Czujniki w smartfonach. Czujnik Halla, żyroskop albo akcelerometr – do czego służą?

Robert Koncewicz

4 lata temu, 24 sierpnia 2022

Współczesne smartfony pełne są różnego rodzaju funkcji, których działanie nie byłoby możliwe bez specjalnych czujników. To między innymi dzięki nim smartfon gaśnie po przyłożeniu go do ucha albo obraz zmienia położenie z wertykalnego na horyzontalne (i odwrotnie) podczas obracania telefonu. Ale podobnych rozwiązań jest znacznie więcej. Jakie czujniki montowane są w smartfonach i do czego służą?

Czujniki informujące o położeniu smartfona – żyroskop, akcelerometr, magnetometr

Jak to się dzieje, że smartfon wykrywa zmianę swojego położenia, a następnie obraca ekran? Jak działa kompas w telefonie? Za wszystko to odpowiedzialne są czujniki, które informują o zmianie położenia smartfona. Są to:

Żyroskop – w smartfonie odpowiada za precyzyjne określenie orientacji przestrzennej. W rzeczywistości żyroskop, który znajduje się w smartfonie to mikroskopijne płytki, które wibrują w momencie zmiany położenia, przekazując tym samym odpowiednie dane do czujników. Tym samym telefon jest w stanie określić, wokół której osi został obrócony, jak zmienił się kąt oraz jakiej zmianie uległo jego położenie. Przykładowo pozwala to zapewnić lepszą stabilizację obrazu podczas robienia zdjęć czy nagrywania filmów (aparaty z OIS). Żyroskop jest też niezbędny w wirtualnej rzeczywistości czy w celu oglądania filmów i zdjęć 360°.

Akcelerometr – mierzy przyspieszenie liniowe oraz kątowe. Podstawową funkcją akcelerometru jest automatyczne obracanie ekranu w momencie zmiany położenia smartfona. Dobrze sprawdza się też w grach, które wymagają sterowania ruchem smartfona. Akcelerometr bywa często mylony z żyroskopem, ponieważ ich zastosowanie jest podobne. Pierwszy jednak mierzy własny ruch, a drugi jest w stanie określić położenie czegoś w przestrzeni. Dlatego obydwa te czujniki, chociaż nie mogą być stosowane zamiennie, bardzo dobrze się uzupełniają, zapewniając bardziej precyzyjne dane.

Magnetometr – mierzy poziom oraz kierunek ziemskiego pola magnetycznego. Smartfon, badając odchylenie pola magnetycznego, jest w stanie określić położenie względem kierunków świata, tak samo jak kompas. Magnetometr w smartfonie wykorzystywany jest w nawigacji, ponieważ pozwala to automatycznie obracać mapę w zależności od położenia telefonu.

Pozostałe czujniki w telefonach – czujnik Halla, zbliżeniowy, oświetlenia

Ale to nie koniec listy czujników, które znajdziemy w telefonach. Trzeba też zwrócić uwagę na:

Czujnik zbliżeniowy – zamontowany jest w górnej części smartfona i to dzięki niemu wyświetlacz gaśnie podczas rozmowy. Uniemożliwia to wykonanie przypadkowych gestów po przyłożeniu urządzenia do ucha czy policzka. Czujnik wykrywa obiekt w odległości kilku centymetrów emitując pole elektromagnetyczne.

Czujnik Halla – również pełni funkcję czujnika zbliżeniowego, ale działa z kompatybilnym etui typu smart cover. Po zamknięciu futerału zmienia się natężenie pola magnetycznego (powstaje tzw. efekt Halla), co wyłapuje czujnik i informuje smartfona o tym, że można wygasić ekran, ponieważ jest zasłonięty. Po otwarciu etui wyświetlacz (w zależności od ustawień) automatycznie może się włączyć.

Czujnik oświetlenia – znajduje się najczęściej w górnej, frontowej części smartfona i mierzy poziom natężenia światła. Dzięki temu możliwa jest automatyczna regulacja jasności ekranu.

Skaner LIDAR – technologia, która odpowiada za wykrywanie światła oraz odległości. Obecnie montowany jest jedynie w iPhone’ach w wersji Pro. Skaner umiejscowiony jest w wysepce z aparatami i za pomocą światła laserowego mierzy odległość pomiędzy urządzeniem a wykrytymi obiektami. iPhone’y, które posiadają LIDAR, wykorzystują tę technologię między innymi do szybszego ustawiania ostrości obrazu, kiedy światło otoczenia jest słabe.

Czujniki, które sprawdzają warunki atmosferyczne

W smartfonach montuje się także termometry – mierzą temperaturę określonych podzespołów, by chronić smartfon przed przegrzaniem. Jeśli temperatura jest za wysoka, wtedy telefon może się całkowicie wyłączyć lub dezaktywować niektóre funkcje. Termometr nie służy więc do mierzenia temperatury z otoczenia – informacje o pogodzie pobierane są z internetu.

Barometr, jeśli znajduje się w telefonie, wspiera GPS, zbierając dodatkowe dane wysokościowe na podstawie zmian ciśnienia atmosferycznego. Niektóre smartfony wbudowane mają również higrometry, z których najczęściej korzystają serwisanci, ustalając czy urządzenie zostało wcześniej zalane (gdyby użytkownik chciał ukryć ten fakt, wysuszając smartfon przed wysyłką do reklamacji).

Na koniec – czujnik jakości powietrza – rzadkość w wyposażeniu smartfonów, a mają je MyPhone’y, które to stworzone są do pracy w ciężkich warunkach. Czujnik, znajdujący się w tych telefonach, mierzy stężenie lotnych związków organicznych (TVOC) oraz tlenku węgla (CO2). Nie potrafi jednak wykazać poziomu szkodliwych pyłków, jak PM2,5 czy PM10.

Najczęściej spotykane czujniki w telefonach

Standardem w niemal wszystkich smartfonach jest żyroskop, akcelerometr, magnetometr oraz czujniki oświetlenia i zbliżenia. Nieco rzadziej stosuje się czujnik Halla, choć również nie jest to wyposażenie ponad normę. Termometr, barometr czy higrometr służą głównie celom diagnostycznym czy wspierają niektóre pomiary. LIDAR to technologia, którą poszczycić mogą się jedynie iPhone’y, a czujnik jakości powietrza oferują MyPhone’y.