Гледали сте видео на ИоуТубе-у у портретном режиму, а величина екрана није била довољна. Да бисте решили овај проблем, урадили сте оно што би урадила свака особа са паметним телефоном. Окрените телефон на страну.
Чим сте то урадили, видео је захватио цео екран, а све опције менија су биле невидљиве, али како је ваш телефон знао за његову оријентацију?
Па, поред екрана са великом брзином освежавања и одличног корисничког интерфејса, ваш телефон има неколико сензора који детектују његову оријентацију у простору, али како ови сензори функционишу?
Разумевање основних сила природе
Иако можете да осетите ветар на лицу и воду на рукама када пада киша, оно што не можете да осетите су фундаменталне силе природе.
Ове силе укључују гравитациону силу и електромагнетну силу. Иако су ове силе нематеријалне, оне утичу на све што радимо. У ствари, екран на вашем паметном телефону открива мале промене у електромагнетним силама да би открио ваш прст. Не само ово, већ је и ваша телесна тежина дефинисана због сила гравитације.
Једноставно речено, гравитација примењује силу на објекте и доводи до њиховог убрзања брзином од 9,8 м/с^2. Због овог убрзања, ствари падају на земљу када их баците.
С друге стране, електромагнетна сила се не може осетити као силе гравитације. Међутим, ако бисте поставили компас било где у свету, он би открио Земљино магнетно поље у тој области и поравнао се са Северним полом.
Иако су електромагнетне силе омогућиле неколико технолошких напретка, оне нису све за добро, и електромагнетно зрачење у високим дозама може бити опасно за људски организам.
Разумевање технологије сензора на вашем паметном телефону
Сензори на вашем паметном телефону откривају промене у силама природе да би разумели његову оријентацију у простору, али како ови сензори функционишу?
Па, ваш паметни телефон има хиљаде сензора на матичној плочи, али три главна типа сензора који омогућавају вашем телефону да открије промене у његовој оријентацији.
Ови сензори за детекцију оријентације користе микро-електро-механичке системе (МЕМС) за мерење сила природе. За мерење података, МЕМС уређаји користе механичке делове уграђене у силицијум за генерисање електричног сигнала. Користећи ове сигнале, ваш паметни телефон детектује промене у силама које делују на њега.
У наставку је дато кратко објашњење како ови сензори раде.
- Акцелерометар: Као што име каже, акцелерометар се користи за откривање промена у убрзању на паметном телефону. Да би открио ове промене, акцелерометар користи закон инерције који каже да ће тело у мировању остати у мировању све док се не примени спољна сила. Да би се користио овај концепт, фиксна маса је суспендована између структура налик опругама у МЕМС сензору. Стога, фиксна маса остаје на месту када се телефон убрзава због своје инерције која компресује опруге. Ова компресија опруге генерише електрични сигнал који паметном телефону говори да се убрзава.
- жироскоп: Жироскоп прати ротационе силе на вашем паметном телефону. Ова ротација мери Кориолисову силу која делује на паметни телефон да би проценила колико је ротирао око свог центра гравитације. Једноставно речено, Кориолисова сила делује на било које тело унутар ротирајућег објекта због његове ротације. Жироскоп користи дизајн сличан акцелерометру, али је модификован да детектује промене када се паметни телефон ротира.
- Магнетометар: Због струја које теку у Земљином језгру, магнетно поље га захвата. Откривање ових поља помаже паметном телефону да разуме своју оријентацију са правим севером Земљиног магнетног поља. Паметни телефони су опремљени сензором Холовог ефекта са три осе за откривање ових промена. Овај сензор користи Фарадејеве законе електромагнетне индукције за детекцију магнетних поља. Према овом закону, проводник са струјом генерише електромоторну силу када се магнетно поље око њега промени. Због ових промена напона, сензори се могу користити за откривање његове оријентације у односу на Земљине магнетне полове.
Сада када имамо основно разумевање сензора у нашим паметним телефонима, можемо да погледамо како они заједно раде на откривању положаја вашег паметног телефона.
Како ваш телефон зна када треба да окрене екран?
Као што је раније објашњено, акцелерометар може да открије промене у убрзању, али сами ови подаци не могу се користити за откривање оријентације паметног телефона. Разлог је тај што силе гравитације увек делују на акцелерометар и сензору је тешко да открије када промене у убрзању треба да ротирају паметни телефон.
Паметни телефони користе фузију сензора за решавање овог проблема, што омогућава различитим сензорима да комуницирају једни са другима. Да би открио оријентацију телефона, акцелерометар комуницира са жироскопом и магнетометром.
Стога, када се телефон ротира, акцелерометар детектује промене у убрзању и затим комуницира са жироскопом. Захваљујући овој комуникацији, паметни телефон може да разуме да ли су промене у убрзању намењене ротацији.
Уз то, жироскоп је подложан грешкама јер не може да узме у обзир силе гравитације које делују на паметни телефон. Због тога је потребан трећи сензор да детектује промене у оријентацији паметног телефона. Овај сензор није ништа друго до магнетометар на вашем уређају.
Овај магнетометар се користи за откривање промена у положају паметног телефона у односу на Земљино магнетно поље. Ови подаци, заједно са подацима са акцелерометра и жироскопа, користе се за одлучивање да ли ваш екран треба да буде у портретном или пејзажном режиму.
Да ли је сензорска технологија будућност?
Акцелерометар, жироскоп и магнетометар детектују промене у основним силама природе користећи законе инерције и електромагнетне индукције.
Паметни телефони користе ове основне законе да би омогућили функције као што су ауторотација и оптичка стабилизација слике. Ипак, паметни телефони сада нуде иновативне функције комбиновањем података са различитих сензора.
Одличан пример за то је објављивање детекције судара на Аппле уређајима који омогућава подацима са ових сензора да открију несрећу и упозоре хитне службе.
