حسگر گوشی هوشمند چیست و چه کاربردی دارد؟

گوشی هوشمند شما برای کارهای مختلف از جمله باز کردن قفل با چهره، خواندن اثر انگشت، جی‌پی‌اس، تنظیم خودکار سطح روشنایی و کارهای مختلف دیگر به حسگرهای مختلفی وابسته است که امکان تشکیل اپلیکیشن‌ها، امکانات و خدمات مفید مختلف را فراهم می‌کنند. در این مطلب با انواع و طرز کار این حسگرها آشنا می‌شوید.

طرز کار حسگرهای گوشی هوشمند

حسگر یک دستگاه یا ماژول کوچک است که محیط اطراف را تحلیل کرده و مقدار اندازه گیری شده را برای پردازنده ارسال می‌کند. حسگرهای گوشی‌های هوشمند جنبه‌های مختلف محیط را تحت نظر دارند از جمله نور محیطی، جهت دستگاه، حرکات دستگاه و غیره.

هر گوشی هوشمندی یک سیستم مختصات 3 محوره دارد. حسگرهای درون گوشی بر اساس این سیستم تغییرات را به صورت بلادرنگ شناسایی کرده و ضبط می‌کنند.

• محور X در راستای عرض دستگاه قرار دارد.
• محور Y در راستای طول دستگاه قرار دارد.
• محور Z در راستای عمق قرار دارد.

همه حسگرهای گوشی‌های هوشمند بر اساس این محورها کار می‌کنند اما توجه داشته باشید که سیستم مختصات طبق جهت پیش فرض گوشی کار می‌کند و وقتی گوشی را در حالت افقی قرار گرفته یا کج می‌کنید، جابجا نمی‌شود.

انواع حسگرها

حسگرهای گوشی‌های هوشمند بر اساس پارامترهایی که اندازه گیری می‌کنند به سه نوع کلی تقسیم می‌شوند.

1. حسگرهای حرکتی

حسگرهای تشخیص حرکت، حرکات، شتاب و چرخش را در راستای سه محور سیستم مختصات دستگاه اندازه گیری می‌کنند. این حسگرها به گوشی کمک می‌کنند تا تعداد گام‌های طی شده، جهت مسیر و شیب شما را هنگام اجرای یک بازی اندازه گیری کنند.

شتاب سنج‌ها، حسگرهای جاذبه، ژیروسکوپ و غیره چند نمونه از حسگرهای حرکتی هستند.

2. حسگرهای موقعیتی

حسگرهای موقعیتی، لوکیشن فیزیکی دستگاه را ضبط می‌کنند. این کار با شناسایی مختصات گوشی انجام می‌شود – در واقع دنیای اطراف به عنوان قاب مرجع در نظر گرفته شده و جهت آن در فضای 3 بعدی ارزیابی می‌شود. در گوشی‌های هوشمند از این حسگرها برای مسیریابی، تشخیص جهت صفحه و کارهای مختلف دیگر استفاده می‌شود.

حسگرهای مجاورتی، جی‌پی‌اس و مغناطیس‌سنج از جمله این حسگرها هستند.

3. حسگرهای محیطی

حسگرهای محیطی توانایی تشخیص تغییر در محیط اطراف گوشی را دارند. مثلاً این حسگرها می‌توانند تغییرات نور، فشار، دما را حس کرده، سطح روشنایی صفحه را تنظیم کنند، دمای محیط را نمایش دهند، فشار محیط را ارزیابی کنند و غیره.

حسگرهای نور محیط، دماسنج‌ها، فشارسنج‌ها، حسگرهای رطوبت محیط و غیره از جمله این حسگرهای محیطی هستند.

آشنایی با حسگرهای درون گوشی و کار آنها

گوشی‌های هوشمند مجهز به حسگرهای مختلفی هستند که هر کدام از آنها نقش مهمی در فراهم شدن امکان انجام کارهای مختلف دارند. در ادامه مطلب با متداول ترین حسگرهای مورد استفاده در این دستگاه‌ها و طرز کار آنها آشنا می‌شوید.

شتاب سنج

شتاب سنج، حرکات گوشی را در راستای سیستم مختصات 3 محوره اندازه گیری می‌کند. محور X حرکات عرضی دستگاه را اندازه گیری می‌کند، محور Y حرکات دستگاه را از بالا به پایین اندازه گیری می‌کند (از جمله جاذبه) و محور Z حرکات رو به جلو و عقب را ارزیابی می‌کند.

دستگاه با استفاده از این داده‌ها حرکات را اندازه گیری کرده و شتاب شما را ارزیابی می‌کند. سپس اپلیکیشن از این اطلاعات برای تشخیص جهت، میزان چرخش و سرعت شما استفاده می‌کند. در واقع اپلیکیشن‌های نظارت بر تناسب اندام با همین روش جهت و سرعت گام‌های شما را اندازه گیری می‌کنند.

ژیروسکوپ

ژیروسکوپ، چرخش در راستای سیستم مختصات دستگاه را ارزیابی می‌کند. این حسگر میزان دقیق چرخش بر حسب درجه را در هر ثانیه اندازه گیری می‌کند.

به زبان ساده، شتاب سنج حرکات خطی را اندازه گیری می‌کند و ژیروسکوپ کار اندازه گیری حرکات زاویه‌ای را بر عهده دارد. این دو در ترکیب با هم عملکردهایی مثل چرخش خودکار را ممکن می‌کنند و برای بازی‌های حساس به حرکت مثل Temple Run یا Asphalt 9 کاربرد دارند.

مغناطیس‌سنج

مغناطیس‌سنج جهت دستگاه را بر اساس میدان مغناطیسی زمین اندازه گیری می‌کند. این حسگر برای اپلیکیشن‌های مسیریاب مناسب است چون امکان تشخیص جهت و تنظیم نقشه طبق جهت را فراهم می‌کند.

جی پی اس

جی‌پی‌اس هم مثل مغناطیس سنج حسگری با یک آنتن است که به مسیریابی کمک می‌کند. این حسگر دائماً سیگنال‌های ماهواره‌ای را دریافت می‌کند که به محاسبه مسافت پیموده شده و لوکیشن گوشی کمک می‌کنند.

وقتی سیگنالی دریافت می‌شود، حسگر جی‌پی‌اس یک لوکیشن ثبت می‌کند. با توجه به فاصله زمانی بین دریافت این دو سیگنال، فاصله اندازه گیری می‌شود. اپلیکیشن‌های مسیریاب از جی‌پی‌اس و مغناطیس‌سنج برای تشخیص محل و جهت استفاده می‌کنند.

حسگر نور محیطی

حسگر نور محیطی، شدت نور محیط اطراف دستگاه را اندازه گیری می‌کند. این حسگرها تغییرات نور محیط اطراف دستگاه را شناسایی کرده و شدت آن را ضبط می‌کنند.

اگر قابلیت تنظیم خودکار روشنایی فعال باشد، داده‌های جمع آوری شده از حسگر تشخیص نور به تنظیم سطح روشنایی متناسب با نور محیط کمک می‌کنند. تنظیم خودکار روشنایی یک قابلیت مفید است اما برای تغییر دستی نور می‌توانید این قابلیت را غیرفعال کنید.

حسگر مجاورتی

حسگرهای مجاورتی، اشیای خاصی که نزدیک گوشی قرار دارند را تشخیص می‌دهند. یک مثال خاص از این موضوع، خاموش شدن صفحه گوشی هنگام پاسخ دادن به تماس است. این قابلیت به صرفه جویی در مصرف شارژ کمک کرده و مانع از لمس تصادفی گوشی حین تماس می‌شود.

در این مثال، حسگرهای مجاورتی فاصله بین صفحه و گوش شما را اندازه گیری می‌کنند و وقتی که فاصله به یک حد خاص برسد، صفحه نمایش خاموش می‌شود تا گوش شما با صفحه تماس پیدا نکند.

حسگر‌ هال

حسگر‌ هال (Hall) شبیه به حسگر مجاورتی است اما تغییرات میدان مغناطیسی اطراف دستگاه را شناسایی می‌کند. وقتی این حسگر تغییری در میدان مغناطیسی را تشخیص بدهد، این داده‌ها را به پردازنده ارسال کرده و صفحه نمایش گوشی خاموش می‌شود. از این حسگر برای تشخیص آهنربای درون کاور فلیپ استفاده می‌شود.

وقتی کاور فلیپ را ببندید، آهنربا نزدیک دستگاه قرار داشته و در میدان مغناطیسی اطراف دستگاه اختلال ایجاد می‌کند. این اختلال به دستگاه سرنخ می‌دهد که صفحه نمایش را خاموش کند. وقتی کاور باز باشد، میدان مغناطیسی به حالت عادی برگشته و صفحه روشن می‌شود.

حسگرهای بیومتریک

حسگرهای بیومتریک برای شناسایی افراد از خصوصیات فیزیکی آنها استفاده می‌کنند و برای مقاصد امنیتی طراحی شده اند. هر ویژگی فیزیکی مثل اثر انگشت، عنبیه و چهره در بدن هر فرد متفاوت و منحصربفرد است در نتیجه می‌توان از آنها برای تشخیص هویت استفاده کرد که به ارتقای سطح امنیت کمک می‌کنند.

از جمله حسگرهای بیومتریک موجود در دستگاه‌های موبایل می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• حسگر اثر انگشت: این حسگر برای ایجاد سیگنال‌های الکترونیک بر اساس برآمدگی‌های نوک انگشت، از یک سطح خازنی استفاده می‌کند.
• حسگر عنبیه: این حسگر برای جمع آوری و تشخیص الگوهای عنبیه از نور مادون قرمز نامرئی استفاده می‌کند.

حسگرهای اتمسفری

حسگرهای اتمسفری جنبه‌های مختلف محیط اطراف دستگاه مثل فشار اتمسفری، دمای محیط، رطوبت هوا و غیره را اندازه گیری می‌کنند و عبارتند از:

• دماسنج: این حسگر دمای دستگاه و محیط اطراف آن را اندازه گیری می‌کند.
• فشارسنج: این حسگر فشار هوای اطراف را اندازه گیری می‌کند. وقتی با افزایش ارتفاع فشار هوا بیشتر می‌شود، فشارسنج با مقایسه فشار ثبت شده در گوشی و آمارهای به دست آمده از نزدیک ترین ایستگاه هواشناسی، ارتفاعی که در آن قرار دارید را اندازه گیری می‌کند.
• حسگرهای رطوبت محیط: این حسگرها رطوبت هوای اطراف دستگاه را اندازه گیری می‌کنند.

جمع بندی مطلب

حسگرها باعث هوشمند شدن هر چه بیشتر گوشی هوشمند شما می‌شوند و قابلیت‌های مختلفی به آن می‌دهند. بعضی حسگرها مثل ژیروسکوپ و شتاب سنج قابلیت‌های مختلفی دارند اما بعضی دیگر مثل حسگر هال و نور محیط عملکرد خاص و مشخصی دارند.

در هر صورت اکثر حسگرهایی که در این مطلب معرفی شدند در همه گوشی‌های هوشمند وجود دارند و حسگرها هم مثل هر فناوری دیگری به مرور زمان فشرده تر، کم مصرف تر و قابل اطمینان تر می‌شوند. به این ترتیب شرکت‌ها می‌توانند قابلیت‌های بیشتری را در محصولاتشان پیاده سازی کنند.