به این فکر کردید که موبایل شما چطور نور را تشخیص می‌دهد و روشنایی صفحه را تنظیم می‌کند؟ یا اینکه چطور تعداد قدم‌های شما را می‌شمارد؟ پاسخ، در سنسور گوشی (Sensor) است. سنسور یا حسگر قطعات سخت‌افزاری کوچکی هستند که در داخل گوشی قرار داده می‌شوند تا قابلیت‌هایی فراتر از یک تلفن معمولی پیدا کنند. در این مقاله از مجله لیپک قرار است به شما بگوییم که سنسور گوشی چیست، سنسور گوشی کجاست و هر گوشی هوشمند، چند حسگر و با چه کاربردهایی دارد.
سنسور گوشی چیست؟
سنسور دستگاهی است که تغییرات محیط اطراف را شناسایی و بررسی می‌کند و آن داده‌ها را به سیستم‌عامل یا پردازنده ارسال می‌کند. سنسورها که حسگرهای ماشینی هستند، داده‌هایی را که به منظور دریافت آنها تولید شده اند را حس کرده و جمع‌آوری می‌کنند. هدف نهایی سنسورهای گوشی، تجربه کاربری بهتر و جامع‌تر با استفاده از یک دستگاه می‌باشد.
سنسورها در انواع و کاربرد مختلفی در گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شوند که به سه دسته اصلی تقسیم شده و هر دسته شامل چندین سنسور می‌باشد:
- سنسورهای حرکتی (Motion Sensors): حسگرهای حرکتی گوشی سنجش حرکت مبتنی بر سه محور (طول، عرض و عمق یا X,Y,Z) مانند نیروهای شتاب و نیروهای چرخشی اندازه‌گیری می‌کنند. سنسورهای حرکتی شامل حسگرهای شتاب‌سنج، گرانش و سنسورهای ژیروسکوپ می‌باشد.
- حسگرهای محیطی (Environment Sensors): سنسورهای محیطی، پارامترهای محیطی مانند فشار هوا، دما، نور، رطوبت، تلفات حرارتی و … را اندازه‌گیری می‌کنند. این دسته از سنسورهای گوشی شامل سنسور فشارسنج، نورسنج و دماسنج می‌باشد.
- سنسورهای موقعیت (Position Sensors): این حسگرها موقعیت فیزیکی دستگاه را اندازه‌گیری می‌کنند؛ مثل اینکه گوشی در حالت افقی یا عمودی قرار دارد. سنسورهای این دسته شامل سنسورهای جهت‌یابی و مغناطیس‌سنج می‌شود.
انواع سنسور گوشی
لیست کامل سنسورهای گوشی را در زیر مشاهده کرده و سپس در ادامه، توضیحات هر کدام را مطالعه کنید.
- سنسور شتاب‌سنج
- سنسور نور محیط
- سنسور دمای محیط
- سنسور رطوبت هوا
- سنسور فشارسنج
- سنسور اثر انگشت
- سنسور ژیروسکوپ
- سنسور تشعشع مضر
- سنسور مغناطیس‌سنج
- سنسور NFC
- سنسور مجاورت
- سنسور گام‌شمار
- سنسور‌هال
- سنسور موقعیت‌یاب
- سنسور IR Blaster
- سنسور CMOS تصویر
- سنسور تشخیص زاویه
سنسور شتاب‌سنج (Accelerometer Sensor)
شتاب‌سنج حرکت مبتنی بر محور را تشخیص می‌دهد و تغییرات حرکتی گوشی را با توجه به محور Y ،X و Z (افقی، عمودی و در عمق) حس می‌کند. شتاب‌سنج، مهم‌ترین سنسور هر گوشی هوشمند است و اگر گوشی خود را به حالت افقی بچرخانید، تمام نمادهای موجود در صفحه نیز به حالت افقی منتقل می‌شوند که این امر، از کاربردهای حسگر شتاب‌سنج محسوب می‌شود.
امروزه بسیاری از اپلیکیشن‌های دوربین ویژگی‌های مبتنی بر جهت‌گیری خاص مانند حالت پرتره یا حالت پانوراما را ارائه می‌کنند، همچنین وقتی عکس‌ها را در حالت عمودی یا افقی می‌بینید، متفاوت به نظر می‌رسند که همه این ویژگی‌ها براساس وجود سنسور شتاب‌سنج است.
حسگر نور محیط (Ambient Light Sensor)
روشنایی خودکار صفحه شما به دلیل این سنسور کار می‌کند. حسگر نور محیط، نور محیط اطراف شما را تشخیص می‌دهد و داده‌ها را به سیستم‌عامل ارسال می‌کند و سپس براساس آن داده‌ها، سیستم‌عامل گوشی، روشنایی صفحه‌نمایش گوشی را تنظیم می‌کند. نوع دیگر سنسور نور، سنسور Camera light sensor نام دارد که در برخی گوشی‌های اندرویدی بیشتر استفاده می‌شود. سنسور نور دوربین، تصویرگری است که نور مرئی (400 تا 700 نانومتر) را جمع‌آوری و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند؛ سپس آن اطلاعات را برای ارائه تصاویر و ویدئو سازمان‌دهی می‌کند.
سنسور دمای محیط (Ambient Temperature Sensor)
سنسور دما برای تشخیص دمای اطراف محیط شما استفاده می‌شود. این یک سنسور، استانداردی برای همه گوشی‌ها نیست و فقط برخی از گوشی‌های جدید یا پرچمدار دارای سنسور دما هستند. سنسور دما می‌تواند تغییرات دما در هوای بیرون و در داخل گوشی را تشخیص دهد. ردیابی دمای داخلی گوشی و باتری باعث می‌شود اگر دمای یک قطعه خاص در گوشی بیش از حد بالا باشد، برای جلوگیری از آسیب رساندن به گوشی، دستگاه خاموش شده یا هشدار داده شود.
سنسور رطوبت هوا (Air Humidity Sensor)
سنسور رطوبت هوا برای تشخیص رطوبت اطراف محیط شما استفاده می‌شود. این سنسور در برخی از برنامه‌های تناسب اندام پیشرفته کمک می‌کند.
سنسور فشارسنج (Barometer Sensor)
فشارسنج برای تشخیص فشار اتمسفر استفاده می‌شود، همچنین می‌تواند فاصله از سطح دریا را تشخیص دهد. به طور کلی فشارسنج دو کار انجام می‌دهد:
- به GPS کمک می‌کند تا موقعیت مکانی شما را به دقت تشخیص دهد.
- گوشی می‌تواند به شما کمک کند تا بسیاری از فعالیت‌های تناسب اندام مانند ردیابی پیاده‌روی و … را تشخیص دهد.
حسگر اثر انگشت (Finger Print Sensor)
قابلیت امنیتی گوشی‌های هوشمند با سنسور اثر انگشت تکمیل می‌شود. این سنسور با ثبت انگشت کاربر در بار اول، نقشه ای از اثر انگشت را ایجاد می‌کند تا پس از لمس مجدد، اثر انگشت را با نقشه ثبت شده تطبیق دهد. در حال حاضر گسترده‌ترین نوع این سنسور، سنسورهای اثر انگشت خازنی هستند اما حسگرهای اثر انگشت اولتراسونیک محبوبیت بیشتری پیدا کرده‌اند. سنسور اثر انگشت اولتراسونیک مانند حسگر اثر انگشت نوری عمل می‌کند اما تحت تأثیر عرق یا روغن قرار نمی گیرد و اثر انگشت را سریع‌تر تشخیص می‌دهد.
سنسور ژیروسکوپ (Gyroscope Sensor)
سنسور ژیروسکوپ (Gyro sensor) نسخه پیشرفته شتاب‌سنج است. شتاب‌سنج حسگر حرکتی مبتنی بر محور را تشخیص می‌دهد، ژیروسکوپ با شتاب‌سنج کار می‌کند و هر درجه از تغییرات جهت را تشخیص می‌دهد. وقتی عکس‌های 360 درجه یا پانوراما می‌گیرید، حسگر ژیروسکوپ تغییرات جهت‌گیری را حس می‌کند و عکس‌ها را در هر درجه می‌گیرد.
سنسور تشعشع مضر (Harmful Radiation Sensor)
سنسور شناسایی تششعات مضر بسیار کمیاب است و به طور خاص برای برخی افراد طراحی شده است. این سنسور برای تشخیص تشعشعات مضر در محیط اطراف استفاده می‌شود. نوع دیگر این سنسور، سنسور UV است که بیشترین کاربرد آن در زمینه ورزش و سلامت است و کمک می‌کند میزان تشعشعات موجود در محیط را شناسایی کنید.
سنسور مغناطیس‌سنج (Magnetometer Sensor) یا سنسور قطب‌نما
مغناطیس‌سنج مانند یک قطب‌نما در گوشی، میدان‌های مغناطیسی را اندازه‌گیری می‌کند. هنگام استفاده از Apple Maps یا Google Maps، مغناطیس‌سنج جهت نقشه و شمال را مشخص می‌کند.
سنسور NFC
تکنولوژی NFC یکی از سریع‌ترین فناوری‌های رو به رشد در گوشی‌های هوشمند است. حسگر NFC یا حسگر ارتباط میدانی نزدیک (Near Field Communication) نوعی فناوری است که به وسیله آن، دو دستگاه الکترونیکی می‌توانند با قرار گرفتن در فاصله چهار سانتی‌متری از یکدیگر، با هم ارتباط برقرار کنند. به کمک این ارتباط، دو دستگاه می‌توانند به سرعت داده‌های رمزگذاری شده مانند جزئیات پرداخت را برای یکدیگر ارسال کنند. برای اطلاعات کامل‌تر، مقاله فناوری NFC چیست؟ را مطالعه کنید.
حسگر مجاورت گوشی (Proximity Sensor)
سنسور مجاورت یا نزدیکی، وجود سایر اشیاء نزدیم گوشی را تشخیص می‌دهد. به عنوان مثال هنگامی که این سنسور، فاصله بین سنسور و گوش یا دست شما را در حین تماس تشخیص دهد، صفحه‌نمایش گوشی به طور خودکار خاموش می‌شود. معمولاً حسگر مجاورت در بالای صفحه گوشی قرار دارد و نور مادون قرمز از طریق این سنسور جریان می‌یابد. هنگامی که هر جسم فیزیکی با این نور تماس پیدا می‌کند، آن را تشخیص داده و نسبت به آن واکنش نشان می‌دهد.
نوع جدیدتر سنسور مجاورت که در گوشی‌های جدید استفاده شده است، حسگر مجاورت مجازی (Virtual proximity sensor) نام دارد. حسگر مجاورت مجازی سخت‌افزار ندارد و از ژیروسکوپ و شتاب‌سنج برای تشخیص زمانی که گوشی به سمت گوش بلند می‌شود، استفاده می‌کنند.
سنسور گام‌شمار (Pedometer Sensor)
سنسور گام‌شمار، نسخه پیشرفته شتاب‌سنج است و بیشتر برای ردیابی گام‌های شما استفاده می‌شود. این قابلیت توسط شتاب‌سنج هم قابل انجام است اما نتایج حاصل از سنسور گام‌شمار بسیار دقیق‌تر خواهد بود
سنسور‌هال (Hall)
سنسور‌هال بیشتر در تبلت‌ها استفاده می‌شود اما برخی گوشی‌های دارای صفحه نمایش بزرگ هم از آن استفاده می‌کنند. اگر از قاب فلیپ‌کاور برای گوشی (یا تبلت) خود استفاده می‌کنید، زمانی که جلد قاب را باز می‌کنید، بدون فشار دادن دکمه‌ای، نور صفحه و گوشی به‌طور خودکار روشن می‌شود و وقتی آن روکش را ببندید، نور خاموش می‌شود.
سنسور موقعیت‌یاب (GPS position)
ماژول GPS در گوشی از موقعیت لحظه‌ای ماهواره‌ای برای ناوبری، مکان‌یابی، اندازه‌گیری سرعت و محاسبه فاصله استفاده می‌کند. اطلاعات بیشتر را در مقاله تکنولوژی GPS چیست؟ مطالعه کنید.
سنسور IR Blaster
سنسور IR Blaster تقریباً در تمام گوشی‌های شیائومی وجود دارد و برخی برندهای دیگر نیز از آن استفاده می‌کنند. از این سنسور برای کنترل وسایل الکترونیکی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، اگر در گوشی شما حسگر IR Blaster وجود داشته باشد می‌توانید تلویزیون، کولر یا هر دستگاه الکترونیکی دیگری را از موبایل خود کنترل کنید.
سنسور CMOS تصویر (CMOS image)
سنسورهای تصویر که در دوربین‌های دیجیتال و تلفن‌های همراه امروزی تعبیه شده‌اند، عمدتاً از فناوری CCD (دستگاه همراه با شارژ – charge coupled device) یا CMOS (نیمه‌رسانای اکسید فلزی مکمل – Complementary metal oxide semiconductor) استفاده می‌کنند. هر دو CCD و CMOS دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که به عنوان «چشم‌های الکترونیکی» عمل می‌کنند. در حالی که هر دوی آنها از فتودیود استفاده می‌کنند اما از نظر فرآیند تولید و روش بازخوانی سیگنال متفاوت هستند.
دو عملکرد اصلی سنسور CMOS عبارت است از بازخوانی آرایه پیکسل و تبدیل سیگنال‌های پیکسل آنالوگ به یک جریان داده دیجیتال خروجی. سنسور تصویر محدودیت‌هایی از نظر سرعت، قدرت و اندازه دارد. سنسورهای CMOS برای ایجاد تصاویر در دوربین‌های دیجیتال، دوربین‌های فیلمبرداری دیجیتال و دوربین‌های مداربسته دیجیتال استفاده می‌شود. CMOS را می‌توان در تلسکوپ‌های نجومی، اسکنرها و بارکدخوان‌ها نیز استفاده کرد.
سنسور تشخیص زاویه (Angle Sensor)
سنسور تشخیص زاویه مخصوص گوشی‌های تاشو طراحی شده است. این سنسورها تشخیص دقیق زاویه در کنار لولا را انجام می‌دهند که برای گوشی‌های تاشو بسیار مهم است. با استفاده از فناوری حسگر‌هال، این سنسورها زاویه کم‌مصرف دارای قابلیت wake on-change برای روشن/خاموش شدن دقیق خودکار هنگام باز و بسته شدن تلفن را برعهده دارند.
منابع: medium.com | geeksforgeeks.org | utmel.com