سنسور های موبایل خود را بشناسید؛ چه هستند و چگونه کار میکنند؟

سنسور های موبایل را بهتر درک کنیم، اسمارت فونی که در دست دارید یک شاهکار مهندسی است. مجموعه‌ای از چندین گجت هوشمند در داخل این دستگاه کوچک تعبیه شده که بخش اعظم این شاهکار به مدد طیف گسترده حسگرهای موجود در آن است. اما سنسور های موبایل چه هستند و واقعا چگونه کار میکنند؟ با این مطلب همراه نت نوشت باشید تا بدانید که سنسور های موبایل خود را بشناسید؛ چه هستند و چگونه کار میکنند؟

    موبایل شما چگونه تعداد گامهایتان را میشمارد و سپس در اپلیکیشن تناسب اندام، مقدار آن را بروزرسانی و نمایش میدهد؟ آیا سنسور gps از دیتای گوشی استفاده میکند؟ کدام یک از سنسورها بایستی در گوشی بعدی شما وجود داشته باشند؟ اینها سوالاتی است که در پایان این پست به پاسخ هم آنها خواهید رسید. با ما همراه باشید.

شتاب سنجها، تغییر موقعیت گوشی، حرکت آن، جهت حرکت، میزان سرعت و شتاب را با استفاده از تغییرات ولتاژی و بر مبنای بردارها اندازه گیری میکنند. به عنوان مثال وقتی با تکان دادن گوشی امتیاز جمع میکنید، و یا برنامه‌ای نصب کرده‌اید که به محض برداشتن گوشی آژیر بزند در حال استفاده از سنسور شتاب سنج هستید. دقیقا بر همین اساس نرم افزارهای تناسب اندام و پیگیری وضعیت سلامتی تعداد گامهای شما را شمارش و در داخل برنامه بروزرسانی و نمایش میدهند. این سنسور شما را از خریدن گجتهای پوشیدنی تا حد زیادی بی‌نیاز میکند.

همانطور که از نام آن مشخص است، شتاب سنج حسگری است که برای سنجش شتاب مورد استفاده قرار میگیرد. بنابراین زمانی که رانندگی میکنید، اپلیکیشن snapchat میتواند با استفاده از این سنسور عکس یک خودرو را در موقعیت فعلی شما بر روی نقشه نمایش دهد.

شتاب‌سنج خود از چندین سنسور دیگر تشکیل شده که شامل میکروسازه‌ای جهت درک نیرو و جهت شتاب در هر یک از محورهای مختصات است. شتاب سنج با تفسیر میزان ولتاژ خروجی این میکروسازه قادر به سنجش میزان سرعت و جهت حرکت گوشی شما خواهد بود. از تشخیص حالت افقی و عمودی گوشی و تغییر خودکار جهت صفحه تا نمایش سرعت فعلی شما در حین رانندگی، در حدود وظایف این سنسور است که به خوبی نقش ایفا میکند.

ژیروسکوپ به همراه شتاب‌سنج کمک میکند تا موقعیت فضایی و جهت گوشی در فضای سه بعدی به درستی درک شود. این سنسور برخلاف شتاب سنج قادر است تا موقعیت و جهت گوشی را در فضایی ۳۶۰ درجه درک کند. اپلیکیشنهای نجومی که با نشانه گرفتن به سوی آسمان موقعیت و اطلاعاتی در مورد اجرام آسمانی در اختیار شما قرار میدهند دقیقا از قابلیتهای این سنسور بهره میبرند.

وقتی در حال انجام یک بازی ریسینگ هستید و با خم و راست شدن گوشی در طرفین، ماشین را در داخل جاده هدایت میکنید در واقع در حال استفاده از ژیروسکوپ هستید و نه شتاب سنج چرا که در اینجا تغییر زیادی در محل گوشی نمیدهید بلکه شیب قرارگیری آن را تغییرات اندکی میدهید که این دقت عمل در محدوده توانایی‌های ژیروسکوپ است.

اگرچه ژیروسکوپ یکی از مرسوم‌ترین سنسورهای مورد استفاده در اسمارت‌فونها است ولی مختص آن نیست. این سنسور در ارتفاع سنج داخل هواپیما برای تعیین ارتفاع آن از سطح زمین و موقعیت هواپیما در فضا نقشی اساسی دارد. همچنین در لرزش‌گیر دوربینها معمولا از ژیروسکوپ استفاده میشود. به عنوان مثال اپلیکیشن Google Motion Stills از همین سنسور جهت تثبیت تصاویر و از بین بردن لرزش آنها بهره میبرد. همچنین در هنگام تهیه تصاویر پانوراما ۳۶۰ درجه در حال استفاده از توانایی‌های این سنسور هستید.

ژیروسکوپ بر خلاف شتاب‌سنج که ساختاری الکتریکی دارد، از ماهیتی مکانیکی برخوردار است، البته در گوشی‌ها برخلاف مدلهای رایج چرخ و وزنه‌ای که احتمالا در سیستم ناوبری هواپیماهای قدیمی دیده‌اید، از مدل بسیار کوچکتری تحت عنوان MEMS که سرنام Micro-Electro-Mechanical Systems میباشد استفاده میشود. این ساختار میکرو الکترومکانیکی به دلیل اندازه کوچک خود به راحتی بر روی بردهای الکترونیک گجت های دیجیتال همانند اسمارت‌فونها قابل جاسازی است.

در دنیای اسمارت‌فونها، اولین ژیروسکوپ MEMS در سال ۲۰۱۰ توسط اپل بر روی آیفون۴ به کار گرفته شد. در آن زمان چرخش خودکار صفحه آن هم با دقت بالا همانند یک رمان باور نکردنی، موضوعی شگرف و عجیب بود که به لطف این کار اکنون تقریبا در تمامی تلفنهای هوشمند از این قابلیت استفاده میکنیم.

مغناطیس‌سنج آخرین سنسوری است که در کنار دو حسگر دیگر، تکمیل کننده کار موقعیت‌یابی گوشی در فضای فیزیکی است. این حسگر از طریق تفاوت در سطوح ولتاژ خروجی، قادر است میدانهای مغناطیسی را تشخیص دهد و به شما بگوید شمال مغناطیسی‌ کجاست.

هنگامی که در گوگل‌مپ و یا اپل‌مپ حالت قطب‌نما را فعال و  یا غیرفعال میکنید در واقع تاثیر سنسور مغناطیس سنج بر روی جهت‌یابی نقشه را فعال و یا از کار انداخته‌اید. این حسگر در نرم‌افزارهایی همچون جهت‌یابها، قطب‌نماها، قبله‌یابها و … کاربرد دارد.

مغناطیس‌سنج همچنین قادر به تشخیص فلزات نیز هست، دقیقا به همین دلیل است که برخی از اپلیکیشنهای فلزیاب را میتوانید در استورها مشاهده کنید، البته از آنجایی که کاربرد اصلی این سنسور در تشخیص شمال مغناطیسی است و نمیتوان از این سنسور انتظار یک فلزیاب قدرتمند که از فاصله چند متری شروع به بوق زدن کند را داشت، اکثر برنامه‌های فلزیاب و یا ابزارهایی که بدین منظور بر روی مارکتها مشاهده میکنید کاربرد عملی ندارند و صرفا جهت سرگرمی منتشر شده‌اند.

قابل ذکر است این حسگر در نقشه‌ها به صورت مستقل استفاده نمیشود بلکه برای افزایش کاربردپذیری آن در کنار سایر سنسورهای شتاب‌سنج و جی‌پی‌اس به کار گرفته میشود تا موقعیت فعلی شما را بر روی نقشه نمایش دهد و دقیقا همراه شما در داخل جاده مسیریابی کند. این سه سنسور تجربه خوشایندی را در هنگام کار با نقشه‌ها و سیستمهای ناوبری برای شما به ارمغان می‌آورند.

و در پایان gps (با gprs که برای اتصال به اینترنت است، اشتباه نگیرید!) که همه با نام آن آشنا هستیم. سنسوری که بدون وجود آن بسیاری از عملکردهای مهیج اسمارت‌فونها در دسترس ما نبود. جی‌پی‌اس یا سامانه موقعیت‌یاب جهانی مجموعه‌ای از ۲۴ ماهواره است که در فاصله ۲۴ هزار مایلی از سطح دریا در مدار زمین در حال گردش هستند. این ماهواره‌ها که با سرعت تقریبی ۷۰۰۰ مایل بر ساعت در حال حرکت هستند، هر ۱۲ ساعت یکبار یک دور کامل بدور زمین میگردند.

گیرنده‌های جی‌پی‌اس همانند گوشی‌ای که در دست دارید (البته اگر فاقد سنسور gps نباشد) قادر هستند با دریافت اطلاعاتی که مدام از سوی این ماهواره‌ها به زمین مخابره میشود و انجام محاسباتی هندسی، محل دقیق شما را بر روی زمین پیدا کنند.

در واقع گیرنده، مدت زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه و بعد از تکرار این عمل با چند ماهواره دیگر (حداقل سه ماهواره) محل نسبتا دقیق شما را مشخص میکند. بدیهی است که اگر گیرنده به دلایلی همچون پوشش سنگین ابرها و یا در فضاهای مسقف قادر به ارتباط با ماهواره‌های مذکور نباشد، امکان دریافت سیگنالها و به دنبال آن نمایش موقعیت شما فراهم نخواهد بود.

نکته جالب اینجاست که این سنسور برخلاف تصور بسیاری از افراد هیچ گونه مصرف دیتایی در پی نخواهد داشت. البته به شرطی که حالت agps را فعال نکرده باشید. در قسمت تنظیمات جی‌پی‌اس گوشی‌تان، بر اساس دقت مورد نظر و یا صرفه‌جویی در مصرف باتری میتوانید حالت مدنظر خود را انتخاب کنید. شما میتوانید با پذیرش دقت و سرعت پایینتر حالت ضعیف را انتخاب کنید که در این حالت هیچگونه مصرف دیتایی نخواهید داشت و گوشی صرفا با ماهواره‌ها موقعیت شما را پیدا میکند.

توصیه میکنیم gps را بر روی دقیقترین حالت قرار دهید چرا که مصرف دیتای آن بسیار ناچیز است و در واقع نگرانی اصلی شما بایستی مصرف باتری باشد و نه دیتا!، به همین دلیل بسیاری از راهنماهای صرفه جویی مصرف باتری پیشنهاد میکنند در مواقع غیر ضروری gps را خاموش کنید تا باعث تخلیه سریع باتری نشود.

البته gps تنها راه تعیین موقعیت مکانی بر روی گوشی‌های هوشمند نیست، شبکه سلولی تلفن‌همراه و فاصله تا دکلهای مخابراتی نیز میتواند تقریبی مناسب برای یافتن ناحیه فعلی شما باشد. امروزه اکثر جی‌پی‌اس ها برای افزایش دقت محاسباتی از ترکیب این روشها یعنی خود ماهواره‌های gps، سیستمهای موقعیت یابی WiPS، قدرت سیگنال‌دهی در شبکه سلولی موبایل و … استفاده میکنند.

ناگفته نماند سنسورهای دیگری همچون حسگر تشخیص اثر انگشت، سنسور قدم‌شمار، حرارت‌سنج، نورسنج، فشارسنج، مجاورت و حتی موارد عجیبی مانند سنسور تشخیص تشعشعات مضر نیز در بعضی از گوشها وجود دارد ولی از آنجایی که این حسگرها کمتر در بین اسمارت‌فونها رایج هستند، فقط موارد مهم و کاربردی‌تر آن بیان شد. امیدواریم لذت برده باشید.

در این مطلب با مجموعه مهمترین سنسور های موبایل های هوشمند کنونی آشنا شدیم، اگر راجع به سنسور های تعبیه شده در دستگاه تان سوالی داشتید در قسمت کامنت ها با ما در میان بگذارید.