Полный текст статьи и исходники программы доступны только зарегистрированным участникам сайта.
Стоимость регистрации - символические 340 рублей.
Для регистрации сначала необходимо пополнить Яндекс.Кошелек на указанную сумму (или Webmoney-кошелек R390884954122 или QIWI - 9055113963 (кошелек, не на счёт телефона!)), а затем прислать письмо на адрес [email protected] с указанием, на какой кошелек вы делали оплату и реквизиты, по которым можно вас определить (не прикрепляйте к письму картинки или файлы). Учитывайте комиссию при переводах.
Не присылайте в письме мои номера кошельков - поверьте, я их знаю и без вас.
В ответном письме вы получите учётные данные для чтения статей из закрытой зоны за второй курс.
Доступ к третьему курсу обучения доступен только после оплаты второго курса и составляет 340 руб.
Доступ к чётвертому курсу обучения доступен после оплаты третьего курса и составляет 340 руб. и т.д.
При оплате сразу всех курсов одновременно (2-9) цена составит 2700 руб.
Доступ даётся как минимум на один год. Для тех, кто оплатил третий и другие курсы, сроки доступа увеличиваются.
Датчик ориентации - это комбинация датчика магнитного поля, выполняющего роль электронного компаса, и акселерометра, измеряющего наклон и вращение.
Если вы знакомы с тригонометрией, то можете самостоятельно вычислять необходимые данные и определять положение устройства относительно всех трёх осей, основываясь на показаниях акселерометра и датчика магнитного поля. Однако есть хорошая новость - Android может сделать все вычисления сам.
При использовании стандартной системы отсчета положение устройства вычисляется в трёх измерениях. Как и в случае с акселерометром, устройство рассматривается в состоянии покоя, лёжа экраном вверх на плоской поверхности.
Ось X (направление). Направление устройства при движении вокруг оси X; 0°/360° - север, 90° - восток, 180° - юг, 270° - запад.
Ось Y (наклон). Угол наклона устройства при вращении относительно оси Y. Он равняется 0°, если устройство лежит на задней крышке, –90° - если расположено вертикально (верхняя часть устройства указывает вверх), 90° - если перевернуто, 180°/–180° - если экраном вниз.
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 (H иI ), 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.
Современный смартфон может быть настолько многофункциональным, что его владелец не всегда в курсе всех характеристик и возможностей своего аппарата. Например, вы знаете, что такое датчик Холла в смартфоне? Как он работает и для чего нужен? Предлагаем вам узнать об этой характеристике больше!
Что значит датчик Холла в смартфоне?
Мы уже в курсе, зачем гаджету модуль приближения или гироскоп. Но что такое датчик Холла в смартфоне? Это определитель положения, чье действие основано на эффекте Холла. Данный приборчик фиксирует как наличие магнитного поля, так и измеряет его напряженность.
Датчик и сам эффект назван по имени известного физика Э. Холла. Именно этот ученый установил, что при помещении в центр магнитного поля проводника-пластины, по которой идет переменный ток, в нем (поле) проявится холловское напряжение - поперечная разность потенциалов.
В описанном случае электроны в проводнике отклоняются строго перпендикулярно направлению самого магнитного поля. Отсюда их плотность на разных частях пластины будет отличной. Вот эту разность потенциалов и фиксирует измеритель.
А что такое датчик Холла в смартфоне? Это еще более простой прибор - он призван определять лишь наличие магнитного поля, не измеряя его напряженность. Кроме того, гаджет наверняка снабжён еще и магнитным датчиком, который позволяет использовать ваш смартфон в качестве компаса.
Где он применяется?
Мы с вами установили, что такое датчик Холла в смартфоне. Однако гаджеты - это не единственная сфера применения изобретения, которое также отличается возможностью бесконтактного управления каким-либо устройством.
Надо сказать, что эффект Холла был открыт сравнительно давно - в 1879 году. А впервые применили его на практике только спустя 75 лет после этого события. Полезен он оказался для автомобилей - датчик использовали для измерения угла расположения коленвала, распредвала. В более старых моделях машин датчик Холла определял момент образования искры.
- бесконтактные выключатели;
- системы, предназначенные для чтения магнитных кодов;
- устройства, используемые для бесконтактного определения в проводниках силы тока;
- измерители уровня жидкости;
- ионные ракетные двигатели.
Кроме того, было выяснено, что датчик Холла способен заменять магнитоуправляемые герметичные контакты - герконы. Они имеют широкую сферу применения: микроэлектроника, охранные сигнализации, клавиатуры, лифты, наушники.
Зачем датчик Холла в смартфоне?
Мы с вами выяснили, что данный прибор определяет наличие магнитного поля. Но тогда для чего нужен датчик Холла в смартфоне сегодня? Все просто - он определяет, открыт или закрыт "умный" чехол с магнитной застежкой. Если магнит далеко (датчик "не видит" его на определенном расстоянии), то дается команда на включение дисплея. Если же застежка близко (а значит, пользователь закрыл чехол), то датчик сигнализирует системе, что экран нужно перевести в спящий режим.
Полезен этот измеритель и для бамперов для смартфонов с "окошком" на дисплее. Так, например, если вы захлопнули чехол, то датчик Холла это фиксирует. Он дает сигнал системе, что нужно транслировать на экране заставку, специально предназначенную для "оконца". Чаще всего это время, дата, важные уведомления. Убрали дверку чехла - команда от датчика на отображение на дисплее полной информации.
Другие функции в смартфонах
Взаимодействие с магнитными крышками - это самое распространенное применение датчика в современных гаджетах. Однако надо отметить, что он с успехом использовался в более ранних моделях смартфонов:
- Функция "цифровой компас" действовала благодаря датчику Холла. И сегодня он используется навигационными приложениями для общего улучшения позиционирования и более высокой точности определения вектора движения.
- Активация/дезактивация подсветки при открытии/закрытии устройства-"раскладушки". Здесь действие схоже с современной ситуацией с магнитными крышками чехлов.
Есть ли в моем телефоне датчик Холла?
Чтобы ответить на вопрос в подзаголовке, проще всего обратиться к характеристике вашего гаджета на официальном сайте производителя или в инструкции к девайсу. Однако не все изготовители указывают, снабжено ли конкретное устройство датчиком Холла.
Но существует простой способ проверки. Если к модели вашего смартфона выпускаются "умные" обложки или чехлы (в т. ч. и с "окошками"), имеющие магнитную застежку, то, скорее всего, в аппарате датчик Холла есть.
Среди популярных сегодня на рынке моделей этот модуль имеют следующие:
- Lenovo Vibe S1.
- Meizu Pro5.
- Meizu M2 Mini.
- LG Nexus 5X.
- Meizu M2 Note и проч.
К сожалению, в современных смартфонах возможности датчика Холла сильно усечены. Это объясняется минимизацией толщины корпуса, желанием производителя снизить расход заряда батареи, отсутствием потребности в расширенных за счет него функциях. Сегодня задач у датчика две - взаимодействие с "умным" чехлом или обложкой и карманный компас.
Какие составляющие можно отметить, рассматривая корпус смартфона? Это, прежде всего, довольно большой дисплей, несколько клавиш под ним, микрофон и несколько окошек камеры. Кроме того, на торцах устройства наверняка найдётся порт microUSB, качелька регулировки громкости, выход для наушников и клавиша блокировки. Но заканчиваются ли на этом компоненты устройств? Конечно же, нет. Внутри него нашлось место для нескольких процессоров, многих схем и, что особенно важно, нескольких разнообразных датчиков. Какие из них можно найти в современных девайсах? Давайте узнаем.
Акселерометр
Как сообщают наши коллеги из phonearena
, акселерометр является одним из наиболее распространённых датчиков. Согласно классическому определению, его задачей является расчет разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением.
О способах его применения вы наверняка наслышаны. Без акселерометра смартфоны вряд ли бы меняли портретную ориентацию на ландшафтную и обходились без нажатий пользователя во всевозможных симуляторах гонок.
Гироскоп
Гироскоп также предоставляет данные о положении устройства в пространстве, однако делает это со значительно большей точностью. Именно благодаря его помощи приложение Photo Sphere узнает, на сколько градусов был повёрнут смартфон, и в каком направлении это было проделано.
Магнитометр
Всё верно, магнитометр создан для определения магнитных полей. Не будь его внутри смартфона – приложению компаса вряд ли бы удалось понять, где находится северный полюс.
Данный сенсор является соединением инфракрасного диода и детектора инфракрасного излучения. Принцип его работы невероятно прост. Диод излучает невидимое для человеческого глаза излучение, а детектор пытается уловить его отражение. Смартфон блокирует дисплей именно тогда, когда луч попадает обратно.
Датчик света
Самостоятельно изменять яркость дисплея – то еще занятие, верно? То ли дело функция автояркости, которая меняет уровень яркости экрана в зависимости от окружающего излучения. Возможно это, как вы уже наверняка догадались, благодаря датчику света.
Стоит отметить, что некоторые представители линейки Galaxy от южнокорейского производителя Samsung используют обновлённый датчик света. Главной его особенностью является умение измерять долю белого, красного, зелёного и синего света для дальнейшей настройки картинки на экране.
Барометр
Нет, это не ошибка. Некоторые смартфоны действительно оснащены встроенным барометром для измерения уровня атмосферного давления. Среди первых девайсов с данной особенностью были Motorola XOOM и Samsung Galaxy Nexus.
Барометр также используется для измерения высоты над уровнем моря, что увеличивает точность работы GPS-навигатора.
Термометр
Возможно, вы удивитесь, но термометр находится практически в каждом смартфоне. Единственным отличием является лишь то, что последний предназначен для измерения температуры внутри девайса. Впрочем, случались и исключения. Galaxy S4 располагал термометром для измерения температуры за бортом.
Датчик влажности воздуха
В этом, к слову, также преуспел четвёртый представитель линейки Galaxy S. Благодаря этому датчику четвёртая «Галактика» сообщала об уровне комфорта – соотношении температуры и влажности.
Педометр
Несмотря на довольно не очевидное название, задачей педометра является определение количества пройденных пользователем шагов. Да, совсем как в большинстве умных часов и фитнес-браслетов. Одним из первых устройств с настоящим педометром стал Nexus 5.
Сканер отпечатков пальцев
Об этом вы, конечно же, слышали. Благодаря сканеру отпечатков пальцев можно не только сократить время разблокировки смартфона, но и надёжно защитить свои данные. Среди наиболее популярных девайсов с пресловутым сканером – , HTC One Max и .
Датчик сердцебиения
Раз уж мы заговорили о нынешнем южнокорейском флагмане, нельзя не упомянуть и датчик сердцебиения, созданные для измерения пульса. Впрочем, многие пользователи в необходимости его внедрения откровенно сомневаются.
Датчик вредного излучения
Поверить довольно непросто, однако в этом мире действительно есть смартфон со встроенным датчиком вредного излучения. Прихвастнуть его наличием может японский Sharp Pantone 5. После запуска специального приложения последний демонстрирует окружающий уровень радиации. Неожиданно, не так ли?
В итоге получилось целых 12 датчиков. Какие из них чаще всего используете вы?
Современные гаджеты настолько многофункциональны, что владелец порой не догадывается о всех возможностях его девайса. Для того чтобы смартфон исправно выполнял поставленные перед ним задачи, а кроме того имел более широкий спектр возможностей, его оснащают различными примочками. Одна из таких – датчик Холла.
Датчик Холла (hall sensor) – прибор, фиксирующий наличие магнитного поля и измеряющий его напряженность. Другое его название – датчик положения. Работает это устройство на основе эффекта Холла, благодаря чему и получило свое название.
Зачастую в телефонах применяется более упрощенная версия устройства. Она призвана лишь определять наличие магнитного поля. Напряженность в таком случае не измеряется. Кроме того, если гаджет оснащен таким устройством, то в его составе также присутствует и магнитный датчик, что позволяет использовать гаджет в качестве компаса .
Зачем он нужен
Данный прибор используется во многих устройствах. Благодаря возможности бесконтактного измерения прибор чаще всего применяется в электродвигателях, в системе зажигания современных автомобилей, бесконтактных выключателях и т.п. Не обходится без него и любой достаточно современный смартфон, хотя полноценно раскрыть его потенциал невозможно по нескольким причинам:
- небольшой размер мобильного телефона;
- постоянная работа заметно уменьшает время работы от аккумулятора;
- нет особой необходимости .
Основная причина использования датчика Холла в смартфонах - это удобство при пользовании GPS-навигатором и его взаимодействие с «умным» чехлом телефона.
Как работает датчик Холла
Во время изучения свойств электрического тока Эдвин Холл (ученый, давший название открытому им эффекту) заметил прямую зависимость между током и магнитным полем. Если элементы электрической цепи помещались в зону действия магнитного поля, то напряжение тока в проводнике изменялось в зависимости от интенсивности излучения.
Различают два вида этого датчика:
- Аналоговый . Такое устройство по праву имеет статус классического, так как появилось первым. Но в настоящее время используется мало из-за своих немаленьких размеров и устаревшей конструкции.
- Цифровой . Более современный вариант, который работает только в двух положениях – магнитное поле есть, либо его нет.
Стоит отметить, что цифровой вид бывает униполярным или биполярным . Первый вариант срабатывает только при повышении магнитного поля, а при его ослабевании выключается. Второй реагирует на полярность. Простыми словами одна полярность его включает, другая выключает.
Как проверить датчик Холла
Так как датчик Холла реагирует на изменения магнитного поля проверить его работу в телефоне можно при помощи обычного магнита
(достаточно даже маленького кусочка). При поднесении его к включенному устройству экран должен погаснуть. Устройство сработало и подало команду на блокировку девайса. При повторном поднесении телефон разблокируется.
Наличие в телефоне
Чтобы удостовериться в наличии датчика Холла в своем гаджете проще всего воспользоваться прилагаемой инструкцией к телефону или сайтом производителя. Но бывает такое, что не каждый производитель указывает его наличие. Тогда можно проверить выпускаются ли к конкретному девайсу умные обложки и чехлы, имеющие магнитную застежку . Если да, то такой гаджет скорее всего им оснащен.
Чехол с магнитом – влияние на экран телефона
Устройства, к которым выпускаются так называемые «умные» чехлы обладают интересной особенностью. При закрытии/открытии экран смартфона блокируется/разблокируется соответственно. Работу этой функции в смартфоне и обеспечивает датчик Холла. Принцип действия
очень простой: происходит срабатывание на приближение либо удаление магнитика, встроенного в крышку чехла. Регистрируя изменения, подается команда на блокировку/разблокировку экрана.
Резюмируя вышесказанное стоит отметить, что хоть данное устройство и привносит некоторое удобство при пользовании смартфоном, однако частое его использование существенно снижает заряд батареи . Именно поэтому многие производители ограничиваются лишь функцией взаимодействия с «умной» обложкой девайса.
