تمام سنسورهای موجود در گوشی های هوشمند و نحوه کارکرد آن ها - اخبار برخط

به گزارش اخبار برخط، گوشی هوشمند موجود در دست شما از لحاظ مهندسی یک شاهکار محسوب می شود. چندین گجت مختلف درون یک محصول قرار گرفته و بسیاری از قابلیت های جذاب گوشی های هوشمند به لطف سنسور های متنوع عملی می شوند. اما این سنسورها چه چیزهایی هستند و چگونه کار می کنند؟

به عنوان مثال گوشی چگونه می تواند قدم های شما را بشمارد و این اطلاعات را در اپلیکیشن موردنظر قرار دهد؟ آیا قابلیت GPS حجم مربوط به اینترنت را مصرف می کند؟ روی هم رفته وجود کدام سنسور ها در گوشی های هوشمند اهمیت زیادی دارد؟ در ادامه به تمام این موارد می پردازیم.

شتاب سنج

شتاب سنج ها حرکت در جهت های مختلف را زیر نظر قرار می دهند و به غیر از گوشی ها، در مچ بندهای هوشمند هم مورد استفاده قرار می گیرند. شمارش قدم های کاربر در گوشی، توسط همین شتاب سنج ها صورت می گیرد؛ بدون این که نیازی به خرید گجت پوشیدنی جداگانه باشد.این سنسورها همچنین می توانند جهت قرارگیری گوشی را به نرم افزار منتقل کنند که این موضوع به خصوص برای اپلیکیشن های واقعیت افزوده اهمیت زیادی دارد.

همان طور که نام این سنسور گوشی نشان می دهد، وظیفه اصلی شتاب سنج اندازه گیری شتاب است. خود این سنسور از سنسورهای دیگری ازجمله ساختارهای کریستالی میکروسکوپی تشکیل شده است که تحت تأثیر نیروهای شتاب دهنده قرار می گیرند. سپس شتاب سنج ولتاژ ناشی از کریستال ها را تفسیر می کند تا بفهمد گوشی شما با چه سرعتی در حال حرکت است و به چه جهتی اشاره دارد.

روی هم رفته شتاب سنج کارکردهای زیادی در گوشی دارد و به همین خاطر، این سنسور را می توان از مهم ترین سنسورهای گوشی به حساب آورد.

ژیروسکوپ

ژیروسکوپ (Gyroscope) برای درک جهت قرارگیری گوشی به شتاب سنج کمک می کند. این سنسور دقت گوشی را بالاتر می برد تا مثلا عکس های 360 درجه تا حد ممکن زیبا و جذاب شوند.

هر زمانی که مشغول یک بازی رانندگی با موبایلتان هستید و برای کنترل فرمان جهت گوشی را تغییر می دهید، به جای شتاب سنج، این ژیروسکوپ است که وارد عمل می گردد. به این دلیل که فقط تکان های کوچکی به گوشی داده می گردد و گجت واقعا حرکتی در فضا ندارد.

سنسور ژیروسکوپ مختص به گوشی های هوشمند نیست و به عنوان مثال در ارتفاع سنج های هواپیما برای مشخص ارتفاع و موقعیت هم مورد استفاده قرار می گیرد. یک استفاده دیگر برای این حسگر، کاهش تأثیر لرزش دوربین هنگام فیلم برداری است.

ژیروسکوپ درون گوشی مانند ژیروسکوپ استفاده شده در هواپیماهای قدیمی، مکانیکی نیست و از محورهای تراز و دیسک های چرخنده در ساخت آن استفاده نمی گردد. ژیروسکوپ گوشی از نوع میکرو الکترومکانیکی است که به طور خلاصه به آن MEMS گفته می گردد.

آیفون 4 که در سال 2010 عرضه شد، اولین گوشی مهم مجهز به ژیروسکوپ MEMS محسوب می گردد. در آن دوران، داشتن یک گوشی که بتواند جهت گیری را با چنین دقتی تشخیص بدهد بسیار جذاب و نوآورانه بود ولی حالا به یک پدیده عادی بدل شده است.

چرا گوشی های هوشمند این قدر سنگین هستند؟

مغناطیس سنج

سه گانه سنسورهایی که مسوولیت شناسایی موقعیت گوشی را در یک فضای فیزیکی بر عهده دارند، با سنسور مغناطیس سنج (Magnetometer) کامل می گردد. کارکرد این سنسور هم از نام آن پیداست و با اندازه گیری میدان های مغناطیسی و با تغییر خروجی ولتاژ می تواند جهت شمال را به گوشی نشان دهد.

زمانی که اپ های گوگل مپ یا اپل مپ را باز می کنید، این حسگر مغناطیس سنج است که جهت شمال نقشه را مشخص می کند. همچنین این حسگر در اپ های قطب نما مورداستفاده قرار می گیرد. مغناطیس سنج ها می توانند فلزهای مغناطیسی را تشخیص بدهند که به همین خاطر، در فلزیاب ها هم استفاده می شوند. همین قابلیت باعث شده که اپ های فلزیاب برای گوشی های هوشمند ارائه شوند.

البته این سنسور به تنهایی نمی تواند کارکرد اصلی خود را داشته باشد و روی هم رفته مهم ترین کارکرد آن هنگام استفاده از اپلیکیشن های نقشه است که این سنسور به کمک داده های دریافتی از شتاب سنج و GPS می تواند موقعیت مکانی و جهت قرارگیری گوشی تان را تشخیص دهد.

GPS

GPS مخفف Global Positioning System به معنای سیستم موقعیت یاب جهانی است. GPS درون گوشی های هوشمند به منظور تشخیص موقعیت مکانی کاربر، اطلاعاتی را از تعدادی ماهواره در فضا دریافت می کند.

GPS از داده های گوشی استفاده نمی کند و به همین دلیل حتی در صورت از دست دادن سیگنال شبکه موبایل، می توانید موقعیت مکانی خودتان را ببینید؛ اگرچه در این شرایط احتمالا نقشه موبایل با کیفیت پایین و احتمالا به صورت محو شده به نمایش درمی آید.

در حقیقت، کارکرد این سنسور بدین صورت است که به چندین ماهواره متصل شده و سپس بر اساس زوایای تقاطع، مکان قرارگیری کاربر را مشخص می کند. اگر به دلایل مختلف مانند حضور در محیط داخلی یا ابری بودن هوا این اتصال انجام نگردد، قادر به دیدن موقعیت مکانی خودتان نخواهید بود.

با وجود این که GPS از داده های گوشی استفاده نمی کند، اما تمام این ارتباطات و محاسبات می توانند باتری گوشی را خالی کنند. به همین دلیل در بسکمک از توصیه های مربوط به کاهش مصرف باتری عنوان می گردد که سنسور GPS را خاموش کنید. برای همین معمولا در گجت های کوچک تر مانند برخی ساعت های هوشمند از GPS استفاده نمی گردد.

البته استفاده از GPS تنها راه حل برای پیدا کردن موقعیت مکانی نیست؛ از فاصله گوشی با دکل های مخابراتی هم می توان برای تخمین موقعیت مکانی استفاده کرد. سنسورهای GPS که امروزه در گوشی های هوشمند استفاده می شوند، برای تشخیص موقعیت مکانی دقیق تر علاوه بر سیگنال های دریافتی از ماهواره ها از داده های دیگر همچون سیگنال های دکل های مخابراتی هم استفاده می کنند.

هر آنچه درباره باتری گوشی باید بدانید

سنسورهای بیومتریک

تقریبا تمام گوشی های هوشمند موجود در بازار از سنسور تشخیص اثر انگشت یا سیستم تشخیص چهره بهره می برند. این سنسورهای بیومتریک را می توان با روش های خاصی فریب داد اما به طور کلی امنیت بسیار بیشتری نسبت به استفاده از PIN یا الگو دارند.

در این میان، سنسورهای اثر انگشت حالا به زیر نمایشگر هم راه پیدا کرده اند. سنسورهای زیر نمایشگر از نوع اپتیکال (اسکن با نور) و فراصوت (اسکن با امواج صوتی) هستند. سنسورهای اثر انگشت فیزیکی هم از نوع خازنی محسوب می شوند که برای این کار توسط خازن های الکترونیکی اثر انگشت اسکن می گردد.

شرکت های سازنده برای افزایش دقت این سنسورها، انواع و اقسام ترفندها و الگوریتم های نرم افزاری را به کار می گیرند تا تشخیص اثر انگشت تا حد ممکن دقیق تر گردد. در حال حاضر بهترین گوشی های اندرویدی از اثر انگشت زیر نمایشگر بسیار باکیفیتی استفاده می کنند که تقریبا به خوبی حسگرهای اثر انگشت فیزیکی هستند.

در این میان، در آیفون های پرچم دار و گوشی های پیکسل 4 اثری از حسگر اثر انگشت دیده نمی گردد و در عوض از سیستم تشخیص چهره بهره می برند. این گوشی ها برای این کار از چندین سنسور متفاوت بهره می برند ولی گوشی های ارزان تر معمولا از همان دوربین سلفی برای تشخیص چهره استفاده می کنند که امنیت چندان بالایی ندارد.

این گوشی های پرچم دار، برای سیستم تشخیص چهره از سنسور مادون قرمز استفاده می کنند که می توانند با بهره گیری از نقاط تابانده شده به صورت، نقشه ای سه بعدی از چهره ایجاد کنند. بعد از اینکار، نرم افزار باید این اطلاعات را تفسیر کند و هرچقدر نرم افزار و سخت افزار بهتر باشد، سرعت این فرایند بیشتر خواهد بود.

آیا افزایش تعداد دوربین گوشی به معنای ثبت عکس های بهتر است؟

سایر سنسورهای مهم

در گوشی ها انواع و اقسام سنسورهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند اگرچه بسکمک از آن ها به اندازه مواردی که مطرح کردیم اهمیت بسیار کمتری دارند.

به عنوان مثال، پیکسل 4 و پیکسل 4 ایکس ال مجهز به سنسور Soli هستند که در اصل یک ماژول رادار محسوب می گردد؛ این ماژول می تواند حرکات دست اطراف گوشی را تشخیص بدهد و مثلا با حرکت دادن دست خود می توانید تماس را رد کنید و همچنین به محض اینکه گوشی را بر می دارید، سیستم تشخیص چهره شروع به کار می کند.

در سمت گجت های اپل، ما با تکنولوژی LiDAR در نسل جدید آیپدهای پرو روبرو هستیم که ظاهرا قرار است تعدادی از آیفون های تازه نفس هم از آن بهره ببرند. به صورت خلاصه، این یک سنسور پیشرفته برای تابش لیزر و تجزیه و تحلیل نور بازتاب شده است که برای ایجاد نقشه سه بعدی از محیط مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی اپل از تعبیه این تکنولوژی، بهبود قابلیت های مربوط به اپلیکیشن های واقعیت افزوده است.

باید خاطرنشان کنیم بسکمک از گوشی ها مانند آیفون از فشارسنج هم بهره می برند که می تواند فشار هوا را اندازه گیری کند. این سنسور برای تشخیص تغییرات آب وهوایی و محاسبه ارتفاع نسبت به سطح دریا مورد استفاده قرار می گیرد.

سنسور مجاورت (proximity sensor) هم معمولا در بخش بالایی نمایشگر در کنار اسپیکر مکالمه قرار می گیرد. این سنسور معمولا از دو بخش چراغ مادون قرمز و حسگر نور تشخیص شده که نزدیک شدن موبایل به گوشی یا هر سطحی را تشخیص می دهد و در چنین موقعیتی نمایشگر خاموش می گردد. عملکرد این حسگر بدین صورت است که یک پرتوی نور را ساطع می کند و در صورت برخورد به یک سطح نزدیک، نور مذکور برمی گردد؛ البته این نور با چشم انسان قابل رویت نیست.

حسگر نور محیط (ambient light sensor) دقیقا همان کاری را می کند که انتظارش را دارید. این حسگر نور محیط را بررسی و با توجه به آن، روشنایی صفحه نمایش را به صورت اتوماتیک تنظیم می کند (البته اگر تنظیمات روشنایی صفحه نمایش گوشی را در حال اتوماتیک قرار داده باشید).

مانند دیگر قطعات به کاررفته در گوشی های هوشمند، این حسگرها روزبه روز کوچک تر و هوشمندتر می شوند و مصرف انرژی آن ها کمتر می گردد. اگر دو موبایل قدیمی و جدید GPS داشته باشند، قطعا دقت این سنسور در هردوی آن ها یکسان نیست. روی هم رفته در این مطالب به مهم ترین سنسور های موجود در گوشی های هوشمند نگاهی انداختیم که تجربه کاربری این گجت ها را جذاب تر می کنند.

نوآوری های دوربین موبایل پیش از اندروید و آیفون

منبع: Gizmodo