Акселерометр что это в телефоне и для чего: Что такое акселерометр в смартфоне

что это, принцип работы, фото

Если вас интересует ответ на вопрос Акселерометр в телефоне  что это? Значит вы попали по адресу.

Все обладатели современных мобильных устройств наверняка знают, что такое автоповорот экрана. А те, кто любит игры на мобильных платформах ценят возможность управления ими при помощи поворотов телефона.

А обеспечивает такую возможность небольшое устройство – акселерометр.

Содержание:

Именно эта небольшая деталь позволяет использовать телефон в качестве уровня, использовать приложения, наслаждаться играми, которым необходима информация о положении телефона в пространстве.

Что же собой представляет это устройство?

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр – это прибор, предназначенный для измерения кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение – это разница между гравитационным и истинным ускорениями объекта.

Принципиально акселерометр состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина крепится к неподвижной поверхности, к пружине крепится масса. С другой стороны ее поддерживает демпфер, который гасит собственные вибрации груза.

Во время ускорения массы деформируется пружина. На этих деформациях и основываются показания прибора.

Три таких прибора, объединенные в одну систему и сориентированные по осям позволяют получать информацию о положении предмета в трехмерном пространстве.

Наиболее широкое применение такой тип приборов нашел в нескольких областях:

1. Навигационные устройства летательных аппаратов. Самолеты, вертолеты и даже ракеты не обходятся без сложных систем навигации. Акселерометр и гироскоп служат для них основой.
2. Автомобильные спидометры и видеорегистраторы также используют акселерометры. Первые определяют скорость по отклонению массы, а вторые определяют важные события (экстренное торможение, резкая смена скорости) и записывают их в отдельные файлы.
3. Промышленные системы контроля вибрации различных станков, производственных линий и агрегатов. На показаниях прибора работают системы защиты, которые отключают питание или изменяют характеристики работы при достижении критических значений.
4. В информационных технологиях такие приборы применяются для защиты жестких дисков от падений и сотрясений. Они отдают команду считывающим головкам занять безопасное положение во время падения.
   Это значительно снижает потерю данных и повреждения диска. В эту же категорию можно отнести и акселерометры на телефонах и планшетах.

Принципиально простое устройство производится во множестве специализированных компоновок, каждая из которых предназначена для определенных целей.

В чем же особенность акселерометров в мобильных устройствах (телефоны, планшеты и пр.)?

к содержанию ↑

Акселерометр в телефоне: принцип работы

Первый необходимый критерий приборов для современных гаджетов – это компактность.

В корпусе толщиной, скажем, шесть миллиметров должно размещаться огромное количество электроники, которая должна занимать минимум места.

Инженерами разработана специальная миниатюрная конструкция акселерометра. Все конструктивные элементы размещаются в чипе, представленном выше.

Принципиальная схема такой конструкции выглядит так:

К неподвижному корпусу на упругих приставках, которые позволяют перемещение в определенных пределах, крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками.

Эти отводы размещаются между контактами, которые и снимают показания.

При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои характеристики, что и служит показателем для измерения.

Производить такие мелкие детали путем физической обработки материалов практически невозможно.

Обратите внимание! Если акселерометр в телефоне не работает, то его придется менять в специализированных сервисных центрах.

Для производства этих устройств используются различные реакции силикона с другими веществами.

Благодаря точному расчету времени нанесения и удаления реактива получается производить такие приборы на автоматизированных конвейерных линиях.

к содержанию ↑

Зачем акселерометр в смартфоне

Первый прибор подобного типа появился в телефоне Nokia 5500. Тогда он служил в качестве шагомера. В восторг пришли не только приверженцы активного образа жизни.

Основной резонанс вызвало появление акселерометра в Apple iPhone.

Именно с тех пор наличие такого прибора стало стандартом для мобильных устройств.

Постепенно создавалось все большее количество приложений с использованием акселерометра.

За шагомером в телефоне появился уровень, после этого акселерометр был приспособлен для нужд операционной системы и реализовано управление в играх с его помощью.

Применяется он для разнообразных служебных приложений.

Так, на основе технологий беспроводной связи и акселерометра была создан ряд приложений, которые позволяют передавать данные посредством соударения устройств.

Акселерометр в планшете и современном телефоне используется в комбинации с гироскопами, открывая широкие возможности для разработки разнообразных игр, в частности, шутеров.

Даже при таком широком применений акселерометр имеет еще много перспектив.

Что такое Гироскоп и Акселерометр | База Знаний

Акселерометр в телефоне: что это, принцип работы, фото

Акселерометр в телефоне: что это такое?

Еще несколько лет назад мы и представить не могли, что существуют игры на смартфонах, где управление осуществляется с помощью поворота самого устройства! Сейчас таких игр — великое множество в онлайн-магазинах мобильных приложений, а тогда это казалось чем-то невероятным.

Хотите пример? Это могут быть, скажем, различные автомобильные гонки, которые управляются при помощи отклонения смартфона или планшета в разные стороны, при этом автомобиль поворачивает. Одной из самых известных подобных игр является Asphalt 8:

Внимание, вопрос! Как это возможно? Ответ: это стало возможно благодаря акселерометру.

Акселерометр — это прибор, который измеряет проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением). Акселерометр позволяет фиксировать даже незначительные изменения ускорения в зависимости от его положения в пространстве.

В смартфоне или планшете акселерометр представляет из себя крайне небольшую деталь, зачастую — чуть больше спичечной головки. Несмотря на это, свои действия он выполняет как и положено.

Как было сказано выше, устройство используется в смартфонах и планшетах. При этом в них его начали устанавливать относительно недавно — вместе с появлением смартфона iPhone, а уже после он начал устанавливаться и в другие мобильные устройства.

Кроме того, акселерометр используется:

• В промышленной авиации, где является неотъемлемой частью систем навигации, а также управления летательными аппаратами.

• В промышленной вибродиагностике является вибропреобразователем, измеряющим виброускорение в системах неразрушающего контроля и защиты.

• В системах управления жестких дисков для активации механизма защиты от повреждений. При ускорении (например, при падении жесткого диска) система «паркует» головки винчестера, тем самым предотвращая их повреждение, а также повреждение данных.

• В видеорегистраторах. Здесь акселерометр позволяет различать важные события: резкое ускорение или торможение, столкновение и т.п.

• В игровых приставках, а если быть точным — в устройствах управления игровыми приставками. Джойстик может даже не иметь кнопок и управление происходит с помощью его поворотов в пространстве, потряхиваний и т.д.

В настоящее время акселерометр используется в смартфонах и планшетах как для нужд операционной системы, так и для работы некоторых приложений, включая игры.

Что касается операционной системы, то благодаря акселерометру происходит поворот экрана на устройстве, когда мы его переворачиваем.

Про игры было сказано чуть выше. Помимо гонок, акселерометр активно используется в казуалках и даже шутерах.

Словом, акселерометр — крайне важный компонент современной мобильной техники, в чем вы только что убедились.

Акселерометры: что это такое и как они работают

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Приложение компаса для iPhone использует акселерометр телефона, чтобы определить, в каком направлении вы смотрите.
(Изображение предоставлено Apple.com)

Когда вы используете приложение компаса на своем смартфоне, оно каким-то образом знает, в каком направлении указывает телефон. С приложениями для наблюдения за звездами он каким-то образом знает, где на небе вы смотрите, чтобы правильно отображать созвездия. Смартфоны и другие мобильные технологии определяют свою ориентацию с помощью ускорителя, небольшого устройства, состоящего из датчиков движения на основе осей.

Датчики движения в акселерометрах можно использовать даже для обнаружения землетрясений, а также в медицинских устройствах, таких как бионические конечности и другие искусственные части тела. Некоторые устройства, входящие в состав количественного самодвижения, используют акселерометры.

Акселерометр представляет собой электромеханическое устройство, используемое для измерения сил ускорения. Такие силы могут быть статическими, как постоянная сила тяжести, или, как в случае со многими мобильными устройствами, динамическими для восприятия движения или вибраций.

Ускорение — это измерение изменения скорости или скорости, деленное на время. Например, автомобиль, разгоняющийся с места до 60 миль в час за шесть секунд, определяется как имеющий ускорение 10 миль в час в секунду (60 разделить на 6).

Назначение акселерометра

Применение акселерометров распространяется на множество дисциплин, как академических, так и потребительских. Например, акселерометры в ноутбуках защищают жесткие диски от повреждений. Если ноутбук внезапно упадет во время использования, акселерометр обнаружит внезапное свободное падение и немедленно отключит жесткий диск, чтобы избежать удара считывающих головок о пластину жесткого диска. Без этого два удара могут привести к царапинам на пластине, что приведет к повреждению больших файлов и чтению. Акселерометры также используются в автомобилях как отраслевой метод обнаружения автомобильных аварий и почти мгновенного срабатывания подушек безопасности.

В другом примере динамический акселерометр измеряет гравитационное притяжение, чтобы определить угол наклона устройства по отношению к Земле. Определяя величину ускорения, пользователи анализируют, как движется устройство.

Акселерометры позволяют пользователю лучше понимать окружение предмета. С помощью этого небольшого устройства вы можете определить, движется ли объект в гору, упадет ли он, если еще немного наклонится, летит ли он горизонтально или под углом вниз. Например, смартфоны поворачивают свой дисплей между портретным и ландшафтным режимами в зависимости от того, как вы наклоняете телефон.

Как они работают

Ускоритель выглядит как простая схема для какого-то более крупного электронного устройства. Несмотря на свой скромный вид, акселерометр состоит из множества разных частей и работает по-разному, два из которых — пьезоэлектрический эффект и емкостной датчик. Пьезоэлектрический эффект является наиболее распространенной формой акселерометра и использует микроскопические кристаллические структуры, которые испытывают напряжение из-за ускоряющих сил. Эти кристаллы создают напряжение от напряжения, и акселерометр интерпретирует напряжение для определения скорости и ориентации.

Акселерометр емкости определяет изменения емкости между микроструктурами, расположенными рядом с устройством. Если ускоряющая сила перемещает одну из этих структур, емкость изменится, и акселерометр преобразует эту емкость в напряжение для интерпретации.

Акселерометры состоят из множества различных компонентов и могут быть приобретены как отдельное устройство. Доступны аналоговые и цифровые дисплеи, хотя для большинства технологических устройств эти компоненты интегрированы в основную технологию, и доступ к ним осуществляется с помощью управляющего программного обеспечения или операционной системы.

Типичные акселерометры состоят из нескольких осей, две из которых определяют двумерное движение, а третья — для трехмерного позиционирования. В большинстве смартфонов обычно используются модели с тремя осями, тогда как автомобили просто используют только две оси для определения момента удара. Чувствительность этих устройств довольно высока, поскольку они предназначены для измерения даже очень незначительных сдвигов в ускорении. Чем чувствительнее акселерометр, тем проще он может измерить ускорение.

9Акселерометры 0002, активно используемые во многих электронных устройствах в современном мире, также доступны для использования в пользовательских проектах. Являетесь ли вы инженером или техническим специалистом, акселерометр играет очень активную роль в широком спектре функций. Во многих случаях вы можете не заметить наличие этого простого датчика, но есть вероятность, что вы уже используете устройство с ним.

Наука со смартфоном: акселерометр

• Поделиться в Facebook

• Поделиться в Twitter

• Поделиться на Reddit

• Поделиться на LinkedIn

• Поделиться по эл. Авторы и права: Джордж Рецек

  Ключевые концепции
  Физика
  Движение
  Позиция
  Скорость
  Ускорение
  Измерение

  Введение
  Вы когда-нибудь играли в видеоигры с контроллером, использующим элементы управления движением? Вы когда-нибудь задумывались, как иногда кажется, что смартфон «знает», двигаетесь ли вы? Как эти электронные устройства измеряют движение? Попробуйте это занятие, чтобы узнать!

  Фон
  Вы, вероятно, знакомы с единицами, которые мы используем для измерения расстояния и скорости. В США мы могли бы сказать, что кто-то имеет рост 5 футов 11 дюймов (измерение расстояния) или что мы едем по шоссе со скоростью 55 миль в час (измерение скорости, которая является единицей расстояния за определенное время). Ученые используют метрическую систему, которая измеряет расстояние в метрах (м) и скорость в метрах в секунду (м/с).

  Чтобы достичь определенной скорости, объекту часто приходится ускоряться или замедляться. Вы можете использовать слово «ускорение», чтобы описать что-то, что ускоряется (например, автомобиль, ускоряющийся после красного сигнала светофора), или «тормозить», чтобы описать что-то, что замедляется (например, автомобиль, нажимающий на тормоза). Мы можем исследовать эти идеи еще дальше. В то время как скорость измеряет, насколько быстро изменяется расстояние, ускорение измеряет, насколько быстро изменяется скорость. Из-за этого единицы измерения ускорения звучат немного странно: метры в секунду за секунду или «метры в секунду в квадрате» (м/с ² ). Если что-то имеет постоянную скорость, например автомобиль, использующий круиз-контроль на шоссе, его ускорение равно нулю. Если скорость вообще меняется, ускорение не равно нулю. Например, если автомобиль остановился на светофоре, его скорость равна 0 м/с. Если он ускоряется и через две секунды имеет скорость 10 м/с, его ускорение составит 5 м/с ² . Водители американских горок могут испытывать ускорение примерно до 60 м/с ² , а пилоты истребителей могут испытывать ускорение до 90 м/с ² кратковременно! Не волнуйтесь, если все это звучит запутанно — вы можете просто думать об ускорении как о том, насколько быстро что-то ускоряется или замедляется (если оно замедляется, число будет отрицательным).

  Какое отношение все это имеет к смартфонам и игровым контроллерам? Ускорение можно измерить с помощью небольшого электронного устройства, называемого акселерометром. Большинство современных смартфонов содержат встроенные акселерометры и могут запускать приложения, отображающие показания акселерометра. Так что, если вы хотите исследовать движение в окружающем вас мире, все, что вам нужно, это смартфон!

  Материалы

  • Смартфон или планшет с доступом в Интернет и разрешением на загрузку и установку приложения
  • Мягкая поверхность, например подушка, кровать или кушетка
  • Взрослый (для проверки и загрузки приложения)
  • Доступ на детскую площадку (по желанию)
  • Лента-липучка (или другой способ) для крепления телефона к руке или ноге (дополнительно)
  • Транспортное средство, на котором или в котором можно ездить, например, велосипед, автомобиль, автобус и т. д. (необязательно)

  Подготовка

  • Попросите взрослого помочь вам найти и загрузить приложение «акселерометр» на смартфон или планшет. Доступно множество бесплатных опций, но в некоторых приложениях может быть включена реклама или встроенные покупки.
  • Ознакомьтесь с приложением акселерометра. Некоторые приложения просто отображают число на экране, тогда как другие отображают счетчик или график. Приложение, которое позволяет записывать данные и автоматически находит минимальные и максимальные значения, лучше всего подойдет для этого проекта.
  • Большинство приложений акселерометра отображают три показания ускорения с такими метками, как «X», «Y» и «Z». Они соответствуют движению вашего телефона в трехмерном пространстве.
  • Обычно, если положить телефон на стол экраном вверх, ускорение «X» будет означать любое движение слева направо, ускорение «Y» — любое движение в направлении верхней или нижней части устройства, а Ускорение «Z» будет означать любое движение вверх и вниз (над или под поверхностью стола).
  • Некоторые приложения могут давать вам возможность объединять показания со всех трех направлений и отображать комбинированное или общее ускорение.
  • Убедитесь, что приложение работает: взмахните телефоном, и вы увидите, что цифры изменились.

  Процедура

  • Измерьте ускорение «типичных» движений, которые вы совершаете в течение дня. Держите телефон в руке или положите его в карман, когда вы ходите, садитесь/встаете, поднимаетесь и спускаетесь по лестнице и так далее. Насколько велики ускорения, которые вы измеряете?
  • Теперь измерьте ускорения «быстрых» движений. Попробуйте прыгать, бегать, вертеться или размахивать руками (будьте осторожны, не уроните телефон!). Насколько велики эти ускорения?
  • Попробуйте уронить телефон на небольшое расстояние на мягкую поверхность, например на подушку, кровать или диван. Каково ускорение, когда телефон падает на землю? Как вы думаете, будет ли ускорение больше, если телефон упадет с более высокого места или приземлится на твердую поверхность? (Не проверяйте это!)
  • Насколько сложно двигаться с постоянной скоростью? Положите телефон на стол и попробуйте толкнуть его в направлении X или Y. Можно ли сделать так, чтобы соответствующее показание ускорения оставалось равным нулю?
  • Дополнительно: Попробуйте наклонить телефон, не двигая его. Изменяются ли показания ускорения в зависимости от того, в какую сторону вы наклоняете телефон?
  • Дополнительно: Измерьте ускорение на детской площадке. Что происходит, когда вы спускаетесь с горки, качаетесь на качелях или карабкаетесь на турники? Где вы испытываете наибольшее ускорение?
  • Extra : Измеряйте ускорение различных частей тела. Вы можете использовать липучку (или другую ленту), чтобы прикрепить телефон к руке или ноге. Какая часть вашего тела испытывает наибольшее ускорение при беге? Наименьший?
  • Дополнительно: Проведите измерения в автомобиле. Каковы ускорения, когда вы едете на велосипеде (не смотрите на телефон во время езды!) или едете в машине или автобусе?

  Наблюдения и результаты
  Вы без труда сможете измерить ускорение примерно до 10 м/с ² при обычных движениях, держа телефон в руках. Смартфоны, фитнес-трекеры и шагомеры могут отслеживать изменения этих ускорений, чтобы подсчитать, сколько шагов человек делает в течение дня.

  Ускорение может быть немного выше, если вы положите телефон в карман, а не держите его, потому что он больше подпрыгивает. Более быстрые движения, например раскачивание телефона, могут привести к ускорению более 50 м/с ² — близко к тем же ускорениям, которые ощущает человек, катающийся на американских горках. Некоторые электронные устройства, такие как ноутбуки, на самом деле имеют «детектор падения» и автоматически отключаются, чтобы предотвратить повреждение, если обнаруживают слишком высокое ускорение. (Опять же, не проверяйте это!)

  Вы можете быть сбиты с толку, если обнаружите, что можно изменить показания ускорения, просто наклонив телефон. В конце концов, телефон не движется — его скорость равна нулю, так не должно ли быть равно нулю и ускорение? Это происходит потому, что акселерометры также определяют ускорение под действием силы тяжести, которое составляет 9. 8 м/с ² . Когда вы наклоняете телефон, направление силы тяжести относительно корпуса телефона меняется. Даже если телефон держится неподвижно, показания ускорения X, Y и Z будут различаться в зависимости от того, какой из них направлен вниз. Именно так работает управление движением в видеоиграх (например, наклон контроллера для управления в гоночной игре).

  Еще для изучения
  Акселерометр Техническая записка от Science Buddies
  Speedy Science: Как ускорение влияет на расстояние? от Scientific American
  Показ науки: наблюдение за объектами в свободном падении, от Scientific American
  STEM-занятия для детей, от Science Buddies

  Это занятие разработано совместно с Science Buddies

  ОБ АВТОМ S)

  Бен Финио — старший научный сотрудник организации Science Buddies и лектор Школы машиностроения и аэрокосмической инженерии Сибли Корнелльского университета. Подпишитесь на него в Твиттере @BenFinio.