Что такое акселерометр в телефоне. Датчик акселерометра

Современные технологии позволяют человеку в значительной степени прочувствовать превосходство настоящего времени в материализовавшихся мечтах и предположениях прошлого, которые наиболее явно проявляются в столь привычных для нас сегодня устройствах, как мобильные телефоны.

Воплощение фантастики в реальность

Акселерометр в телефоне — что это и для чего он нужен? Именно об этой необходимой функции и пойдет речь в рамках данной статьи. Сегодня никого не удивишь компактными размерами ультратонкого ноутбука или сотового телефона, корпус которого имеет всего лишь несколько миллиметров толщины. Для большинства из нас невероятные технические возможности отдельно взятых электронных устройств - очевидный факт. Сегодня мы, люди, оперируем поистине фантастическими объемами данных, а скорость передачи информации давно преодолела “световую” отметку. Но за этими способностями скрываются вполне объяснимой природы устройства, свойства и функциональность которых зависит только от и уровня примененной технологии. Довольно сложный механизм, измеряющий гравитационное ускорение — акселерометр, нашел свое предназначение в электронных аппаратах. Одним из таких девайсов как раз и стал современный мобильный телефон.

Магия движения

Итак, акселерометр в телефоне — что это за устройство? На этот вопрос существует простой ответ: это датчик, определяющий пространственное положение объекта, в который он внедрен. От того, в каком положении находится устройство, зависит форма и вид отображаемой дисплеем телефона информации. Например, картинка может менять ориентацию относительно осей Х и Y. Вследствие физического воздействия - поворота, удара или встряхивания - функциональный алгоритм может активизировать тот или иной программный процесс. При использовании шагомера или игрового приложения принцип измерения гравитационного ускорения остается неизменным.

Акселерометр в телефоне — что это за устройство и в чем его преимущества?

Универсальность датчика пространственного положения телефона значительно облегчает процесс управления игровым приложением. Пользователь во время игры перемещает девайс относительно двух плоскостей, тем самым воздействуя на общий процесс выполняемой программы. Стоит отметить, что скорость, с которой геймер меняет углы наклона, также имеет математическое значение, которое является фактором необходимой реакции. Безусловно, акселерометр значительно расширил функционал современного мобильника. Благодаря данному устройству ориентации, использование компаса, GPS-навигации и электронных игрушек намного упростилось и стало более удобным.

Обзор "полезностей" пространственного контроллера

Давайте рассмотрим несколько благоприятных моментов при использовании основных функциональных способностей акселерометра:

1. Во время пробежек целесообразно использовать шагомер. Осуществляя контроль посредством данного приложения, вы всегда будете владеть информацией о количестве пройденных шагов, что станет своеобразным стимулом улучшать результат тренировок и качественно влиять на общий ход занятий спортом.

2. Датчик акселерометра в телефоне упраздняет порой сложный, но вместе с тем трудоемкий процесс управления игрой, приближая пользователя к пониманию абсолютного комфорта. Естественные телодвижения позволяют геймеру получить максимум удовольствия. Эффективность воздействия заключается не в силе нажатия или правильно выбранной кнопки, а исключительно зависит от выбора оптимальной амплитуды движения и точности процесса позиционирования. Легкость и непринужденность игрового момента позволяют считать акселерометр неоспоримым преимуществом в управлении игровым сценарием.

3. Когда вам необходимо занять удобную позу, скажем, прилечь на бок, а телефон все также необходим для использования, датчик пространственного положения аппарата перевернет интерфейс девайса, облегчая комфортность восприятия визуально отображаемой информации. Игры с акселерометром, на телефон установленные, сегодня завоевали тотальную популярность не только среди тинейджеров… Замечено, что в кругах более старшего поколения также стала прослеживаться некая тенденция увлеченности приложениями, которые используют пространственную технологию позиционирования.

4. Просмотр видео станет более приемлемым, если экран электронного устройства будет развернут в положение альбомного формата, что также благоприятно отразится на просмотре фотографий, электронной почты или написании не слишком емких сообщений. Работа с графическими таблицами и редактирование статей при использовании функции акселерометра также выражаются в более эффективной отдаче.

Вопрос надежности устройства

Акселерометр в мобильном телефоне становится неотъемлемой частью аппаратных возможностей современного девайса. Относительная простота конструктивных элементов пространственного датчика позволяет отвечать высокому уровню надежности. Посудите сами, технология по определению призвана работать в экстремальных условиях эксплуатации. Авиастроение и космонавтика позволили довести устройство до технического совершенства. Ведь в этих сферах применения технология определения и измерения ускорения пространственного положения объекта является обязательным элементом, обуславливающим ювелирную точность и корректность работы бортовых систем управления. Безусловно, мобильный телефон не является сверхнадежным продуктом. Серийность производства и автоматизация конвейерного процесса изготовления нередко допускает брак.

А что, если?..

Не стоит встряхивать, бить или тереть телефон, если вдруг датчик перестал функционировать. Шаманские танцы с бубном и чтение магических мантр также не окажут желаемого результата. Проблематичную ситуацию, когда не работает акселерометр, можно решить лишь двумя способами:

Программный ремонт (настройка, прошивка и обновление ПО телефона).
Аппаратное восстановление работоспособности пространственного датчика (замена модуля управления, техническое обслуживание).

Причем второй вариант - прерогатива специалистов-электронщиков.

Впрочем, давайте рассмотрим еще несколько немаловажных аргументов в пользу столь важного устройства.

Универсал востребован всегда

Используя специальное приложение “уровень”, можно с легкостью определить ровность стен и откосов или правильность установки карниза. Стоит отметить, что наличие акселерометра в мобильном устройстве позволяет значительно упростить поиск требуемого объекта в пределах населенного пункта, а также окажет неоценимую помощь в походе, когда использование компаса становится жизненно необходимым средством ориентации. Любопытные моменты использования датчика ускорения будут полностью удовлетворены, когда пользователь захочет узнать фактические параметры разгона автотранспортного средства. Опять же, захватывающие гонки, на телефон с акселерометром загруженные из сети Интернет, способны привнести разнообразие и развеять скуку в непредвиденные моменты ожидания. Многогранность использования и широта невероятных возможностей пространственного устройства не могут быть отражены в полном объеме в рамках данной статьи. Поэтому вам еще не раз предстоит почувствовать захватывающее удивление и увлекательный процесс познания масштабного предназначения электронного “вестибуляра”.

В заключение

Так что же такое акселерометр в телефоне? Что это - новая система управления или все-таки прибор для измерения физических параметров? Спешу вас обрадовать: и то и другое. Это еще одно достижение технического прогресса, позволяющее человеку почувствовать дополнительный комфорт и повысить эффективность использования объекта с примененной технологией.

Акселерометр, или же G-sensor — датчик определяющий угол наклона девайса относительно земли. Каждый владелец смартфона пользуется такой функцией, как автоповорот экрана , а любители мобильных игр сталкивались с управлением автомобилем с помощью наклона телефона.

Этот датчик неплохо дополняет функциональные способности смартфона. Вот основной перечень его функций :

Автоматический поворот экрана при смене ориентации смартфона в пространстве.
Управление в играх
Реакция аппарата на конкретные жесты, и проведение определенных операций (изменение музыкального трека, выключение будильника либо отмена звонка). Например, встряхивание телефона, «постукивающие» движения либо поворот телефона экраном вниз.
Распознавание и демонстрирование расположения в пространстве при помощи различных, в том числе и навигационных, программ. Например, компас.
Отслеживание активности человека. Самое распространенное применение — подсчет количества шагов и пройденной дистанции

Принцип работы устройства

Акселерометр, это маленький чип , установленный на плате вашего аппарата. Если объяснить просто, то он состоит из инертной массы, прикрепленной к подвижной , гибкой составляющей части. Эта составляющая крепится к неподвижному элементу. С целью подавления случайных или ненужных микроколебаний инертная масса крепится к демпферу .

В период вращения в пространстве или тряске, встроенная в акселерометр, инертная масса реагирует на инертную силу. Чем выше сила наклона, вращения или тряски, тем сильнее деформируется подвижная часть. После всего этого инертная масса возвращается в исходное положение благодаря гибкой, подвижной составляющей чипа акселерометра.

Датчик замеряет уровень смещения от уровня состояния покоя. Эта информация преобразуется в электросигнал, а потом отправляется на обработку электронике и программному обеспечению. Благодаря предоставленной информации программа способна определить различия в физических изменениях расположения смартфона.
Но это была описана упрощенная модель работы акселерометра. Изготовление мобильны акселерометров требует огромнейшей точности расчетов и пропорций. Вручную создать его нельзя, процесс изготовления автоматизирован и применяется химическая реакция среди различных элементов. Акселерометр позволяет перейти на другой, более удобный уровень управления девайсом и играми.

П еред покупкой планшета мы определяемся с диагональю дисплея, обращаем внимание на начинку, чувствительность сенсорного экрана, а также на надежность и практичность корпуса. Скорее всего, о наличии датчиков мы в этот момент и не задумываемся. Совершенно напрасно, ведь они также важны, поскольку эргономичность работы с планшетом зависит и от них. Независимо от операционной системы (Android, Windows 8, iOS) эти датчики работают с соответствующими программами.

Сенсоры можно условно разделить на три следующие категории: датчики движения, датчики положения и датчики окружающих условий. К первому типу относятся акселерометр и гироскоп, ко второму – магнитометр, GPS и датчик приближения, наконец, к третьему – датчик освещенности. Разберемся в назначении каждого более подробно.

Датчики движения

Акселерометр (Accelerometer)

Термин «акселерометр» произошел от двух слов: латинского accelero – «ускоряю» и греческого metréō - «измеряю». Его еще называют G-сенсором. Наличие этого инерционного датчика в планшете очень важно, так как он позволяет измерить ускорение одновременно в нескольких плоскостях (вдоль осей X, Y, Z). В итоге это поможет определить положение устройства в пространстве, определяя угол его наклона относительно поверхности Земли.

Что дает акселерометр на планшетном ПК? В первую очередь гаджет будет реагировать на поворачивание, попросту говоря, альбомная ориентация будет меняться на книжную и наоборот.

В играх – это один из важных элементов управления, например, с его помощью вы можете координировать траекторию движения. Кроме того, гаджет, в котором есть акселерометр, отлично реагирует на встряхивание или удар. Так, в аркаде Freddy Budgett G-сенсор крайне необходим. Само приложение представляет собой лабиринт, по которому следует провести лягушку. Сложность прохождения в том, что вас ожидают множество ловушек, которые преодолеваются с помощью наклона планшета «вверх-вниз» или поворота «влево-вправо».

Сейчас акселерометр используется в большинстве современных мобильных устройств. Несомненно, он является полезным датчиком, но в то же время и не жизненно необходимым.

Гироскоп (Gyroscope)

Альтернативой акселерометра является гироскоп. Он также является инерционным датчиком, попросту гиродатчиком. Его название произошло от двух древнегреческих слов: γῦρος – «круг» и σκοπέω – «смотрю». Гироскоп – это устройство, которое способно реагировать на изменение углов поворота вокруг трех осей координат X, Y, Z, при этом отслеживание перемещения происходит относительно трех плоскостей одновременно. Иными словами, гироскоп является очень точным акселерометром, определяющим все движения.

Безусловно, этот датчик используется в смартфонах, игровых приставках, а также планшетных ПК. Гироскоп позволяет определить ориентацию устройства в пространстве и связывает эти данные с виртуальным миром. Так, в 3D-играх пользователь, вращая, поднимая или опуская планшет, может управлять игрой. Как уже упоминалось, гироскоп отлично дополняет G-сенсор и, работая вместе с ним, определяет с более высокой точностью положение планшета в пространстве. Впрочем, если в гаджете отсутствует гиродатчик, то не получится существенно улучшить интерактивное управление в игре и процесс не будет более реалистичным.

Для проверки действия данного датчика были взяты планшеты Apple iPad 4 и Google Nexus 7, в которых есть акселерометр и гироскоп. Ниже прилагаются скриншоты из авиасимулятора MetalStorm: Aces, загруженного на «яблочный» гаджет. В этой игре вы сможете почувствовать себя настоящим пилотом, управляющим боевым самолетом во время воздушных сражений. В процессе у вас будет возможность модернизировать ваше оружие, но главное запомнится превосходное управление.

В гонке Real Racing3 также не обойтись без гироскопа. В этой игре вы можете участвовать в чемпионате, соревнуясь с другими участниками. Управление виртуальным автомобилем (наклоны, повороты) захватит вас с первых секунд.

Датчики движения реагируют буквально на любое изменение положения планшета: передвижение, встряхивание, поворот и т.д., поэтому они очень полезны и устройства без них во многом проигрывают.

Датчики положения

Барометр (Barometer)

Наравне с акселерометром, гироскопом и некоторыми другими сенсорами в планшете может встретиться и барометр. Это название возникло от древнегреческих слов βάρος - «тяжесть» и μετρέω - «измеряю». Несомненно, если барометр находится в планшете, то речь здесь идет не о механическом или ртутном устройстве, а об электронном. Этот датчик пригоден для измерения атмосферного давления. Что это дает? Обладая информацией о давлении воздуха, можно спрогнозировать погоду.

Для устройств с таким датчиком предусмотрен ряд приложений. Одним из них является Barometer Pro. Эта программа является, по сути, виджетом рабочего стола, она не только профессионально измеряет атмосферное давление, но и показывает замеры на графике по дням и по часам.

В частности, для планшета Google Nexus 7 подходит сторонняя программа SyPressure (барометр+альтиметр). Изначально при измерении давления мы видим данные в гектопаскалях, но если кликнуть по цифрам, вы получите данные в других единицах измерения. Например, нам привычней воспринимать информацию о давлении в миллиметрах ртутного столба. На скриншотах можно увидеть и те, и другие данные.

Конечно, наличие такого датчика в планшете как барометр, совсем не обязательно, но с ним более интересно и полезно.

GPS (Global Positioning System)

Определить местоположение объекта можно по вышкам сотовой связи, по Wi-Fi и с помощью GPS. Например, приемник GPS полезен тем, что его можно использовать не только для навигации или чтобы определить координаты местности. Так, можно сфотографироваться на отдыхе и, выложив в социальной сети снимок, указать его GPS-координаты (геотеги). Также, зная, где вы находитесь в данный момент, программа поможет просмотреть прогноз погоды данной местности.

Функциональность GPS можно использовать в различных приложениях, таких как My Tracks, TraceMyTrack и подобных им. С помощью этих программ запоминается пройденный пользователем маршрут. Вдобавок учитывается скорость движения, определяется расстояние и потраченное время. Причем после этого схему вашего передвижения можно загрузить и просмотреть на картах. Это особенно полезно для тех, кто бегает по утрам или старается фиксировать уровень своей физической активности.

Зафиксированный в My Tracks и TraceMyTrack маршрут, выданный график скорости и другие данные можно увидеть на сделанных скриншотах.

Магнитометр (Magnetometer)

Это слово произошло от греческого magnetis - «магнит». Датчик измеряет силу магнитного поля вдоль осей X, Y и Z, а также магнитные свойства материалов. Магнитометр можно использовать в качестве металлоискателя. На планшет, в котором предусмотрен такой сенсор, следует установить соответствующее приложение, например, MetalDetector для iOS или Android, после чего поднести гаджет к объекту, который может содержать металл. Если в нем действительно присутствует металл, значение на экране будет значительно увеличиваться.

Для наглядности вы можете увидеть на фотографиях, как реагирует датчик на приближение к штангенциркулю. Результат очевиден – чем ближе металлический предмет к планшету, тем выше показатели и наоборот.

Также магнитному датчику можно найти и другое применение, например, использовать в качестве компаса, чтобы определять стороны света. Чтобы с легкостью ориентироваться на местности, можно запустить сторонние приложения, например, Compass.

Датчик приближения (Proximity Sensor)

Данный сенсор обнаруживает находящийся рядом объект, а точнее фиксирует его приближение, например, к планшету или смартфону без физического контакта. На практике это действует так: во время разговора вы подносите устройство к уху, и в это время отключается подсветка, а сам дисплей блокируется во избежание случайных касаний, например, срабатывания каких-то иконок, функций. Также датчик приближения удобен, когда для планшета используется защитный чехол. При его закрытии планшет попросту засыпает.

Датчики окружающих условий

Датчик освещенности (Light sensor)

Этот сенсор автоматически регулирует яркость экрана, устанавливая наиболее подходящее значение в зависимости от условий освещения вокруг. Если гаджет находится в темном помещении, то яркость дисплея уменьшается, чтобы лишний раз не раздражать глаза. В результате чего можно не только повысить комфорт при работе, но и увеличить время работы от батареи. В то же время при использовании устройства в солнечную погоду, яркость будет выше, для того чтобы информация с экрана была хорошо читаема.

Другие

Датчик отпечатка пальца

Этот сенсор не входит ни в одну категорию, тем не менее, он есть и его можно встретить на бизнес-устройствах. Конечно, планшетов с биометрическим датчиком пока совсем немного, но если он есть в гаджете, то пользователь может спокойно хранить данные, не переживая, что конфиденциальная информация будет украдена конкурентами. Для того чтобы отпечаток пальца стал своеобразным паролем для входа, необходимо системе его точно распознать. Поэтому в первую очередь владельцу устройства нужно провести пальцем в зоне биометрического сенсора, чтобы уникальный узор на поверхности пальца был считан и записан, а впоследствии мог быть сравнен с образцом. Только в этом случае система покажет, совпадает отпечаток с шаблоном или нет, и даст «зеленый свет» зарегистрированному пользователю.

Заключение

В современных планшетах сейчас можно найти большой набор сенсоров, ставший уже стандартным. В него входят акселерометр, гироскоп, а также датчик освещенности. Несколько реже используются сенсор магнитного поля, датчик приближения и даже барометр. Одни незаменимы для игр, другие для комфортной работы. Но все они без исключения полезны. Никто не говорит, что в планшете должны быть все вышеперечисленные датчики, но с ними, поверьте, ваш гаджет станет более функциональным.

Еще несколько лет назад мы и представить не могли, что существуют игры на смартфонах, где управление осуществляется с помощью поворота самого устройства! Сейчас таких игр — великое множество в онлайн-магазинах мобильных приложений, а тогда это казалось чем-то невероятным.

Хотите пример? Это могут быть, скажем, различные автомобильные гонки, которые управляются при помощи отклонения смартфона или планшета в разные стороны, при этом автомобиль поворачивает. Одной из самых известных подобных игр является Asphalt 8:

Внимание, вопрос! Как это возможно? Ответ: это стало возможно благодаря акселерометру.

Что такое акселерометр и как он работает?

Акселерометр — это прибор, который измеряет проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением). Акселерометр позволяет фиксировать даже незначительные изменения ускорения в зависимости от его положения в пространстве.

В смартфоне или планшете акселерометр представляет из себя крайне небольшую деталь, зачастую — чуть больше спичечной головки. Несмотря на это, свои действия он выполняет как и положено.

Где применяется акселерометр?

Как было сказано выше, устройство используется в смартфонах и планшетах. При этом в них его начали устанавливать относительно недавно — вместе с появлением смартфона iPhone, а уже после он начал устанавливаться и в другие мобильные устройства.

Кроме того, акселерометр используется:

В промышленной авиации, где является неотъемлемой частью систем навигации, а также управления летательными аппаратами.

В промышленной вибродиагностике является вибропреобразователем, измеряющим виброускорение в системах неразрушающего контроля и защиты.

В системах управления жестких дисков для активации механизма защиты от повреждений. При ускорении (например, при падении жесткого диска) система «паркует» головки винчестера, тем самым предотвращая их повреждение, а также повреждение данных.

В видеорегистраторах. Здесь акселерометр позволяет различать важные события: резкое ускорение или торможение, столкновение и т.п.

В игровых приставках, а если быть точным — в устройствах управления игровыми приставками. Джойстик может даже не иметь кнопок и управление происходит с помощью его поворотов в пространстве, потряхиваний и т.д.

Зачем нужен акселерометр в смартфоне?

В настоящее время акселерометр используется в смартфонах и планшетах как для нужд операционной системы, так и для работы некоторых приложений, включая игры.

Что касается операционной системы, то благодаря акселерометру происходит поворот экрана на устройстве, когда мы его переворачиваем.

Про игры было сказано чуть выше. Помимо гонок, акселерометр активно используется в казуалках и даже шутерах.

Словом, акселерометр — крайне важный компонент современной мобильной техники, в чем вы только что убедились.

Автоматический поворот экрана, реализованный в современных смартфонах и планшетах, - полезная для многих пользователей функция. Особенно это актуально для геймеров, играющих в развлекательные приложения на мобильных устройствах. При наличии акселерометра очень удобно управлять игрой.
Этот прибор дает возможность использовать смартфон в качестве ватерпаса, устанавливать приложения и проходить в комфортном режиме игры, которые используют данные о положении устройства в пространстве.

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр - прибор для измерения проекции кажущегося ускорения. Это понятие подразумевает разность между настоящим и гравитационным ускорением объекта. Пружина, демпфер, чувствительная масса - три составляющих устройства.

Пружина, прикрепленная к неподвижной поверхности, соединяется с массой. А демпфер, поддерживающий пружину, гасит или предотвращает колебания. Когда объект ускоряется, пружина изменяет форму. И показания акселерометра базируются именно на этих изменениях.

По конструкции измерительное устройство может быть однокомпонентным, двухкомпонентным, трехкомпонентным. Например, два устройства, соединенные в одной системе (двухкомпонентный тип), измеряют положение объекта в двухмерном пространстве.

Применяются эти измерительные устройства в четырех областях:

Системы навигации воздушных суден и ракет базируются на акселерометре и гироскопе.
При создании видеорегистраторов и спидометров для авто тоже используют этот измерительный прибор. С помощью акселерометра спидометры определяют скорость, основываясь на отклонениях чувствительной массы, а видеорегистраторы фиксируют изменение в скорости, повороты, торможение и делают записи в файлы.
Станки, оборудование, производственные линии защищены акселерометрами. Если, например, температура достигает критического значения, с помощью устройства обесточивается питание или меняются параметры работы.
Акселерометры также защищают винчестеры и мобильные устройства (смартфоны, планшеты) от внешнего воздействия. Например, если смартфон падает, акселерометр даст команду магнитной головке и она примет наименее опасное положение. В этом случае минимизируется потеря информации.

Один акселерометр - простой прибор, но компонуясь, может решить множество задач. Есть ли принципиальное отличие измерительных устройств, работающих на смартфонах, планшетах и других современных девайсах?

Акселерометр в телефоне: принцип работы

Приборы для современных мобильных устройств должны быть компактными, поскольку сами девайсы такие. В шестимиллиметровом корпусе должно уместиться множество разнообразных приборов, поэтому их конструкция должна быть максимально миниатюрной, чтобы занимала как можно меньше места. По сути, в мобильных устройствах все детали акселерометра заключены в миниатюрном чипе. Вот так это выглядит на конструкции:

Перегородка, проводники которой разведены в сторону, крепится к стационарному корпусу специальными приставками, позволяющими прибору перемещаться в заданных пределах. Разведенные в сторону проводники, размещенные между контактами, и измеряют проекцию ускорения. Когда они перемещаются между контактами, фиксируется изменение параметров напряженности поля. Это и измеряет прибор.

В чипе все элементы прибора микроскопичны, поэтому физически их обработать нереально. Производятся акселерометры на конвейерах с автоматическим принципом работы и при их изготовлении применяются реакции полиорганосилоксанов с определенными веществами.

Важная информация! При поломке акселерометра обращайтесь только в специализированный сервис-центр.

Зачем акселерометр в смартфоне

Первый акселерометр, отдаленно напоминающий современное устройство, появился в смартфоне Nokia 5500. Хотя и использовался он только как шагомер, но стал моментально популярным. А затем измерительным устройством был оснащен iPhone. Теперь это стандарт смартфонов, планшетов.

Разработчики приложений оценили функциональные возможности акселерометра и стали создавать свои продукты. Вслед за шагомером мобильные устройства оснастили электронным ватерпасом, а затем возможности измерительного прибора стали применяться в ОС и игровых приложениях.

Некоторые служебные программы также используют возможности акселерометра. Например, есть программы, передающие информацию путем столкновения устройств.

Широкое применение прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения, нашел в игровых приложениях. Особенно это актуально при создании мобильных шутеров от первого лица. В играх этого жанра используются возможности акселерометра и гироскопа, устройства, измеряющего изменения углов ориентации объекта относительно ИСО (инерциальной системы отчета). Это позволяет комфортно передвигаться по уровням, управлять и контролировать персонажа.