Člověk má pět základních smyslů. U smartphonů je situace složitější – i díky svým senzorům v mnoha ohledech překračují lidské možnosti.
Zrak, sluch, hmat, chuť a čich. Pět základních lidských smyslů, které zná každé školou povinné dítě. Ale jen se mrkněte na Wikipedii a zjistíte, že tím to ani zdaleka nekončí. Člověk má „senzory“, které sledují kyselost krve, vnímáme pohyb, teplotu, gravitační pole, nebo čas a řadu dalších parametrů. Některá zvířata jsou schopná vnímat magnetické či elektrické pole, mechanické vlnění, nebo tepelné záření. Ale jsou to ještě smysly?
Wikipedia: „Smysl je schopnost organismu přijímat určitý druh informací z okolí.“
Podobně nejednoznačné je to u smartphonů. Budeme mezi smysly řadit mikrospínač v tlačítku schopný přeměnit mechanický povel od uživatele na elektronickou instrukci? Asi ne. Budeme sem počítat FM rádio, které přijímá elektromagnetické vlnění a mění jej na zvuk? Možná. Patří sem GPS a spol.? V našem článku ano. A co hodiny?
Je tedy zřejmé, že skupina smartphonových senzorů nemá jasné hranice, navíc s vývojem budou přibývat další. My jsme tímto článkem zkusili zachytit aktuální stav dostupných technologií. Zapomněli jsme na některý senzor? Dejte nám to vědět!
Senzory. Využíváte je každý den a možná o tom ani nevíte. Jako modelový smartphone jsme vybrali Samsung Galaxy S5, který je v počtu „elektronických smyslů“ nadprůměrný, další senzory jsme přidali z jiných zařízení.
1. Akcelerometr
Je základem naprosté většiny smartphonů. Jedná se o senzor, který má gravitaci, tedy vertikálu, jako referenční osu/směr a vzhledem k němu sleduje zrychlení telefonu. Akcelerometr slouží k určení relativní polohy (naklonění) v prostoru. Svá data poskytuje aplikacím, aby mohly určit, zdali je telefon v poloze na šířku či na výšku, případně zdali displej směřuje dolů či nahoru. Pokud telefonem pohybujete do stran, data ze snímače se „zblázní“, pokud telefon necháte ležet na stole, hodnoty se ustálí.
Tyto obrázky slouží pouze k názornému vysvětlení funkce akcelerometru. Na prvním je telefon v klidu, senzor tedy vnímá pouze gravitaci. Na druhém obrázku je telefon nakloněný. Pokud se telefon pohybuje a zrychluje, může být kulička dočasně přilepená i na stropě krabice... (obr.: Robotix.in)
A takhle vypadá schéma skutečného akcelerometru. Je v něm elektroda, která se pohybuje v řádu mikrometrů. ...protože kdo by se vyráběl s krabicí s kuličkou uvnitř. (obr.: ExplainThatStuff.com)
No a takhle to vypadá v praxi. Základní deska Galaxy S5, modře je vyznačen společný modul akcelerometru a gyroskopu.
Smysl akcelerometru je určení polohy vůči zemi. Že se vychýlí i při rychlých pohybech a škubání je už vedlejší a skoro nechtěný efekt. Pohyb má význam snad jen v aplikacích, kde se zatřesením provede nějaká činnost.
2. Gyroskop
Gyroskopu je (na rozdíl od akcelerometru) gravitace „ukradená“. Telefonu poskytuje data o natočení telefonu v prostoru (tedy ve třech osách) vůči výchozímu stavu. Když se telefon nehýbe, gyroskop neposkytuje žádná data. Jakmile se zařízení otáčí, začne gyroskop sypat hodnoty o směru a rychlosti otáčení.
Mechanické gyroskopy fungují tak, že v nich velkou rychlostí rotuje setrvačník, který zachovává svou polohu bez ohledu na to, jak se točí zařízení kolem něj. První obrázek (zdroj: learn.sparkfun.com) opět spíše pro představu, skutečný elektronický MEMS gyroskop vidíte na obrázku druhém. Ten pro změnu pochází z velmi názorného videa, které vysvětluje jeho funkci.
3. Elektronický kompas
Dalším často používaným senzorem je magnetometr. Jedná se o snímač, který detekuje magnetické pole Země a dokáže tak určit světové strany. Právě na něj spoléhají kompasové aplikace ve smartphonech k určení severního pólu a odchylek od něj. Senzor také používají např. aplikace určené k detekci kovu.
Kalibrace a fungování kompasu na hodinkách Samsung Gear S.
Až díky kombinaci akcelerometru, gyroskopu a elektronického kompasu je telefon schopný určit svoji absolutní polohu (neuvažujme teď zeměpisnou polohu na planetě, tu dodá až GPS).
4. Senzor přiblížení
Každý vybavenější smartphone je dnes osazen i proximity senzorem, neboli čidlem přiblížení. To je umístěno v naddisplejové části vedle sluchátkového reproduktoru. Má to svůj dobrý důvod. Čidlo se skládá z infradiody a infra detektoru, jakmile telefon leží na stole nebo jej používáte, není v permanenci, pokud však začnete volat, detekuje čidlo možné odrazy vlastního vyslaného paprsku IR světla.
Senzor přiblížení plní jednoduchou úlohu, při přiblížení telefonu k uchu vypíná displej.
Jakmile telefon přiblížíte k uchu, dojde k odražení IR paprsku od vaší hlavy zpět do IR detektoru, a poté dojde ke zhasnutí displeje a vypnutí dotykové vrstvy. To abyste při hovoru tváří nespouštěli, co nechcete. Zařízení bez senzoru přiblížení se při iniciaci hovoru automaticky zamykají.
Někdy je proximity senzor ještě doplněn o senzor gest, který indikuje různé pohyby dlaní, např. k utlumení hudby, k procházení mezi obrázky nebo k bezdotykovému přijetí hovoru.
Spolu se senzorem přiblížení se někdy hovoří i o senzoru pro gesta, který je pro určen pro bezdotykové ovládání telefonu pohybem dlaní zhruba 10 cm nad displejem. Dlaní lze procházet mezi obrázky, hudbou, poznámkami, případně přijmout hovor nebo rozsvítit displej a zobrazit na něm stavové informace.
5. Senzor intenzity okolního osvětlení
U vybavenějších zařízení je často v permanenci i světelný senzor, tj. senzor okolního osvětlení. Najdeme jej typicky nad displejem a slouží k detekci osvětlení okolního prostředí, v závislosti na čemž může upravovat jas samotného displeje, pokud jej necháte na automatice.
Senzor přiblížení v kombinaci se snímačem okolního jasu, které jsou umístěny v naddisplejové části.
U velmi světlého prostředí je jas nastaven na maximum, v tmavém prostředí je jas displeje naopak utlumen. U Samsungů řady Galaxy čidlo navíc zvlášť měří podíl bílého, červeného, zeleného a modrého světla. Tato data pak dostává režim Adaptivní obrazovka, který vzhledem k nim upravuje odstíny zobrazovaných barev na displeji.
6. Geolokační senzory
Každý správný smartphone dnes má senzor pro určení aktuální geografické polohy. Na mysli máme zejména GPS, který je často integrován v kombinaci s čipem ruského GLONASS. Nesmíme zapomenout ani na přijímače čínského BeiDou, který pracuje v Asijskou-Pacifické oblasti, či evropský Galileo, který je však stále ve vývoji.
GPS čip na desce mobilního telefonu není žádná přerostlá součástka...
Ve spojitosti s GPS a mobilními telefony často hovoříme o tzv. A-GPS neboli o asistované GPS. Ta pro urychlení určení polohy využívá mobilní internet, takže k lokalizaci potřebná data nemusí pomalu stahovat ze satelitů.
7. Barometr
Barometr měří aktuální atmosférický tlak. Ten je důležitým parametrem pro určení nadmořské výšky, která je zase doplňkovou informací pro rychlejší a přesnější fixování vaší GPS pozice.
Bosch BMP180 byl první barometrický senzor, který byl kdy u smartphonů použit. Pyšnil se jím model Google Galaxy Nexus a Motorola Xoom.
8. Teploměr
Termometr je senzor určený k měření teploty, má jej dnes (často i několik) každé chytré zařízení, protože senzor monitoruje interní hardwarové součásti a baterii. Pokud čidla informují o vysoké teplotě, telefon se automaticky vypne, aby nedošlo k jeho zničení.
Měření teploty a vlhkosti v rámci aplikace S Health.
V minulosti jsme zaznamenali pokusy o měření teploty okolí (např. Samsungy Galaxy S4 a Note 3 tato data posílají do aplikace S Health). Nevýhoda při měření je taková, že by měl telefon ležet několik minut v klidu, abyste jej nezahřívali vlastní dlaní. Dále musí být umístěn stranou od ostatní elektroniky, aby jej při vysokém výkonu sama nezahřívala, což by vyústilo v nepřesné měření. Zní to jako banální problém, ale zatím jej nikdo uspokojivě nevyřešil, takže z miliard smartphonů se nejhustší meteorologická síť jen tak nestane.
9. Vlhkoměr
To co pro teploměr platí i pro vlhkoměr. Debutoval u Galaxy S4, objevil se ještě v pár modelech a pak se po něm slehla zem. Čidlo slouží k monitorování vlhkosti okolního prostředí, jeho výstupem je pak vyjádření na stupnici, zdali se uživatel nachází v nastaveném „komfortním rozpětí“ hodnot.
Propojené měření teploty a vlhkosti u Samsungu s Androidem Lollipop.
To je v základu stanoveno podle patřičných norem, ovšem tato komfortní zóna může být i uživatelsky přenastavena. A to platí souhrnně pro teploty i vlhkost okolí.
