Làm thế nào để điện thoại của bạn biết khi nào để xoay màn hình?

Bạn đang xem video trên YouTube ở chế độ dọc và màn hình không đủ. Để giải quyết vấn đề này, bạn đã làm những gì mà bất kỳ người nào có điện thoại thông minh sẽ làm. Xoay điện thoại sang một bên.

Ngay sau khi bạn làm điều này, video ngập toàn bộ màn hình và tất cả các tùy chọn menu đều không hiển thị, nhưng làm thế nào điện thoại của bạn biết về hướng của nó?

Chà, ngoài màn hình tốc độ làm tươi cao và giao diện người dùng tuyệt vời, điện thoại của bạn có một số cảm biến phát hiện hướng của nó trong không gian, nhưng những cảm biến này hoạt động như thế nào?

Hiểu các lực lượng cơ bản của tự nhiên

Mặc dù bạn có thể cảm nhận được gió trên mặt và nước trên tay khi trời mưa, nhưng những gì bạn không thể cảm nhận được chính là lực cơ bản của tự nhiên.

Các lực này bao gồm lực hấp dẫn và lực điện từ. Mặc dù những lực này là vô hình, nhưng chúng ảnh hưởng đến mọi thứ chúng ta làm. Trên thực tế, màn hình trên điện thoại thông minh của bạn phát hiện những thay đổi nhỏ trong lực điện từ để phát hiện ngón tay của bạn. Không chỉ điều này, mà trọng lượng cơ thể của bạn cũng được xác định bởi các lực của trọng lực.

Nói một cách đơn giản, trọng lực tác dụng một lực lên các vật thể khiến chúng tăng tốc với tốc độ 9,8 m / s ^ 2. Do gia tốc này, vật rơi trở lại mặt đất khi bạn ném chúng.

Mặt khác, lực điện từ không thể được cảm nhận như lực hấp dẫn. Điều đó nói lên rằng, nếu bạn đặt một chiếc la bàn ở bất kỳ đâu trên thế giới, nó sẽ phát hiện ra từ trường của Trái đất ở khu vực đó và tự căn chỉnh với Bắc Cực.

Mặc dù lực điện từ đã tạo ra một số tiến bộ công nghệ, nhưng chúng không phải là tất cả đều tốt, và bức xạ điện từ ở liều lượng cao có thể gây nguy hiểm cho cơ thể con người.

Hiểu công nghệ cảm biến trên điện thoại thông minh của bạn

Các cảm biến trên điện thoại thông minh của bạn phát hiện những thay đổi trong các lực tự nhiên để hiểu định hướng của nó trong không gian, nhưng những cảm biến này hoạt động như thế nào?

Chà, điện thoại thông minh của bạn có hàng nghìn cảm biến trên bo mạch chủ, nhưng có ba loại cảm biến chính cho phép điện thoại của bạn phát hiện những thay đổi về hướng của nó.

Các cảm biến phát hiện định hướng này sử dụng Hệ thống cơ điện tử vi mô (MEMS) để đo các lực của tự nhiên. Để đo dữ liệu, các thiết bị MEMS sử dụng các bộ phận cơ khí được nhúng trong silicon để tạo ra tín hiệu điện. Bằng cách sử dụng các tín hiệu này, điện thoại thông minh của bạn sẽ phát hiện ra những thay đổi trong các lực tác động lên nó.

Dưới đây là giải thích ngắn gọn về cách hoạt động của các cảm biến này.

• Gia tốc kế: Như tên cho thấy, một gia tốc kế được sử dụng để phát hiện những thay đổi trong gia tốc trên điện thoại thông minh. Để phát hiện những thay đổi này, gia tốc kế sử dụng định luật quán tính quy định rằng một cơ thể ở trạng thái nghỉ sẽ ở trạng thái nghỉ cho đến khi và trừ khi có tác động của lực bên ngoài. Để sử dụng khái niệm này, một khối lượng cố định được treo giữa các cấu trúc giống như lò xo trong cảm biến MEMS. Do đó, khối lượng cố định sẽ giữ nguyên vị trí khi điện thoại được tăng tốc do quán tính của nó nén các lò xo. Việc nén lò xo này tạo ra một tín hiệu điện cho điện thoại thông minh biết rằng nó đang được tăng tốc.

• Con quay hồi chuyển: Con quay hồi chuyển giám sát các lực quay trên điện thoại thông minh của bạn. Vòng quay này đo lực Coriolis tác động lên điện thoại thông minh để ước tính xem nó đã quay bao nhiêu so với trọng tâm của nó. Nói một cách đơn giản, lực Coriolis tác dụng lên bất kỳ cơ thể nào bên trong một vật thể đang quay do chuyển động quay của nó. Con quay hồi chuyển sử dụng thiết kế tương tự như cảm biến gia tốc nhưng được sửa đổi để phát hiện những thay đổi khi điện thoại thông minh quay.
• Từ kế: Do các dòng điện chạy trong lõi Trái đất, một từ trường sẽ nhấn chìm nó. Việc phát hiện các trường này giúp điện thoại thông minh hiểu được định hướng của nó với hướng bắc thực của từ trường Trái đất. Điện thoại thông minh được trang bị cảm biến hiệu ứng Hall ba trục để phát hiện những thay đổi này. Cảm biến này sử dụng định luật cảm ứng điện từ Faraday để phát hiện từ trường. Theo định luật này, một vật dẫn mang dòng điện tạo ra suất điện động khi từ trường xung quanh nó thay đổi. Do những thay đổi này về điện áp, các cảm biến có thể được sử dụng để phát hiện hướng của nó liên quan đến các cực từ của Trái đất.

Bây giờ chúng ta đã hiểu cơ bản về các cảm biến trong điện thoại thông minh của mình, chúng ta có thể xem cách chúng hoạt động cùng nhau để phát hiện vị trí của điện thoại thông minh của bạn.

Làm thế nào để điện thoại của bạn biết khi nào cần lật màn hình?

Như đã giải thích trước đó, gia tốc kế có thể phát hiện những thay đổi trong gia tốc, nhưng chỉ dữ liệu này không thể được sử dụng để phát hiện hướng của điện thoại thông minh. Nguyên nhân là do lực hấp dẫn luôn tác động lên gia tốc kế và rất khó để cảm biến phát hiện khi nào những thay đổi trong gia tốc có nghĩa là xoay điện thoại thông minh.

Điện thoại thông minh sử dụng kết hợp cảm biến để giải quyết vấn đề này, cho phép các cảm biến khác nhau giao tiếp với nhau. Để phát hiện hướng của điện thoại, gia tốc kế giao tiếp với con quay hồi chuyển và từ kế.

Do đó, khi điện thoại quay, gia tốc kế sẽ phát hiện những thay đổi trong gia tốc và sau đó giao tiếp với con quay hồi chuyển. Do giao tiếp này, điện thoại thông minh có thể hiểu liệu những thay đổi trong gia tốc có nhằm mục đích quay hay không.

Điều đó nói rằng, con quay hồi chuyển dễ bị lỗi vì nó không thể xem xét các lực của trọng lực tác động lên điện thoại thông minh. Do đó, một cảm biến thứ ba là cần thiết để phát hiện những thay đổi trong hướng của điện thoại thông minh. Cảm biến này không gì khác chính là từ kế trên thiết bị của bạn.

Từ kế này được sử dụng để phát hiện những thay đổi về vị trí của điện thoại thông minh đối với từ trường của Trái đất. Dữ liệu này cùng với dữ liệu từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển, được sử dụng để quyết định xem màn hình của bạn cần ở chế độ dọc hay ngang.

Công nghệ cảm biến có phải là tương lai?

Gia tốc kế, con quay hồi chuyển và từ kế phát hiện những thay đổi trong các lực cơ bản của tự nhiên bằng cách sử dụng định luật quán tính và cảm ứng điện từ.

Điện thoại thông minh sử dụng các luật cơ bản này để kích hoạt các tính năng như tự động điều chỉnh và ổn định hình ảnh quang học. Điều đó nói rằng, điện thoại thông minh hiện cung cấp các tính năng sáng tạo bằng cách kết hợp dữ liệu từ các cảm biến khác nhau.

Một ví dụ điển hình về điều này là việc phát hành tính năng phát hiện sự cố trên các thiết bị của Apple, cho phép dữ liệu từ các cảm biến này phát hiện tai nạn và cảnh báo các dịch vụ khẩn cấp.