик
Датчик геомагнитного поля (магнитометр), интегрированный в мобильное устройство, представляет собой датчик, который реагирует на магнитные поля Земли, то есть обнаруживает электромагнитное излучение. Поскольку его можно использовать для определения сторон света и определения текущего направления устройства, его также называют «электронным компасом».
Измерения магнитного поля, выполняемые датчиком, позволяют хорошо ориентироваться на земле, что обеспечит точную навигацию и будет очень полезно при отсутствии модуля GPS на устройстве, потому что с помощью магнитометра легко определить силу тока положение смартфона и направление движения (подразумевается использование Wi-Fi и вышек сотовой связи).
Для чего нужен геомагнитный датчик
На смартфонах датчик геомагнитного анализа часто используется для определения положения объекта и кардинального направления, в котором движется устройство. Информация об ориентации устройства слежения в пространстве относительно магнитных полюсов полезна при работе с картографическими приложениями. Программное обеспечение этой категории является обязательным для любого современного мобильного устройства, и обычно на устройствах с операционной системой Android карты (Google Maps) уже предустановлены, альтернативные варианты могут быть установлены независимо от Google Play Store.
Чаще всего магнитометр в смартфоне используется для компаса и улучшения геомагнитного позиционирования, но его также можно использовать в качестве металлоискателя и для поиска проводки в стенах помещений, что потребует установки специальное программное обеспечение.
Вместе с акселерометром и гироскопом магнитометр позволяет полностью использовать ваше Android-устройство в качестве геймпада на вашем компьютере.
Чем отличаются магнитные и геомагнитные датчики
Датчики, встроенные в смартфон, часто дублируют и в некоторой степени дополняют друг друга. Например, геомагнитный датчик также может работать в паре с датчиком Холла. В арсенале прибора есть дополнительные аппаратные датчики с аналогичным принципом работы, но с упрощенным функционалом для повышения точности.
Так, владелец Android-устройства может найти в списке доступных датчиков магнитный и геомагнитный анализаторы, различающиеся по назначению и вариантам применения.
Магнитный датчик позволяет регистрировать и анализировать магнитные поля, имея упрощенный механизм управления. Его задача — регистрировать усиление магнитного поля, при этом датчик не реагирует на осевое напряжение. Современные мобильные устройства оснащены им для взаимодействия с такими аксессуарами, как книжная обложка SmartCover. При закрытии «умной крышки» датчик фиксирует приближение встроенного в крышку магнита, в систему отправляется сигнал и экран смартфона гаснет. Это избавляет пользователя от необходимости вручную блокировать дисплей устройства, исключает случайное нажатие и экономит заряд аккумулятора. Когда вы открываете крышку, магнит на флипе отодвигается от сенсора, магнитное поле меняется. Это регистрируется датчиком, дает команду системе, и экран снова включается. В некоторых случаях предусмотрено окно для просмотра определенных областей дисплея (часы, сообщения, пропущенные вызовы и т.д.) — возможность также предусмотрена датчиком Холла, который определяет необходимость полностью заблокировать экран или оставить активную область отдельно.
Наличие сенсоров в мобильном телефоне
Геомагнитный датчик представляет собой более совершенную конструкцию, позволяющую регистрировать магнитное поле Земли, определяя стороны света с высокой точностью. Это позволяет использовать смартфон в качестве компаса, но важно откалибровать датчик перед использованием.
Использование компаса на телефоне
Компас не всегда является стандартной функцией смартфона, но если у вас есть магнитный датчик, вы можете добавить опцию, установив специальное приложение из Google Play Store. Вы можете прочитать о возможностях стороннего инструмента в описании программного обеспечения. Компас необходимо откалибровать для обеспечения точности.
В Google Maps, благодаря компасу, пользователь видит стрелку, указывающую направление света, в котором поворачивается смартфон. Если компас откалиброван, радиус будет узким, а при необходимости калибровки — широким, и приложение предупредит о необходимости действия. Процедура включает рисование восьмерки в воздухе с помощью телефона.
Геомагнитный датчик в смартфоне
Многие удобные и необходимые функции смартфона были бы невозможны без специальных датчиков (сенсоров). Управление жестами, автоматическое изменение яркости, изменение ориентации экрана при повороте и его отключение при разговоре, контроль в игре без нажатий – это далеко не полный перечень возможностей.
Наличие датчиков в смартфонах было бы не невозможным без развития микроэлектромеханических систем (МЭМС). Такие устройства соединяют в себе электрические и механические компоненты в микроисполнении. Размеры таких элементов не превышают 100 мкм.
Основным материалом для создания МЭМС служат кремний и полимеры. По данной технологии создаются все известные сенсоры, которые необходимо использовать в компактных устройствах, например, в смартфонах. Совершенствование в технологическом плане смартфонов дало большой толчок для развития МЭМС. Рассмотрим пример такого датчика.
Геомагнитный датчик (geomagneticfieldsensor) – это сенсор, реагирующий на магнитное поле Земли, другими словами, датчик измеряет электромагнитное излучение. Его так же называют магнитометром или прибором для измерения магнитных полей. Геомагнитные датчики часто устанавливают в смартфонах и планшетах, поскольку с их помощью можно определить стороны света и узнать в какую сторону повернуто устройство. Если в смартфоне установлен геомагнитный датчик, то можно легко ориентироваться на местности, поэтому его также называют электронный компас. В частности, наличие такого датчика сильно поможет устройствам (без модуляGPS)определить местоположение и направление движения. Магнитометр – один из ключевых датчиков, который совместно с акселерометром и гироскопом дает возможность разработчикам использовать устройство в качестве геймпада на полную мощность. Естественно, магнитометр можно использовать по прямому назначению: в качестве металлоискателя и для поиска проводки в стенах.
Датчик основанный на эффекте Холла
В 1879 Эдвин Холл, будучи студентом университета им. Джона Хопкинсона, установил, что, если через проводящую пластинку пропускать ток, а перпендикулярно пластинке направить магнитное поле, то в направлении поперечному току (и направлению магнитного поля) на пластинке появится напряжение: Uh = (Rh×H×I×sinw)/d, где Rh – коэффициент Холла, зависящий от материала проводника; H – напряженность магнитного поля; I – ток в проводнике; w – угол между направлением тока и вектором индукции магнитного поля (если w = 90°, sinw = 1); d – толщина материала.
Благодаря тому, что выходной эффект определяется произведением двух величин (HиI), датчик Холла имеют весьма широкое применение.
В настоящее время имеются несколько электронных приборов, основанных на эффекте Холла, включая различные типы переключателей и линейные датчики. Когда переключатель на основе эффекта Холла подвергается действию магнитного поля с правильной полярностью, которая превышает порог его работы, включается выходной транзистор, позволяя току проходить через него. Когда напряжение поля понижается до порога, транзистор выключается.
Простой электронный компас, который сможет определять направление на основной (N, E, S, W) или четвертной румб (NE, SE, SW, NW), можно создать, установив по кругу четыре переключателя на основе эффекта Холла вокруг маленькой свободно вращающейся намагниченной иголки. Когда иголка указывает на один из переключателей, его транзистор включается, позволяя проходить току и включать установленный над ним светодиод, который показывает направление или курс. Если иголка остановилась посередине между двумя переключателями, то включается оба светодиода. Это указывает направление на четвертной румб. Для более точных компасов требуются линейные датчики на основе эффекта Холла с выходным напряжением, которое бы точно соответствовало изменениям в окружающем магнитном поле. В состоянии покоя (при отсутствии магнитного поля), выходной сигнал в идеале должен равняется половине сетевого напряжения, деленному на рабочее напряжение и разницу температур прибора. При возрастании магнитного поля южного полюса напряженность на выходе возрастает по сравнению с состоянием покоя. И наоборот, при возрастании магнитного поля северного полюса напряжение на выходе понизится по сравнению с состоянием покоя. Пара датчиков, перпендикулярно расположенных на горизонтальной плоскости, может с точностью до нескольких градусов определить направление, которое указывает намагниченная иголка.
Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 3811 ; Мы поможем в написании вашей работы!