سنسورهای جادویی گوشی بیشتر از آن‌چه فکر می‌کنید، کاربرد دارند

گوشی‌های هوشمند امروزه به یکی از بخش‌های جداناپذیر انسان‌ها تبدیل شده که روزبه‌روز با پیشرفت‌های مختلف تکنولوژی، مسیر جدیدی را برای کشف و توسعه بشریت باز می‌کند. این دستگاه‌های کوچک اما تحول‌ساز، تنها از تراشه‌های ریز، مدارهای پیچیده و البته طیف متنوعی از سنسورهای مختلف ساخته شده‌اند.

وقتی به یک گوشی هوشمند نگاه می‌کنید، شاید در نگاه اول بسیار ساده به‌نظر می‌رسد، اما در دل این هیولای تکنولوژی بسیاری از فرآیندها در زمان‌های کمتر از میلی‌ثانیه در حال رخ دادن هستند و سنسورها در این میان، نقش بسیار کلیدی دارند. گوشی‌های هوشمند مدتی است که به حسگرهای مختلف از جمله جی‌پی‌ای مجهز می‌شوند و در طول این سال‌ها هم تعداد زیادی از مدل‌های مختلف با کاربردهای گوناگون به آن‌ها اضافه شده است.

سنسورهای به‌کار رفته در گوشی‌های هوشمند در حال تکامل هستند، هرچند نه با سرعتی بالا اما در طولانی‌مدت می‌توانیم شاهد تحولات عظیمی در کاربرد گوشی‌های هوشمند برای کاربری‌های مختلف باشیم. همان‌طور که اگر به 20 سال گذشته نگاه کنید، متوجه می‌شوید که گوشی‌های هوشمند، تا چه حدی در زندگی انسان نفوذ داشته و این تنها به‌خاطر کاربردهای گوناگونی است که استفاده از سنسورهای پیشرفته‌تر و جدیدتر به ارمغان آورده‌اند.

علاوه‌بر نوآوری برای سنسورهای جدیدتر، شرکت‌های تولیدکننده گوشی‌های هوشمند به دنبال بهبود و ارتقا سنسورهای فعلی هم هستند و این یعنی در آینده با گوشی‌های هوشمند بسیار پیشرفته‌تری مواجه خواهیم بود. برای درک بهتر ارتقا سنسورهای فعلی می‌توان اشاره کرد در حالی که دو گوشی ممکن است دارای سنسور جی‌پی‌اس باشند، حسگر مسیریاب به‌کار رفته در آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد. بنابراین یکی از مواردی که در هنگام خرید گوشی هوشمند باید حتما در نظر داشته باشید، انتخاب گوشی هوشمندی مجهز به سنسورهای ارتقایافته و پیشرفته‌تر است و این یعنی تولیدکننده‌های گوشی‌های هوشمند در این زمینه رقابت شدیدی با هم دارند.

شتاب‌سنج (Accelerometer)

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که گوشی هوشمند شما چگونه تعداد پله‌هایی که در روز بالا می‌روید را محاسبه می‌کند یا چگونه می‌داند که چه زمانی گوشی را به حالت افقی تغییر داده‌اید؟ شتاب‌سنج یا همان Accelerometer، سنسوری است که همه این‌ها (و البته بیشتر از این‌ها) را کنترل می‌کند. این یکی از مهم‌ترین سنسورهای به‌کار رفته درگوشی‌های هوشمند امروزی است.

سنسور شتاب‌سنج، شتاب حرکتی گوشی شما را در سه محور عمودی، افقی و جلو/عقب ارزیابی می‌کند. این سنسور همچنین قادر به درک وضعیت‌هایی مانند لرزش، شیب و سقوط آزاد است و در نتیجه، توانایی محاسبه شتاب در چندین جهت، این سنسورها را برای برنامه‌ها و بازی‌های VR مناسب می‌کند.

شتاب‌سنج با استفاده از فنرهای کوچکی در داخل کار می‌کند که با ایجاد حرکت‌های ظریفی روی یک صفحه، باعث ایجاد تغییر در ظرفیت خازنی آن می‌شود. ظرفیت خازنی به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شده و سپس به «داده حرکتی» یا همان موشن دیتا ترجمه می‌شود.

ژیروسکوپ (Gyroscope)

عملکرد ژیروسکوپ، ارتباط نزدیکی با شتاب‌سنج دارد. با اضافه کردن دقت به آن، عملکرد شتاب‌سنج را بهبود بخشیده و آن را پیشرفته‌تر می‌کند. سنسور ژیروسکوپ می‌تواند موقعیت و حرکت دستگاه، به‌ویژه شتاب زاویه‌ای را به دقت تشخیص دهد. درواقع، این سنسور می‌تواند درک کند که یک دستگاه، چه‌قدر کج شده و چه سرعتی دارد. دقیقا مانند شتاب‌سنج، ژیروسکوپ نیز به چرخش جهت گوشی کمک کرده و امروزه یکی از سنسورهای اصلی و پرکاربرد در بازی‌های واقعیت مجازی یا همان VR است.

به‌طور کل، سنسورهایی مانند ژیروسکوپ و شتاب‌سنج که در کاربردهایی مانند تشخیص حرکتی و موقعیتی دستگاه نقش دارند، امروزه در بخش‌های مرتبطی مانند هدست‌های واقعیت مجازی نقش پرکاربردی داشته و تولیدکننده‌ها هم در تلاش هستند با ارتقا و نوآوری در تکنولوژی آن‌ها، دقت سنسورها را افزایش داده و در نتیجه تجربه کاربری واقعی‌تری را برای افراد فراهم کنند.

ژیروسکوپ با استفاده از یک رینگ چرخان روی یک پایه ثابت کار می‌کند. رینگ روی چرخ به تغییرات حرکتی خود پاسخ می‌دهد، اما محور چرخش را ثابت نگه می‌دارد تا بتواند به دقت تشخیص دهد که چه‌قدر حرکت کرده و در چه جهتی در حال حرکت است.

البته لازم به ذکر است که ژیروسکوپ، از قدیمی‌ترین سنسورها و حسگرهایی است که در زمان‌های گذشته در دریانوردی و هواپیماها به‌خاطر دقت بالا کاربرد داشته و حالا امروزه با ظاهری کوچک‌تر و البته دقتی در حد چندین هزار برابر بیشتر، به گوشی‌های هوشمند راه یافته است.

سنسور مجاورت (Proximity sensor)

احتمالا متوجه شده‌اید وقتی گوشی را حین تماس به گوش خود نزدیک می‌کنید، صفحه‌نمایش آن خاموش می‌شود. راه این عملکرد بهینه گوشی در سنسور مجاورتی به‌کار رفته در آن است. وقتی گوشی شما به سنسور آن نزدیک می‌شود، نزدیکی با یک جسم را سریعا درک کرده و پاسخ خود را با خاموش کردن صفحه‌نمایش برای جلوگیری از مصرف انرژی نشان می‌دهد و همچنین از کلیک‌های تصادفی که ممکن است برنامه‌ای را باز کنید هم جلوگیری می‌کند.

اساس کار این سنسور با ارسال یک پرتو مادون قرمز و منتظر ماندن برای دریافت بازتاب آن از یک جسم است. اگر پرتو دوباره به سنسور برگردد، متوجه می‌شود که یعنی جسمی مانند گوش فرد در مقابل آن قرار گرفته و اقدام مناسب را پاسخ به آن انجام می‌دهد. پاسخ این سنسور هم خاموش کردن صفحه‌نمایش است و در نتیجه، نمایشگر را خاموش می‌کند.

یکی دیگر از کاربردهایی که ممکن است استفاده کرده باشید، در صورتی که گوشی زنگ می‌خورد، اگر روی آن را به طرف پایین برگردانید، صدای زنگ به‌طور خودکار قطع می‌شود؛ البته باید به یاد داشته باشید که تماس ورودی رد داده نشده و تنها صدای زنگ قطع شده است. در این حالت هم سنسور مجاورت، نزدیکی با یک سطح یا جسم را درک کرده و پاسخ مناسب را به این صورت نشان می‌دهد.

جی‌پی‌اس (GPS)

جی‌پی‌اس نیز یک سنسور است. البته عملکرد این سنسور به داده‌های ماهواره‌ای وابسته بوده و به شما اطلاع می‌دهد که کجا هستید، مگر زمانی که شرایط آب‌وهوایی، فعالیت آن را مختل کرده باشند. یک جی‌پی‌اس معمولا از داده‌های چندین ماهواره استفاده کرده و همچنین از تمام آن اطلاعات برای خروجی دقیق‌ترین تخمین موقعیت مکانی کاربر استفاده می‌کند.

یک دستگاه برای تخمین هرچه دقیق‌تر به سیگنال‌های رادیویی حداقل از چهار ماهواره نیاز دارد. پس از جمع‌آوری داده‌ها از چندین برج ماهواره‌ای، سنسور جی‌پی‌اس از یک مفهوم ریاضی به‌نام سه‌لایه‌بندی (trilateration) برای مشخص کردن مکان دقیق برای استفاده می‌کند. با این حال، امروزه به‌لطف توسعه و ارتقا عملکرد ماهواره‌ها و البته سنسورهای جی‌پی‌اس، در پیشرفته‌ترین نوع آن‌ها، حتی در شرایط آب‌وهوایی نامساعد هم می‌توانند تخمینی از موقعیت مکانی کاربر داشته باشند و این تکنولوژی‌ها به‌شدت در کاربردهایی مانند کشتی‌رانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسور نور محیطی (Ambient light sensor)

سنسور نور محیطی، میزان روشنایی محیطی اطراف را اندازه‌گیری کرده و روشنایی گوشی را براساس آن تغییر می‌دهد. البته برای استفاده از این قابلیت، باید تغییر روشنایی گوشی را روی حالت خودکار قرار داده باشید.

این سنسور از یک آشکارساز نوری استفاده می‌کند که میزان نور اطراف و محیطی را اندازه‌گیری می‌کند. این اطلاعات به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شده و روشنایی گوشی را بدین صورت براساس آن، کم یا زیاد می‌کند.

استفاده از حالت خودکار تغییر روشنایی باعث می‌شود تا با متناسب‌سازی نور صفحه‌نمایش، از مصرف بیشتر انرژی جلوگیری کرده و در نتیجه مدت طولانی‌تری می‌توانید از گوشی استفاده کنید.

سنسورهای قابل‌توجه

چندین سنسور دیگر هم هستند که ارزش توجه دارند. سنسور NFC به افراد این امکان را می‌دهد که تنها با نزدیک کردن گوشی‌ به دستگاه فروشنده، هزینه خریدها را پرداخت کنند. این سنسور اطلاعات موردنیاز را هنگام تماس دو دستگاه، از یک گوشی به گوشی دیگر منتقل می‌کند.

سنسور جدید LiDAR (مخفف تشخیص و اندازه‌گیری نور) با ارسال پرتوهای لیزر، فاصله فیزیکی اجسام را در یک فضا اندازه‌گیری می‌کند. این فناوری با استفاده از لیزر، ابعاد دقیق یک محیط را نقشه‌برداری کرده و در تشخیص دقیق ابعاد یک محیط، نقش موثری دارد.

همچنین آهن‌ربا را هم می‌توان به‌نوعی یک سنسور دانست، یا بهتر بگوییم بخشی از یک سنسور مهم به نام مگنتومتر است. این سنسور جهت شمال را تشخیص داده و هنگام استفاده از نقشه‌های موبایل، عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد.