Калибровка акселерометра необходима для улучшения характеристик устройства. Это можно сделать с помощью регулировки. Это не займет много времени и потребует всего нескольких шагов.
Что такое акселерометр в смартфоне, принцип его строения и работы
Термин «акселерометр» происходит от латинского accelero, что означает «ускорять». Акселерометр — это устройство, которое измеряет видимое ускорение. Другими словами, он предназначен для того, чтобы помочь программному обеспечению смартфона определить положение и расстояние мобильного устройства в пространстве.
Этот датчик часто путают с гироскопом. Однако это разные датчики, хотя они дополняют друг друга и даже могут выполнять одни и те же функции. Разница между ними заключается в том, как они работают и насколько эффективно выполняют определенные задачи. Их можно использовать вместе для достижения наиболее точных результатов.
Для чего нужен акселерометр в смартфоне
Сенсор значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.
- Он автоматически меняет ориентацию экрана при повороте устройства.
- Управление игрой с помощью наклонов.
- Жесты на основе жестов, которые позволяют устройству реагировать на определенные жесты и выполнять соответствующие действия (изменение музыкального трека, отключение сигнала тревоги или отклонение вызова). Примеры жестов: постукивание или встряхивание корпусом, откладывание смартфона.
- Отслеживание и визуализация изменений положения человека в пространстве с помощью навигационных приложений (Google Maps и т.д.).
- Способность контролировать физическую активность. Классический пример — измерение пройденного расстояния с помощью шагомера.
Как работает акселерометр, принцип его строения
На следующем рисунке показан схематический чертеж простейшего акселерометра.
Он состоит из инерционной массы (в данном примере гири), прикрепленной к подвижному, упругому элементу (например, пружине). Пружина, в свою очередь, крепится к неподвижной части. Для подавления колебаний веса используется демпфер. Когда объект, в который встроен акселерометр, шатается, наклоняется или вращается, инерционная масса реагирует на инерционную силу. По мере увеличения интенсивности и силы наклона, поворота или раскачивания увеличивается радиус прогиба пружины.
Затем гиря возвращается в прежнее положение благодаря пружине. Специальный датчик регистрирует степень смещения инерционной массы из ее «положения покоя». Затем эти данные преобразуются в электрический сигнал и передаются в электронное и программное обеспечение для обработки. Благодаря полученным данным, программное обеспечение способно «вычислить» изменения в физических изменениях положения объекта.
Существует также понятие оси чувствительности устройства. Если имеется только одна ось, датчик может передавать данные об изменении положения объекта в пространстве только в пределах чувствительности оси. Для повышения чувствительности датчика и получения точных данных о силе и направлении наклона объекта необходимы две, а лучше три оси. Совмещая три оси одновременно, можно рассчитать положение объекта в трехмерном пространстве.
После подтверждения ваших действий появится сообщение о том, что смартфон необходимо положить на плоскую поверхность. Если вы уже сделали это, вам больше ничего не нужно делать. Просто нажмите «OK», и через некоторое время на смартфоне появится уведомление с текстом «Accelerometer calibrated».
Типы акселерометров
В смартфонах обычно используются два типа акселерометров: пьезоэлектрический и емкостной. Оба варианта звучат очень сложно, но на практике они довольно просты.
В качестве примера возьмем емкостные акселерометры. Знаете ли вы игры с шариковым лабиринтом? Представьте один из них в виде пустого квадрата без разделительных линий. Когда вы наклоняете его, шарик опрокидывается и ударяется об одну сторону, срабатывает датчик. Конечно, у смартфонов нет маленьких лабиринтов, но у них есть нечто похожее. Вместо мяча они используют сетку или груз, прикрепленный к опорам. Когда смартфон двигается, сетка слегка перемещается и тянет за собой опору. Между секциями сетки находятся маленькие «пальчики», которые чувствуют, где находится сетка, и обнаруживают любое движение.
В зависимости от осей, по которым перемещается подвижная часть акселерометра, различают одноосные (вверх/вниз), двухосные (вверх/вниз, вправо/влево) и трехосные (вверх/вниз, вправо/влево, вкл/выкл).
Координатные оси в режиме акселерометра
Пьезоэлектрический акселерометр — это устройство, которое определяет пространственную ориентацию устройства на основе пьезоэлектрического эффекта.
Представьте, что вы стоите спиной к стене, держите матрас на расстоянии вытянутой руки и с закрытыми глазами. Вы не можете видеть матрас, но вы можете чувствовать его, когда он движется. Если вы нажимаете или тянете на матрас, это вызывает напряжение в руках. Вы можете почувствовать, как матрас либо удаляется от вас, либо приближается к вам.
Пьезоэлектрические акселерометры работают аналогичным образом. Они работают с механизмом, который толкает и тянет проводник, который, в свою очередь, дает ток в зависимости от приложенного напряжения. Именно степень генерируемого напряжения измеряет перемещение устройства в системе координат.
Применение акселерометров в смартфонах
В век цифровизации акселерометр является незаменимым элементом смартфона, без которого функциональность устройства была бы неполной. Apple, кстати, встроила его во все устройства iPhone, iPad и iPod, начиная с 4-го поколения.
Давайте выясним, для чего используется акселерометр в мобильном устройстве.
- Изменение ориентации мобильного приложения. Цифровые помощники, аудио- и видеоплееры используют акселерометр для управления пользовательским интерфейсом мобильного приложения. Он регулирует ориентацию контента и делает его удобным для пользователя.
- Поскольку акселерометр смартфона регистрирует движения, он используется в качестве шагомера для подсчета шагов и скорости движения. Это позволяет детально проанализировать, сколько калорий было сожжено, сколько километров пройдено, с какой скоростью движется объект и т.д. Датчик часто используется в приложениях для здоровья и фитнеса, а также в спортивных приложениях.
- Некоторые устройства используют акселерометр в качестве датчика наклона, чтобы избежать дрожания камеры при съемке фотографий, для управления жестами смартфона (например, поворот смартфона для отключения звука входящих вызовов), для игры в аркадные игры, управляя скоростью движения с помощью угла наклона устройства, и т.д.
Навигация в играх
- В навигационных приложениях — определяет положение объекта в пространстве, его скорость и даже рельеф местности.
Приложение для отслеживания движения
- В аварийных ситуациях (отказ устройства) система защиты активируется автоматически. Например, некоторые смартфоны «прячут» выдвижную камеру selfie, когда обнаруживают внезапную потерю высоты.
Задумывались ли вы когда-нибудь, что такой простой прибор, как акселерометр, является неотъемлемой частью аэрокосмических навигационных устройств? Спидометры, видеокамеры, смарт-часы, промышленное оборудование, информационные технологии — все эти приборы и оборудование также работают с устройствами, оснащенными акселерометрами.
При необходимости акселерометр можно отключить через меню настроек. Это может понадобиться, если функция поворота экрана не нужна или мешает выполнению определенных задач.
Интересно, что другой датчик, гироскоп, непосредственно отвечает за угол наклона устройства. Он записывает данные о положении смартфона по отношению к земле. Обычно гироскоп совмещается с акселерометром и объединяет данные в шестиосевую систему координат.
Как откалибровать акселерометр
Теперь мы знаем, что представляет собой акселерометр вашего телефона. Теперь давайте посмотрим, как откалибровать ваше устройство для получения точных данных.
Если программное обеспечение вашего смартфона не предусматривает функцию калибровки, вам необходимо загрузить и установить подходящее приложение, доступное на рынке.
Применение Калибровка датчиков
Процесс калибровки обычно занимает всего несколько минут. Необходимо поместить смартфон на ровную горизонтальную поверхность, запустить процесс, следовать инструкциям на экране и получить уведомление о завершении калибровки.
Как узнать, нуждается ли акселерометр в калибровке?
- Датчик работает неправильно: скорость, траектория и пройденное расстояние отображаются некорректно.
- При изменении положения устройства автоматический поворот экрана задерживается.
- Управление смартфоном с помощью прикосновений замедляется, особенно в аркадных играх.
Такое устройство, как акселерометр в мобильном устройстве, — это не просто практическая функция, а целая система взаимодействия человека и устройства: от шагомера до навигации, управления жестами и безопасности. Крошечный чип (меньше 10-рублевой монеты) мгновенно реагирует на изменения положения устройства в пространстве, регистрируя вибрации, удары и вращения. И на каждое такое действие программное обеспечение смартфона вызывает определенную реакцию.
