Для чего нужны и как работают акселерометр, гироскоп, магнитометр и GPS.
Ваш смартфон — настоящее произведение инженерного искусства. Он сочетает в себе функции по меньшей мере десятка разных гаджетов. И большей частью своих удивительных возможностей он обязан разнообразным сенсорам. Но каким именно и как они устроены?
Как телефон подсчитывает ваши шаги? Расходует ли GPS ваш трафик? На какие датчики нужно обратить внимание при выборе нового телефона? Вот все, что вам нужно знать о современном смартфоне.
Акселерометр
Один из наглядных примеров работы акселерометра — анимированные стикеры Snapchat
Акселерометр отслеживает изменение скорости движения устройства и его повороты вокруг своей оси. Такие датчики устанавливаются не только в телефонах, но и в фитнес-трекерах — именно с их помощью смартфон может подсчитывать ваши шаги, даже если у вас нет никаких носимых гаджетов.
Анализируя данные акселерометра, приложения могут определить, в какую сторону направлен телефон, — эта технология находит все более широкое применение с распространением дополненной реальности.
Существуют различные типы акселерометров, но самый распространенный — пьезоэлектрический. В таких акселерометрах сенсор представляет собой микроскопический кристалл, который деформируется под действием сил ускорения. При этом кристалл вырабатывает электрический ток. Анализируя силу тока, система определяет, как быстро и в каком направлении движется ваш телефон. Поэтому Snapchat добавляет на карту забавный стикер с автомобилем, когда вы используете приложение за рулем.
Всё, чего вы не знали о Wi-Fi
Акселерометр является одним из самых важных датчиков вашего телефона: без него вы не могли бы пользоваться автоматическим поворотом экрана, а навигационные приложения не могли бы определять текущую скорость.
Гироскоп
Гироскоп дает точные данные о положении смартфона в пространстве, что бывает полезно в играх и при создании 360-градусных фотографий
Гироскоп помогает акселерометру с гораздо более высокой точностью определить, как именно ваш телефон ориентирован в пространстве. Поэтому 360-градусные панорамы выглядят так впечатляюще.
Всякий раз, когда вы запускаете на смартфоне гоночный симулятор и наклоняете экран, чтобы повернуть руль, именно гироскоп помогает приложению понять, что вы делаете. Поскольку при этом вы не перемещаетесь в пространстве, этих условий было бы недостаточно недостаточно для работы акселерометра.
Гироскопы используются не только в телефонах. Их можно найти в самолетах, где они помогают определить высоту и положение, и в системах стабилизации, которые позволяют фото- и видеокамерам делать плавную съемку в движении.
10 странных, но полезных аксессуаров для iPhone
Старые гироскопы, которые еще можно найти в самолетных высотомерах, используют механическое движение маховика, но гироскоп в вашем смартфоне представляет собой микроэлектромеханическую систему (МЭМС) — крошечный инерциальный датчик, который может поместиться на печатной плате.
Впервые МЭМС-гироскопы были использованы в iPhone 4 в 2010 году — и произвели фурор: никогда еще телефон не умел определять свою ориентацию в пространстве с такой точностью. Сегодня мы считаем это чем-то само собой разумеющимся.
Магнитометр
Именно благодаря магнитометру работает компас в вашем телефоне.
Последний из трех главных датчиков, ответственных за определение положения телефона в пространстве, — это магнитометр. Его название говорит само за себя: он регистрирует магнитные поля и таким образом может определить, в каком направлении находится север.
Когда вы включаете режим компаса на Картах Apple или в Google Maps, именно магнитометр определяет, как нужно развернуть карту. Существуют и отдельные приложения, которые эмулируют работу компаса.
Магнитометры также можно найти в металлодетекторах — они могут обнаруживать магнитные металлы. Существуют даже приложения-металлодетекторы для смартфона!
Сам по себе этот датчик мало на что способен, но если соединить его показания с данными, поступающими с акселерометра и модуля GPS, можно точно определить ваше расположение, что очень полезно при построении маршрутов.
GPS
Спутники GPS всегда знают, где находится ваш телефон.
Ах, GPS, где бы мы были без тебя? Вероятно, блуждали бы где-то в глуши, проклиная день, когда решили сменить бумажные карты, компас и секстант на электронные устройства.
GPS-модуль в вашем телефоне связываются со спутниками на орбите, чтобы определить, где именно на поверхности планеты вы находитесь. Для этого даже не нужна сотовая сеть: если ваш телефон потерял сигнал, вы все равно можете видеть свое местоположение, хотя загрузить подробную карту вам, скорее всего, не удастся.
Фактически телефон поочередно связывается с несколькими спутниками, а затем вычисляет, где вы находитесь, по задержке сигнала. Если связаться со спутниками не удается, — например, когда вы находитесь в помещении или под очень плотной облачностью, — определить ваше положение не получится.
Вся правда об iPhone: Как создавался легендарный смартфон
GPS не расходует трафик, но связь со спутниками и вычисления могут сильно сказаться на заряде батареи, поэтому многие руководства рекомендуют отключать GPS-навигацию, чтобы дольше оставаться на связи. По этой же причине модуль GPS обычно не включается в более мелкие устройства — например, в большинство смарт-часов.
GPS— не единственный способ определить ваше положение на карте: его можно приблизительно установить по расстоянию до сотовых вышек. Однако высокой точности без него не добиться. Современные GPS-модули объединяют данные от спутников с показаниями компаса и уровнем сигнала сети, чтобы определить ваше местоположение с точностью до нескольких метров.
Лучшие из остальных датчиков
Если хотите, ваш телефон будет регулировать яркость экрана в соответствии с окружающим освещением.
Конечно, датчиков в вашем телефоне гораздо больше — но эти четыре, пожалуй, можно назвать самыми важными. Многие телефоны, в том числе iPhone, также имеют встроенный барометр, который измеряет давление воздуха. У него есть множество применений — от предсказания погоды до расчета высоты, на которой вы находитесь.
Еще есть датчик расстояния: обычно расположен рядом с верхним динамиком. Он позволяет телефону определить, когда вы подносите телефон к уху, чтобы отключить экран. Датчик состоит из инфракрасного светодиода и детектора отраженного света.
Датчик освещенности выполняет именно ту функцию, которую можно предположить судя по его названию: измеряет освещенность в помещении и соответствующим образом настраивает яркость экрана (если вы разрешите такую автоматическую настройку).
Как и остальные технологии, используемые при производстве смартфонов, эти датчики становятся все меньше, умнее и энергоэффективнее. В телефонах, выпущенных пять лет назад, тоже есть датчики GPS, это не значит, они работают так же точно, как последние модели. А если вспомнить о постоянной оптимизации программного обеспечения, становится ясно, почему так важно регулярно обновлять свои гаджеты — пусть даже эти датчики никогда не упоминаются в рекламе.
Источник: https://ru.ihodl.com/
