مروری بر مهم ترین سنسورهای موجود در تلفن های هوشمند امروزی

موبایل ساده ای که در دست دارید یک اثر مهندسی بی نظیر است. این دستگاه ۵ یا شش گجت مختلف را در برگرفته که در قالب یک محصول گرد هم آمده اند. این قطعات دقیقا چه هستند و چطور کار می کنند؟

موبایل شما چطور قدم هایتان را می شمارد؟ آیا GPS دستگاه دیتای شما را مصرف می کند؟ اسمارت فون بعدی که خریداری خواهید کرد چه حسگرهایی را باید در خود داشته باشد؟

در ادامه این مطلب نگاهی خواهیم داشت به کلیه سنسورهای مورد استفاده در موبایل های پرچمدار امروزی.

شتاب سنج

شتاب سنج ها در واقع حرکت دستگاه نسبت به محورهای مختلف را تشخیص می دهند و هم در دنبال کننده های تناسب اندام و هم موبایل ها به خدمت گرفته می شوند. در واقع علت آنکه اسمارت فون شما می تواند حتی در مواردی که دستبند سلامتی ندارید گام هایتان را بشمارد نیز همین است.

این سنسورها همچنین به نرم افزار موبایل می گویند که دستگاه در کدام جهت قرار دارد که البته این مساله با در نظر داشتن ظهور اپلیکیشن های واقعیت مجازی از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود.

اما شتاب سنج ها همانطور که از نامشان بر می آید شتاب را هم اندازه می گیرند که این مشخصه در بسیاری از اپلیکیشن ها به کار می آید.

ناگفته نماند شتابسنج خود از سنسورهای دیگر تشکیل شده که از آنجمله می توان به ساختارهای میکروسکوپی کریستالی اشاره نمود که در برخورد با نیروهای شتاب دهنده دستخوش تغییر می شوند. در مرحله بعدی، شتاب سنج ولتاژ دریافتی از دیگر کریستال ها را تعبیر کرده تا مشخص نماید که موبایل شما با چه سرعتی در حال حرکت است و به سمت کدام جهت قرار دارد.

تغییر اپلیکیشن ها از وضعیت نمایش عمودی به افقی، نمایش سرعت در اپلیکیشن های رانندگی و بسیاری موارد مشابه را می توان از جمله کارکردهای مهم شتاب سنج دانست.

ژیروسکوپ

ژیروسکوپ به شتاب سنج کمک می کند تا تشخیص دهد که موبایل شما در کدام جهت قرار دارد و میزان دقت تشخیصی آن را به حد قابل توجهی بالا می برد.

هر زمان یک بازی رانندگی را روی موبایل خود اجرا کنید و برای تغییر مسیر خودرو موبایل تان را به طرفین حرکت دهید این ژیروسکوپ است (و نه شتاب سنج) که تشخیص می دهد چه می کنید. علت هم این است که در چنین شرایطی شما موبایل خود را اندکی تغییر وضعیت می دهید و زیاد آن را جابجا نمی کنید.

باید اضافه کنیم که ژیروسکوپ ها منحصر به تلفن های همراه نیستند و از آنها در بخش های دیگری نظیر ارتفاع سنج هواپیما هم استفاده می گردد تا فاصله شان از زمین و موقعیت دقیق شان را مشخص نمایند.

ژیروسکوپی که درون موبایل ها مورد استفاده قرار می گیرد برخلاق نوع مکانیکی قدیمی که درون هواپیماهای گذشته به کار می رفت فاقد چرخ و گیمبال (نوعی پشتیبانی چرخشی که امکان حرکت اشیاء حول یک محور را فراهم می کند) بوده و در مقابل از نوع MEMS (برگرفته از سرواژه های عبارت Micro-Electro-Mechanical System به معنای میکرو سیستم الکترو-مکانیکی) است؛ نسخه ای کوچک تر از یک ژیروسکوپ معمولی که روی یک برد الکترونیکی کار گذاشته شده و به قدری کوچک است که میتوان آن را درون یک موبایل کار گذاشت.

اولین باری که ژیروسکوپ های MEMS سر و صدای زیادی به پا کردند سال ۲۰۱۰ و همزمان با معرفی آیفون ۴ بود. در آن زمان استفاده از ژیروسکوپ درون آیفون ۴ ایده ای کاملا مبتکرانه بود و حالا اما هفت سال از آن زمان می گذرد و این قطعه به یکی از پیش نیازهای اساسی تلفن های همراه بدل شده.

مغناطیس سنج

یکی دیگر از سنسورهایی که به موبایل شما کمک می کند تا موقعیت فیزیکی اش را در فضا تشخیص دهد، مغناطیس سنج نام دارد که البته همانطور که نامش نشان می دهد می تواند میدان های مغناطیسی را هم اندازه بگیرد و در نتیجه با اعمال تغییرات در خروجی ولتاژ خود به موبایل مشخص کند که شمالگان کدام طرف است.

زمانی که در گوگل مپس یا اپل مپس از وضعیت قطب نما خارج شده یا مجددا آن را فعال میکنید در واقع از مغناطیس سنج برای این منظور کمک می گیرید. گفتنی است فرایندهای صورت گرفته توسط اپلیکیشن قطب نمای موبایل نیز توسط همین قطعه انجام می گیرد.

از مغناطیس سنج ها در دستگاه های فلزیاب نیز استفاده می شود و آنها همچنین می توانند فلزات مغناطیسی را هم تشخیص دهند و در واقع به همین خاطر است که این روزها اپلیکیشن های فلزیاب طرفداران زیادی پیدا کرده اند.

با این همه باید بگوییم که این سنسور برای تحقق مورد مصرف اولیه اش (یعنی اپ های نقشه) به تنهایی هم کار نمی کند و در این مسیر از دیتای به دست آمده از شتاب سنج و GPS نیز بهره میگیرد تا تشخیص دهد که شما در کدام نقطه از این عالم و به کدام جهت ایستاده اید.

GPS

GPS که برگرفته از عبارت Global Positioning System به معنای تکنولوژی موقعیت سنج جهانی است با استفاده از ماهواره هایی کار می کند که در فضا قرار دارند و از طریق‌ آنها تشخیص می دهد که شما دقیقا کجا ایستاده اید. این سنسورها به احتمال زیاد از هیچیک از دیتای موجود در موبایل شما استفاده نمی کنند و در واقع به همین خاطر است که حتی در مواردی که موبایل تان آنتن ندارد هم موقعیت شما را تشخیص می دهند.

در واقع GPS به چندین ماهواره متصل شده و سپس براساس زوایای تقاطع تشخیص می دهد که دقیقا کجا هستید. در نظر داشته باشید در مواردی که در فضای بسته باشید یا پوشش ابری آسمان بیش از اندازه زیاد باشد و سنسور امکان برقراری ارتباط با ماهواره ها را نداشته باشد، کارایی اش را از دست می دهد.

با وجود آنکه این سنسور دیتایی مصرف نمی کند، فعالیت های ارتباطی و محاسباتی که توسط آن انجام می شوند باتری موبایل شما را مصرف می کنند و به همین خاطر است که در دستورالعمل های ارائه شده برای صرفه جویی در مصرف باتری از کاربران خواسته می شود که جی پی اس خود را در موارد عدم نیاز خاموش کنند. در واقع به همین دلیل هم هست که اسمارت واچ های کوچک فاقد این قطعه هستند.

البته در نظر داشته باشید که تلفن های همراه تنها از طریق GPSها موقعیت خود را مشخص نمی کنند و فاصله ای که تا برج های مخابراتی دارید هم می تواند موقعیت حدودی شما را مشخص نماید.

گفتنی است GPSهایی که درون اسمارت فون های امروزی به خدمت گرفته می شوند ترکیبی از سیگنال های این سنسور را به همراه دیگر دیتا نظیر سیگنال مخابراتی مورد استفاده قرار می دهند تا موقعیت دقیق شما را مشخص نمایند.

بهترین ها از میان سنسورهای دیگر

در اینجا باید خاطر نشان کنیم که یک تلفن هوشمند به طور متوسط سنسورهایی بیشتر از موارد ذکر شده در بالا دارد که البته اهمیت شان به اندازه چهار مورد ذکر شده نیست.

در این بخش به ذکر برخی از این موارد می پردازیم. بسیاری موبایل ها از جمله آیفون سنسوری به نام بارومتر یا فشارسنج دارند که فشار هوا را اندازه می گیرد؛ این حسگر در زمینه های مختلفی کاربرد دارد که از تشخیص وضعیت آب و هوایی گرفته تا اندازه گیری ارتفاع از سطح زمین را شامل می شود.

سنسور نزدیکی سنج: این قطعه در بخش بالایی تلفن های همراه درست در مجاورت اسپیکر قرار دارد و با کمک LED مادون قرمز و تشخیص دهنده نور می فهمد چه زمانی تلفن همراه خود را به گوش تان نزدیک کرده اید، تا نمایشگر موبایل خاموش شود. این سنسور یک پرتوی نوری را از خود متصاعد می کند که می تواند بازتاب پیدا کند هرچند که برای چشم انسان قابل رویت نیست.

حسگر نور پیرامونی: این قطعه دقیقا همان کاری را انجام می دهد که انتظارش را دارید؛ اندازه گیری نور محیط و تنظیم روشنایی نمایشگر براساس آن.

در پایان بد نیست اشاره نماییم که این سنسورها درست مانند کلیه قطعاتی که در تلفن های همراه مورد استفاده قرار می گیرند، روز به روز کوچک تر و هوشمندتر می شوند و از میزان مصرف انرژی شان نیز کاسته می شود. بنابراین اگر سنسورهایی که به آنها اشاره کردیم در تلفن همراه کنونی تان حضور دارند دلیل بر آن نمی شود که در آینده نزدیک از به روزرسانی موبایل تان صرفنظر کنید.