حسگرهای گوشی هوشمند شما چگونه کار می‌کنند؟

گوشی‌های هوشمند شاهکار مهندسی هستند؛ به دلیل اینکه انواع و اقسام گجت‌ها را در یک محصول گرد هم آورده‌اند. برخی از جالب‌ترین ویژگی‌های گوشی‌های هوشمند به دلیل حضور طیف متنوعی از حسگرها ممکن می‌شود. اما این حسگرها چه هستند و چه کارهایی انجام می‌دهند؟ چگونه گوشی، قدم‌های شما را می‌شمارد و آن را در اپ آمادگی جسمانی وارد می‌کند؟ آیا GPS از داده‌های گوشی شما استفاده می‌کند؟ کدام حسگر مهم‌تر از بقیه است؟ با دیجی‌کالا مگ همراه باشید تا پاسخ این سوال‌ها را بیابید.

‌

شتاب‌سنج

یکی از بهترین استفاده‌ها از شتاب‌سنج: قرار دادن آواتار کاربر در یک ماشین در اپ اسنپ‌چت

‌

حسگر «شتاب‌سنج» (Accelerometer) یکی از ابزارهای درون گوشی هوشمند است که اجازه می‌دهد این گجت، جهت حرکت را در محورهای مختلف تشخیص بدهد. این حسگر در ردیاب‌های سلامتی هم یافت می‌شود. شمارش قدم‌های کاربر در گوشی، توسط همین شتاب‌سنج‌ها صورت می‌گیرد؛ بدون این‌که نیازی به خرید گجت پوشیدنی جداگانه باشد. همچنین این حسگر جهت قرارگیری گوشی را به نرم‌افزار اطلاع می‌دهد؛ این قابلیت به‌خصوص بعد از ظهور اپ‌های واقعیت افزوده از اهمیت خیلی زیادی برخوردار شده است.

همان‌طور که از نام شتاب‌سنج مشخص است، این حسگر شتاب را اندازه‌گیری می‌کند تا به‌طور مثال در هنگام حرکت، نقشه‌ی اسنپ‌چت بتواند آواتار کاربر را در یک ماشین روی نقشه قرار دهد. علاوه بر این استفاده‌ی مفرح، شتاب‌سنج در انواع و اقسام برنامه‌ها به کار گرفته می‌شود. خود این حسگر از حسگرهای دیگری ازجمله ساختارهای کریستالی میکروسکوپی تشکیل شده است که براثر نیروهای شتاب‌دهنده تحت فشار قرار می‌گیرند. سپس شتاب‌سنج، ولتاژهای برآمده از کریستال‌ها را تفسیر می‌کند تا بتواند سرعت گوشی و جهت آن را تشخیص دهد. از تغییر جهت دادن اپ‌ها از حالت عمودی به افقی گرفته تا نمایش سرعت در هنگام رانندگی، شتاب‌سنج کارکردهای زیادی در گوشی دارد و به همین خاطر، شتاب‌سنج را می‌توان از مهم‌ترین حسگرهای گوشی به‌حساب آورد.

‌

ژیروسکوپ

دقت زیاد ژیروسکوپ در مواقع بازی و گرفتن عکس‌های ۳۶۰ درجه به کار می‌آید

‌

«ژیروسکوپ» (Gyroscope) برای درک جهت قرارگیری گوشی به شتاب‌سنج کمک می‌کند. این حسگر دقت گوشی را بالاتر می‌برد تا مثلا عکس‌های ۳۶۰ درجه تا حد ممکن زیبا و جذاب شوند. هر وقت که مشغول یک بازی رانندگی با موبایلتان هستید و برای کنترل فرمان جهت گوشی را تغییر می‌دهید، به‌جای شتاب‌سنج، این ژیروسکوپ است که وارد عمل می‌شود. به این دلیل که فقط تکان‌های کوچکی به گوشی داده می‌شود و گجت واقعا حرکتی در فضا ندارد.

ژیروسکوپ‌ها فقط در گوشی‌ها استفاده نمی‌شوند. به‌طور مثال، این حسگر در ارتفاع‌سنج هواپیماها برای تشخیص ارتفاع و موقعیت مورداستفاده قرار می‌گیرد. یک استفاده‌ی دیگر برای این حسگر، جلوگیری از تاثیر لرزش دوربین روی تصویر هنگام فیلم‌برداری است. ژیروسکوپ درون گوشی مانند ژیروسکوپ استفاده‌شده در هواپیماهای قدیمی، مکانیکی نیست و از محورهای تراز و دیسک‌های چرخنده در ساخت آن استفاده نمی‌شود. ژیروسکوپ گوشی از نوع میکرو الکترو مکانیکی است که به‌طور خلاصه به آن MEMS گفته می‌شود. این تکنولوژی جدید همان مفهوم ژیروسکوپ‌های قدیمی را در اندازه‌ای کوچک روی مدارهای الکترونیکی پیاده کرده که می‌تواند در یک گوشی قرار بگیرد. آیفون ۴ با استفاده از ژیروسکوپ‌های MEMS در سال ۲۰۱۰، موجب مطرح‌شدن این حسگرها شد. در آن زمان هر موبایلی چنین دقتی را برای جهت‌یابی نداشت، اما امروزه این موضوع به امری عادی بدل شده است.

‌

مغناطیس‌سنج

قطب‌نمای گوشی‌های هوشمند به لطف مغناطیس‌سنج کار می‌کند

‌

سه‌گانه‌ی حسگرهایی که مسوولیت شناسایی موقعیت گوشی را در یک فضای فیزیکی بر عهده دارند، با حسگر «مغناطیس‌سنج» (Magnetometer) کامل می‌شود. در این مورد هم از نام حسگر می‌توان عملکرد آن را حدس زد. این حسگر میدان‌های مغناطیسی را اندازه می‌گیرد و با تغییر میزان خروجی ولتاژ، جهت شمال جغرافیایی را از طریق گوشی به کاربر نشان می‌دهد.

زمانی که اپ‌های گوگل مپس یا اپل مپس را باز می‌کنید، این حسگر مغناطیس‌سنج است که جهت شمال نقشه را مشخص می‌کند. همچنین این حسگر در اپ‌های قطب‌نما مورداستفاده قرار می‌گیرد. مغناطیس‌سنج‌ها می‌توانند فلزهای مغناطیسی را تشخیص بدهند که به همین خاطر، در فلزیاب‌ها هم استفاده می‌شوند. همین قابلیت باعث شده که اپ‌های فلزیاب برای گوشی‌های هوشمند درست شوند. البته این حسگر به‌تنهایی نمی‌تواند عملکردی کاملی داشته باشد. برای همین، مثلا هنگام استفاده از اپ‌های نقشه، این حسگر به کمک داده‌های دریافتی از شتاب‌سنج و GPS می‌تواند موقعیت مکانی و جهت قرارگیری گوشی‌تان را تشخیص دهد.

‌

GPS

موقعیت دقیق موبایل با کمک ماهواره‌های GPS مشخص می‌شود

‌

GPS مخفف Global Positioning System به معنای سیستم موقعیت‌یاب جهانی است. GPS درون گوشی‌های هوشمند، به‌منظور تشخیص موقعیت مکانی کاربر، اطلاعاتی را از تعدادی ماهواره در فضا دریافت می‌کند. GPS از داده‌های گوشی استفاده نمی‌کند، به همین دلیل حتی در صورت از دست دادن سیگنال شبکه‌ی موبایل، می‌توانید موقعیت مکانی خودتان را ببینید؛ هرچند، در این شرایط احتمالا نقشه‌ی موبایل با کیفیت پایین و به‌صورت محوشده به نمایش درمی‌آید.

در حقیقت، کارکرد این حسگر بدین‌صورت است که به چندین ماهواره متصل شده و سپس بر اساس زوایای تقاطع، مکان قرارگیری کاربر را مشخص می‌کند. اگر به دلایل مختلف مانند حضور در محیط داخلی یا ابری بودن هوا این اتصال انجام نشود، قادر به دیدن موقعیت مکانی خودتان نخواهید بود. با وجود این‌که GPS از داده‌های گوشی استفاده نمی‌کند، اما تمام این ارتباطات و محاسبات می‌توانند باتری گوشی را خالی کنند. به همین دلیل در بسیاری از راهنماهای کاهش مصرف باتری عنوان می‌شود که حسگر GPS را خاموش کنید. برای همین معمولا در گجت‌های کوچک‌تر مانند ساعت‌های هوشمند از GPS استفاده نمی‌شود.

البته استفاده از GPS تنها راهکار برای پیدا کردن موقعیت مکانی نیست؛ از فاصله‌ی گوشی با دکل‌های مخابراتی هم می‌توان برای تخمین موقعیت مکانی استفاده کرد. هرچند اگر قصد مسیریابی پیچیده دارید، استفاده از GPS ضروری است. حسگرهای GPS که امروزه در گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شوند، برای تشخیص موقعیت مکانی دقیق‌تر، علاوه بر سیگنال‌های دریافتی از ماهواره‌ها، از داده‌های دیگر همچون سیگنال‌های دکل‌های مخابراتی هم استفاده می‌کنند.

‌

سایر حسگرها

اگر بخواهید، روشنایی صفحه‌نمایش گوشی با کمک حسگر نور محیط به طور خودکار تنظیم می‌شود

‌

حسگرهای زیادی در گوشی‌ها وجود دارند. گرچه شاید اهمیت آن‌ها به‌اندازه‌ی ۴ مورد ذکرشده در این مقاله نباشد. بسیاری از گوشی‌های هوشمند، ازجمله آیفون، از حسگر «فشارسنج» (barometer) بهره می‌برند که می‌تواند فشار هوا را اندازه‌گیری کند. از این حسگر برای تشخیص تغییرات آب‌وهوایی و محاسبه‌ی ارتفاع گجت نسبت به سطح دریا استفاده می‌شود.

«حسگر مجاورت» (proximity sensor) معمولا در کنار اسپیکر مخصوص مکالمه در بالای صفحه‌نمایش گوشی قرار دارد. این حسگر از دو بخش چراغ مادون‌قرمز و «حسگر نور» (light detector) تشکیل‌شده که نزدیک شدن موبایل به گوش یا هر سطحی را تشخیص می‌دهد و در چنین موقعیتی صفحه‌نمایش را خاموش می‌کند. عملکرد این حسگر بدین‌صورت است که یک پرتوی نور را ساطع می‌کند و در صورت برخورد به یک سطح نزدیک، نور مذکور برمی‌گردد؛ البته این نور با چشم انسان قابل رویت نیست.

«حسگر نور محیط» (ambient light sensor) دقیقا همان کاری را می‌کند که انتظارش را دارید. این حسگر نور محیط را بررسی و با توجه به آن، روشنایی صفحه‌نمایش را به‌صورت خودکار تنظیم می‌کند (البته اگر تنظیمات روشنایی صفحه‌نمایش گوشی را در حال خودکار قرار داده باشید).

مانند دیگر قطعات به‌کاررفته در گوشی‌های هوشمند، این حسگرها روزبه‌روز کوچک‌تر و هوشمندتر می‌شوند و مصرف انرژی آن‌ها کمتر می‌شود. اگر دو موبایل قدیمی و جدید GPS داشته باشند، قطعا دقت این سنسور در هردوی آن‌ها یکسان نیست. پیشرفت‌ها و بهینه‌سازی‌های نرم‌افزاری را هم که در نظر بگیرید، به نظر منطقی می‌رسد که گوشی خود را در فواصل زمانی مشخصی با یک مدل به‌روزرتر جایگزین کنید؛ حتی اگر هیچ‌گاه در لیست مشخصات هیچ گوشی هوشمندی در مورد این سنسورها چیزی نبینید.

‌

منبع: Gizmodo