انواع سنسور‌های گوشی‌های هوشمند را بشناسید

حسگر چیست؟

مفهوم سنسور از ترجمه کلمه لاتین Sense گرفته شده و به معنای حس کننده است. در واقع سنسور حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما و … را به کمیت های الکترونیکی پیوسته (آنالوگ) یا غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. سنسورها مانند اندام های حسی بدن انسان به پیرامون خود واکنش نشان می دهند به طوری که تغییرات در محیط را حس می کنند و آنها را به پردازنده یا قلب موبایل می فرستند. ما در دوره ای هستیم که گوشی های موبایل در حال تبدیل شدن به دستیار شخصی کاربران می باشند و می توانند با توجه به فعالیت روزمره، نیازهای کاربران را پیش بینی کنند. بخش بزرگی از این سیر تکاملی به حسگرها مرتبط می باشد به طوری که با استفاده از اطلاعات به دست آمده از این حسگرها و انتقال آنها به پردازنده گوشی های هوشمند می توان جهت پیش برد مقاصدی خاص بهره برد. سنسورهای موجود در گوشی موبایل امکانات فراوانی برای برنامه های موبایل ارائه می دهند که استفاده از این برنامه ها، موجب آسودگی زندگی کاربران شده است. اخیراً با توجه به بهره گیری از فناوری حسگرها، گوشی های هوشمند پیشرفت فوق العاده ای کسب کرده اند.

Accelerometer

این سنسور، که در میان کاربران فارسی‌زبان با نام شتاب‌سنج شناخته می‌شود، یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین سنسورها در گوشی‌های هوشمند است که تقریبا در هر مدلی از آنها دیده می‌شود. همان طور که از نامش پیداست، حاصل ترکیب دو عبارت Acceleration (شتاب) و Meter (سنج) است که وظیفه اندازه‌گیری شتاب دستگاه نسبت به سقوط آزاد را بر عهده دارد. این سنسور تنها در حالت حرکت می‌تواند محاسبات لازم را انجام دهد، چون در حالت سکون شتابی هم وجود ندارد و طبعا فقط عدد صفر را برمی‌گرداند. اما کجاها کاربرد دارد؟

شتاب‌سنج می‌تواند جهت چرخش دستگاه را در سه محور مختصات اندازه‌گیری کند. برخی اپلیکیشن‌ها از این موضوع استفاده می‌کنند و کاربردهای فراوانی برای قرار دادن گوشی در حالت افقی و عمودی دارد. به عنوان مثال، بعضی گوشی‌ها را هنگام زنگ خوردن می‌توان چرخاند و از سمت صفحه نمایش روی سطح قرار داد تا صدای زنگ قطع شود و در حالت بی‌صدا قرار بگیرند. این قابلیت به شتاب‌سنج مرتبط است. درمجموع تمام حرکات گوشی در هر جهت از جمله افقی یا عمودی یا قرار دادن گوشی به پشت یا به صفحه به وسیله Accelerometer اندازه‌گیری می‌شود.

Gyroscope
عملکرد سنسور ژیروسکوپ را می‌توان با شتاب‌سنج تقریبا یکسان دانست، زیرا هردو آنها چرخش و حرکت گوشی را تشخیص می‌دهند، با این تفاوت که ژیروسکوپ دقت بسیار بالاتری دارد، طوری که در جهت‌های بیشتری حرکت دستگاه را تشخیص می‌دهد و جزئیات بیشتری در اختیار پردازنده قرار می‌دهد. به عنوان مثال، در اپلیکیشن Android Photo Sphere ژیروسکوپ بیشترین نقش را ایفا می‌کند و به اپلیکیشن می‌فهماند که گوشی چند درجه و در چه جهتی چرخیده است. اپلیکیشن Google Sky Map هم یکی دیگر از برنامه‌هایی است که وابستگی شدیدی به عملکرد ژیروسکوپ دارند. این سنسور میزان چرخش گوشی را اندازه‌گیری می‌کند و  بدین ترتیب اپلیکیشن می‌تواند محل دقیق صور فلکی را در نمایشگر گوشی نشان دهد.

از کاربرد‌های دیگر این سنسور می‌توان به Google Cardboard یا هر دستگاه واقعیت مجازی دیگری اشاره کرد که به قرار دادن گوشی در دستگاه نیاز دارد. با جایگیری گوشی در دستگاه VR، سنسور ژیروسکوپ چرخش و حرکت سر شما را تشخیص می‌دهد و به کمک تکنولوژی VR تجربه واقعیت مجازی را برایتان خلق می‌کند.

Magnetometer

این سنسور، همان طور که احتمالا از نامش حدس زده‌اید، وظیفه سنجش میدان مغناطیسی را در اطراف گوشی بر عهده دارد. Magnetometer تقریبا در تمام گوشی‌های هوشمند امروزی به کار رفته است که وجود قطب‌نما در گوشی‌ها شاهدی بر این مدعاست. قطب‌نمای گوشی به وسیله همین سنسور می‌تواند جهت قطب شمال را به کاربر نشان دهد و بدین ترتیب بقیه جهت‌های جغرافیایی هم نمایان می‌شوند. نمونه‌ دیگری از کاربرد Magnetometer در اپلیکیشن‌های فلزیاب است که احتمالا در مارکت‌های مختلف با آنها برخورد کرده‌اید. آنها نیز از همین سنسور برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی اطراف گوشی استفاده می‌کنند.

Proximity

اکثر سنسورها شاید اندکی از چشم کاربران آماتور دور باشند، اما Proximity یکی از آنهایی است که هر کاربری روزانه حداقل چندین بار از آن استفاده می‌کند. این سنسور از یک تولید‌کننده و یک دریافت‌کننده نور مادون قرمز تشکیل شده و عملکردش بدین گونه است که نور در حالت عادی تابیده می‌شود و پس از بازگشت به گوشی می‌فهماند که چقدر با اجسام فاصله دارد. اما این روند چه سودی به حال ما دارد؟

هنگامی که تماس تلفنی برقرار می‌کنید، با نزدیک کردن دستگاه به گوش، نمایشگر به صورت خودکار خاموش می‌شود و با فاصله گرفتن از آن دوباره روشن می‌گردد که این عملیات به وسیله Proximity ممکن می‌شود. نور مادون قرمز فاصله صورت با گوشی را هنگام تماس اندازه‌گیری می‌کند و با نزدیک شدن گوشی به صورت دستور قطع موقت برق نمایشگر صادر می‌شود.

 Light Sensor

سنسور نور یا Light Sensor هم جزو پرکاربردترین گزینه‌ها در این لیست است، چراکه احتمالا همه کاربران تاکنون از قابلیت تنظیم روشنایی خودکار تصویر استفاده کرده‌اند. این سنسور عموما در کنار دوربین جلویی دستگاه قرار می‌گیرد و وظیفه تشخیص اندازه نور محیط را بر دوش دارد. اگر تنظیم روشنایی نمایشگر را روی حالت خودکار قرار دهید، سنسور نور در معرض خورشید یا هر منبع پرنور دیگری می‌تواند روشنایی نمایشگر را افزایش دهد تا محتوای آن به راحتی قابل دیدن باشد و همچنین در فضاهای تاریک‌تر، روشنایی نمایشگر کاهش پیدا می‌کند تا چشم‌ها را آزار ندهد.

همان طور که می‌دانید، نمایشگرهای AMOLED قادرند پیکسل‌های دلخواه را خاموش کنند و هر پیکسلی جداگانه به منبع انرژی وصل شده است. سنسور نور در محصولات جدید سامسونگ این قابلیت را دارد که میزان نور سبز، آبی، قرمز یا سفید را جداگانه تشخیص دهد و پیکسل‌های دلخواه را خاموش کند تا رنگ تولیدی توسط نمایشگر با نور محیط هماهنگ باشد!

Hall Sensor

دکتر ادوین هال (Edvin Hall) در سال 1897 تئوری اثر هال را کشف کرد که به اسم خودش «هال» نام گذاری شد. زمانی که هال بر تئوری جریان الکترون کلوین فعالیت داشت مشاهده کرد که وقتی میدان یک آهنربا عمود بر سطح مستطیل نازکی از جنس طلا قرار گیرد جریانی از آن عبور می کند، اختلاف پتانسیل الکتریکی در لبه های مختلف آن به وجود می آید و این ولتاژ متناسب با جریان عبوری از مدار و چگالی شار مغناطیسی عمود بر مدار است. سنسور اثر هال نسبت به تغییرات میدان مغناطیسی خروجی ولتاژ نشان می دهد. قابلیت این حسگر در گوشی های هوشمند شبیه عملکرد حسگر مجاورت است. تشخیص حضور و فعالیت اجسام با استفاده از یک میدان مغناطیسی، انجام می گیرد و اطلاعات را دریافت و پردازش می کنند. به عنوان مثال اگر شما از یک کاور یا فلیپ کاور یا کیف مغناطیسی برای گوشی خود (با فرض دارا بودن سنسور هال) استفاده کنید و با بستن درب فلیپ کاور یا جابجایی آهن ربای کاور، صفحه نمایش واکنش نشان داده و خاموش و روشن می شود.

Humidity Sensor

وظیفه حسگر رطوبت بررسی رطوبت محیط اطراف و دمای محیط و در دسترس قرار دادن این اطلاعات برای برخی بخش های دستگاه است. رطوبت نسبی از کمترین مقدار تا حداکثر میزان رطوبت تعریفی یعنی 100٪ – 0٪ توسط این سنسور تشخیص داده می شود. این نوع سنسورها معمولا یک محدوده و توان فعالیت معمولی Typical و یک محدوده فعالیت حداکثری Maximum دارند که توان فعالیت معمولی و حداکثری این سنسور را هم در بحث رطوبت نسبی RH در دمای اتاق و هم در بحث دما مطرح می کند.

Orientation

اندازه گیری چرخش دستگاه در فضای سه بعدی و در اطراف سه محور فیزیکی X، Y و Z توسط حسگر جهت یا موقعیت صورت می گیرد. همچنین تشخیص کج شدن دستگاه یا بر عکس شدن آن با استفاده از اطلاعاتی که از ثبت موقعیت فعلی در مقایسه با یک سطح از پیش تعریف شده تعیین می گردد. قبلاً گفته شده که سنسور شتاب سنج یا Acceleration تحت تاثیر نیروی گرانش و جاذبه زمین فعالیت می کند، به همین دلیل در محاسبات این سنسور، با مقدار G یا شتاب گرانش 9/8 متر بر مجذور ثانیه برخورد می کنیم. در حالی که Orientation مقادیر چرخش سه محور مختصات گوشی شما را نسبت به شمال و جنوب مغناطیسی و تحت تاثیر میدان مغناطیسی می سنجد. حسگر موقعیت از مقادیر خام سنسورهای شتاب سنج و میدان مغناطیسی اطلاعات خود را دریافت می کند. کاهش دقت و عملکرد حسگر موقعیت به دلیل عملیات پردازش سنگین و متمرکز نبودن آن به وجود می آید.