Датчик освещенности, виды, устройство, принцип работы

Как откалибровать датчики в смартфоне Содержание Содержание Производители редко об этом говорят, но в вашем смартфоне очень много датчиков. Зачем? Они

Выше цена – больше функций!

Эта простая формула известна всем владельцам гаджетов. Если хочешь получить максимум возможностей – покупай более дорогой смарт-девайс, в котором будем больше всяких компонентов – гироскоп, NFC, акселерометр и т.д. Но если говорить о датчике освещения, то он присутствует практически в любом телефоне, даже бюджетного уровня.

Сенсор не является чем-то экстраординарным с точки зрения технологичности. Однако, способен выполнять важную роль.

Для чего нужен?

С его помощью осуществляется регулировка яркости экрана в автоматическом режиме. То есть, пользователю не нужно каждый раз заходить в параметры и самостоятельно подбирать оптимальное значение.

В зависимости от времени суток, освещенности, Вы будете получать мягкое изображение, не напрягающее глаза. Это крайне полезно в случае, когда Вы решили перед сном полистать ленту Facebook (или любой другой соцсети). В полной темноте подсветка просто выедала бы глаза, и утром ощущалось напряжение. Но наличие рассматриваемого приспособления, интегрированного в телефон, благоприятно сказывается на зрении.

А в солнечный день яркость подсветки наоборот станет максимальной, чтобы Вы могли чётко различать элементы на дисплее. Ну здесь уже многое зависит от качества матрицы (LED | OLED | IPS).

Индикатор для дома

Датчик освещенности или света – это специальное автоматическое устройство, которое в зависимости от настроек и типа помогает контролировать работу осветительных систем. Существует несколько видов такого оборудования. Классифицировать их можно по принципу работы и месту установки. Бывают:

  1. Ультразвуковые;
  2. Инфракрасные;
  3. Микроволновые;
  4. Комбинированные.

Встраиваемые ультразвуковые модели работают по принципу отражения ультразвука от определенного предмета в диапазоне своего действия. Их редко используют для дома, т. к. они обладают сверхвысокой чувствительностью, поэтому такие датчики света в основном используются для улицы. Частота работы – от 20 до 60 кГц, такой диапазон необходим, чтобы исключить включение света при появлении в области действия животного.

Автоматический датчик движения инфракрасного типа использует для определения объекта в диапазоне своего действия инфракрасные лучи. Каждый ивой объект имеет собственное излучение, но датчик реагирует только на определенный их диапазон, который можно настроить по собственному усмотрению.

Фото — сенсор инфракрасного типа

Микроволновый, как и акустический датчик включения света, реагирует на движение в области своей работы. Но для определения он использует радиоволны. Такая модель может быть установлена как в бытовых условиях, так на улице: в туалете, ванной комнате, гостиной.

Комбинированные представляют собой сочетание нескольких датчиков, принцип их действия совмещает в себе несколько озвученных выше технологий.

Также в уличных датчиках дневного света часто используется чувствительный элемент. Такие модели называются фотореле и реагируют на снижение уровня солнечных лучей. С наступлением темноты они автоматически регистрируют уменьшение солнечной активности и включают свет. Эту систему очень удобно использовать для освещения улицы и промышленных объектов.

Еще любой датчик присутствия для включения света может характеризоваться двумя принципами действия:

  1. Активным;
  2. Пассивным.

Активный чаще всего представлен в настенном исполнении. Его подключение производится при помощи двух деталей – приемника и передатчика. Во время работы осуществляется постоянное сканирование пространства. Если поток звука и инфракрасного излучения нарушается, то контакты замыкаются, начинает работать освещения.

Потолочный пассивный не производит постоянную проверку помещения, он реагирует непосредственно на объект в зоне действия. Они регистрируют излучение объекта. Такой принцип считается более экономным, но при этом они подвержены ложному включению.

Фото — подключение фотореле

Каждый датчик включения света имеет свои технические характеристики, рассмотрим основные параметры для всех:

  1. Однофазная сеть 220/50, трехфазная – 380/50;
  2. Воспринимают объект, скорость движения которого не более2 км/ч;
  3. Потребляемая мощность от 0,3 Вт;
  4. Максимальная нагрузка до 1200 Вт;
  5. Защита IP20 – IP44;
  6. Диапазон распознавания ультразвука 30-90 Дб, но при этом учитывается уровень шума на улице, который может являться помехой для нормальной работы сенсора.

По типу установки еще бывают проводные и беспроводные индикаторы. Проводными моделями удобнее пользоваться в помещении, т. к. нет вероятности замыкания кабелей из-за высокого уровня влаги. Уличный датчик преимущественно выбирается беспроводной – такой сенсор света легче использовать в экстремальных условиях и установить на проблемные участки.

Фото — подключение датчиков для дома

Видео: тестирование и подключение датчика света

https://youtube.com/watch?v=1vyhml_u6M4

Датчики всякие нужны!

Для работы с аппаратными датчиками, доступными в устройствах под управлением Android, применяется класс SensorManager, ссылку на который можно получить с помощью стандартного метода getSystemService:

SensorManager sensorManager = (SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

Чтобы начать работать с датчиком, нужно определить его тип. Удобнее всего это сделать с помощью класса Sensor, так как в нем уже определены все типы сенсоров в виде констант. Рассмотрим их подробнее:

  • Sensor.TYPE_ACCELEROMETER — трехосевой акселерометр, возвращающий ускорение по трем осям (в метрах в секунду в квадрате). Связанная система координат представлена на рис. 1.
  • Sensor.TYPE_LIGHT — датчик освещенности, возвращающий значение в люксах, обычно используется для динамического изменения яркости экрана. Также для удобства степень освещенности можно получить в виде характеристик — «темно», «облачно», «солнечно» (к этому мы еще вернемся).
  • Sensor.TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE — термометр, возвращает температуру окружающей среды в градусах Цельсия.
  • Sensor.TYPE_PROXIMITY — датчик приближенности, который сигнализирует о расстоянии между устройством и пользователем (в сантиметрах). Когда в момент разговора гаснет экран — срабатывает именно этот датчик. На некоторых девайсах возвращается только два значения: «далеко» и «близко».
  • Sensor.TYPE_GYROSCOPE — трехосевой гироскоп, возвращающий скорость вращения устройства по трем осям (радиан в секунду).
  • Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD — магнитометр, определяющий показания магнитного поля в микротеслах (мкТл) по трем осям (имеется в смартфонах с аппаратным компасом).
  • Sensor.TYPE_PRESSURE — датчик атмосферного давления (по-простому — барометр), который возвращает текущее атмосферное давление в миллибарах (мбар). Если немного вспомнить физику, то, используя значение этого датчика, можно легко вычислить высоту (а ежели вспоминать ну никак не хочется, можно воспользоваться готовым методом getAltitude из объекта SensorManager).
  • Sensor.TYPE_RELATIVE_HUMIDITY — датчик относительной влажности в процентах. Кстати, совместное применение датчиков относительной влажности и давления позволяет предсказывать погоду — конечно, если выйти на улицу.
  • Sensor.TYPE_STEP_COUNTER (с API 19) — счетчик шагов с момента включения устройства (обнуляется только после перезагрузки).
  • Sensor.TYPE_MOTION_DETECT (с API 24) — детектор движения смартфона. Если устройство находится в движении от пяти до десяти секунд, возвращает единицу (по всей видимости, задел для аппаратной функции «антивор»).
  • Sensor.TYPE_HEART_BEAT (с API 24) — детектор биения сердца.
  • Sensor.TYPE_HEART_RATE (с API 20) — датчик, возвращающий пульс (ударов в минуту). Этот датчик примечателен тем, что требует явного разрешения android.permission.BODY_SENSORS в манифесте.

Рис. 1. Система координат датчиковРис. 1. Система координат датчиков

Перечисленные датчики являются аппаратными и работают независимо друг от друга, часто без всякой фильтрации или нормализации значений. «Для облегчения жизни разработчиков»™ Google ввела несколько так называемых виртуальных сенсоров, которые предоставляют более упрощенные и точные результаты.

Например, датчик Sensor.TYPE_GRAVITY пропускает показания акселерометра через низкочастотный фильтр и возвращает текущие направление и величину силы тяжести по трем осям, а Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION использует уже высокочастотный фильтр и получает показатели ускорения по трем осям (без учета силы тяжести).

www-icon.jpg

Какие бывают датчики в смартфоне и зачем они нужны?

Современные мобильные устройства обладают большим набором датчиков, и изредка среди них встречаются необычные варианты вроде измерения температуры и влажности окружающей среды, ультрафиолета и пульса, как это случилось со смартфоном Blackview BV9900.

Но стандартный набор включает в себя совсем другие, более привычные датчики.

Самым популярным из них можно смело назвать акселерометр. Предназначен для измерения ускорения по трем осям координат (X — поперечная, Y — продольная и Z — вертикальная) с учетом силы тяжести. Благодаря полученным данным смартфон словно начинает понимать свое положение в пространстве, и появляются такие функции, как автоповорот экрана или запуск приложений встряхиванием смартфона. Нашел себе применение акселерометр еще в некоторых играх и приложениях — за счет него при наклонах смартфона можно управлять чем-либо на экране. Такой способ управления станет хорошим дополнением сенсорному экрану.

q93_9058479d38df8557439b7828f27e3f0bae95e72834b8332f02b0b9c417d464ef.jpg

Вторым по популярности идет датчик приближения (или приближенности), который отключает экран при телефонных разговорах, если смартфон находится возле уха (или любой другой части тела). А еще он может, наоборот, предотвратить включение дисплея, когда девайс находится в кармане. Почти все современные смартфоны оснащены отдельным датчиком приближения, но в некоторых устройствах реализован программный метод отключения экрана при разговоре, о котором в статье будет рассказано чуть позже.

q93_d3d5999d68fe6ae2109bdd08e63152900cc98ead7a92cde80e0fc84807a3a4a2.jpg

Датчик освещенности (освещения) тоже почти всегда используется за исключением редких бюджетных моделей. Он измеряет уровень внешнего освещения в люксах, и отвечает за автоматическую настройку яркости в зависимости от внешних условий. Более того, в некоторых смартфонах автояркость неотключаемая, а вместе с подсветкой может изменяться и насыщенность цветовых оттенков.

Через магнитометр (компас) измеряется внешнее магнитное поле, а точнее его напряженность по трем осям. Как нетрудно догадаться, компас нужен для определения сторон света, а также он упрощает работу с приложениями-навигаторами — на картах гораздо быстрее получается определить направление движения. Магнитометр, к сожалению, есть уже не во всех смартфонах, но вполне может обнаружиться в бюджетном устройстве.

Гироскоп, который иногда путают с акселерометром, на самом деле работает с ним в паре и пригодится для измерения скорости вокруг осей X, Y и Z. Без гироскопа невозможно смотреть 360-градусные видеоролики и пользоваться технологией VR, так как смартфон не сможет отследить и зафиксировать движения в трехмерном пространстве. Без гироскопа нельзя комфортно играть и в некоторые игры. Самым популярным примером является Pokemon Go, в которой пользователи с девайсами, у которых нет гироскопа, не могут включить режим дополненной реальности и ловить покемонов через камеру.

Частым гостем в смартфонах стал датчик под названием шагомер, который измеряет количество пройденных пользователем шагов. Без него некоторые приложения, предназначенные для отображения физической активности пользователя, либо вовсе не будут работать, либо у них станет доступна лишь часть функционала. При этом есть софт, который замеряет шаги только при помощи акселерометра, но такой метод подсчета будет менее точным.

Завершает список популярных датчиков барометр — он встречается обычно в дорогих смартфонах, либо в некоторых защищенных девайсах среднего ценового сегмента. Барометр измеряет атмосферное давление и высоту над уровнем моря, и в целом датчик, как и магнитометр, может стать полезным дополнением при навигации.

q93_2598a3e984b96822a6958a615db8e30599d8a51a8e0e325443987b13fff39b4e.png

Полный список датчиков, доступных в смартфоне, можно посмотреть, установив на смартфон одно или несколько бесплатных приложений, среди которых выделяются Device Info, Датчикер и Senson Kinetics, но список достойных вариантов на этом вовсе не заканчивается. Интересно же то, что иногда в списках вы можете увидеть слово Virtual, что указывает на программное происхождение датчика, и давайте попробуем разобраться в том, что это такое.

Что такое датчик освещенности в автомобиле

В данном случае речь идет про вполне обычный датчик, в состав которого входят такие компоненты, как фотоэлемент, небольшой блок управления, а также компактное реле. Сам фотоэлемент ставится в самом освещенном месте в авто, которое не подвергается загрязнению. Чаще всего для этого выбирают место над или под ветровым стеклом. На практике, практически любой автомобилист может попросту забыть включить головную оптику в момент въезда в тоннель или выезда на другой затемненный участок дорожного полотна. Если водитель этого не сделает, то благодаря датчику автомобиль самостоятельно запустит фары. Что касается устройства, то оно в режиме реального времени отслеживает уровень освещения, и если света в текущий момент недостаточно, то соответствующим образом включаются фары. Впоследствии, если водитель выезжает из тоннеля или иного затемненного участка дороги, то ближний свет выключается автоматически.

Светозависимый резистор (LDR)

Фоторезистор — это распространенный тип фотопроводящих устройств. Полупроводник, использует световую энергию для управления потоком электронов и током в них.

Самый распространенный тип фотопроводящего элемента — это светозависимый резистор или LDR. Как следует из названия, светозависимый резистор — это полупроводниковое устройство, которое изменяет свое электрическое сопротивление в зависимости от наличия света. Светозависимый резистор изменяет свое электрическое сопротивление с большого значения в несколько тысяч Ом в темноте до нескольких сотен Ом при свете.

Наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления светозависимого резистора, является сульфид кадмия (CdS). Другие материалы, такие как сульфид свинца (PbS), антимонид индия (InSb) или селенид свинца (PbSe), также могут использоваться в качестве полупроводниковой подложки.

Сульфид кадмия используется в фоторезисторах, чувствительных к ближнему инфракрасному и видимому свету. Причина, по которой он используется, заключается в том, что его спектральная кривая отклика очень похожа на кривую человеческого глаза. Им можно управлять с помощью простого источника света, такого как вспышка, а максимальная чувствительная длина волны материала сульфида кадмия составляет от 560 нм до 600 нм в видимом спектральном диапазоне.

Сеть светозависимого резисторного делителя напряжения

Светозависимый резистор обычно подключается последовательно с резистором, через который подается одиночное напряжение постоянного тока. 

Достоинством такого подключения является появление на их стыке разных напряжений при разной интенсивности света. Это соединение является примером сети делителя напряжения или делителя потенциала. Причина в том, что значение сопротивления светозависимого резистора R LDR  будет определять величину падения напряжения на последовательном резисторе R 1 .

Ток в последовательном соединении такой же, и поскольку сопротивление светозависимого резистора изменяется из-за силы света, выходное напряжение будет определяться с использованием формулы делителя напряжения.

Выходное напряжение V OUT = V IN * (R 1 / (R LDR + R 1 )).

В отсутствие света сопротивление светозависимого резистора достигает 10 МОм. При наличии солнечного света сопротивление светозависимого резистора упадет до 100 Ом. 

Светочувствительный переключатель — это обычное применение светозависимого резистора. По мере увеличения интенсивности света сопротивление светозависимого резистора уменьшается, а напряжение смещения увеличивается. В определенный момент, определяемый схемой делителя напряжения, напряжение смещения повышается настолько, чтобы включить транзистор. Это, в свою очередь, активирует реле, которое можно использовать для управления какой-либо другой внешней цепью.

Где находиться датчик освещенности?

В большинстве случаем располагается рядом с прочими сенсорами сверху на передней панели устройства. Иногда он визуально заметен (если цвет корпуса светлый), но в случае с чёрной расцветкой – может сливаться с фоном.

Где находиться сенсор освещенности

Нередко производители располагают модуль снизу, в одной из кнопок (меню, домой, возврат). На моем Xiaomi Redmi Note 4 именно так.

Для проверки достаточно возле источника света прикрыть ладошкой одно из указанных мест. При этом уровень яркости должен уменьшиться.

Работает за счет светочувствительного элемента, который измеряет степень освещенности, затем программные алгоритмы выполняют действия, заложенные в прошивке.

WWW

Исчерпывающее описание всех датчиков доступно по ссылке.

При разработке приложения, эксплуатирующего показания сенсоров, вовсе не обязательно бегать по улице или прыгать в воду с высокой скалы, так как эмулятор, входящий в поставку Android SDK, умеет передавать приложению любые отладочные значения (рис. 2–3).

Рис. 2. Крутим и кидаемРис. 2. Крутим и кидаем

Рис. 3. Нагреваем и сдавливаемРис. 3. Нагреваем и сдавливаем

Как включить датчик?

На Андроид устройствах достаточно раскрыть шторку уведомлений, потянув за верхний край. Затем активируем соответствующую опцию. Значок может отличатся в плане внешнего вида для разных моделей и версий Android.

активация автоматической настройки яркости

Если не обнаружили у себя подобной кнопки, значит стоит открыть параметры экрана и в разделе «Яркость» задействовать переключатель «Авто-настройка»:

Активация датчика света в параметрах смартфона

Аналогично производится отключение.

Шагомер

Шагомер или педометр помогает контролировать пройденное расстояние, выраженное в количестве шагов. Наличие этого сенсора демонстрирует то, что владелец смартфона уделяет внимание физическим нагрузкам и состоянию своего здоровья.

Отдельный датчик шагов может быть только в некоторых смартфонах и умных часах, ориентированных специально на спортсменов и людей, которые хотят вести более подвижный образ жизни. В других смартфонах шаги считаются с помощью стандартных датчиков и специальных спортивных программ, но немного менее точно.

Если не работает?

Причин дефекта может быть несколько:

  • Механическое повреждение девайса в результате падения, ударов (попыток открывания пивных бутылок и забивания гвоздей);
  • Неудачная установка кастомной (неофициальной) версии программного обеспечения. Это чревато разными негативными последствиями – неработающий модуль WiFi, существенное повышение температуры в играх и т.д. Лучше использовать исключительно лицензионное ПО от разработчиков Вашего телефона;
  • Применение чехла, бампера, защитного стекла, которое закрывает отверстие датчика. Такое случается сплошь и рядом, особенно с теми, кто заказывает дешевые аксессуары в китайских интернет-магазинах.

Вот и разобрались, что такое датчик освещения в телефоне. Надеюсь, статья ответила на Ваши вопросы.

Меряем давление и высоту

Весь код для работы с датчиком давления мы уже написали в предыдущем разделе, получив в переменной pressure вполне себе значение атмосферного давления в миллибарах.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Я уже участник «Xakep.ru»

Дактилоскопический сенсор

Стандартом в современных смартфонах в последние годы стал сканер отпечатка пальца. Используя этот способ разблокировки, можно закрыть доступ к устройству или отдельным приложениям от посторонних.

Разблокировка смартфона с помощью датчика отпечатка пальцев позволяет ускорить получения доступа к функционалу смартфона и предотвратить доступ к личным данным в случае его утери или кражи.

Сканер отпечатка пальца обеспечивает высокий уровень защиты смартфона, потому что в отличие от пароля или графического ключа найти способ разблокировки без заданного пальца практически невозможно.

Другие датчики

Есть и некоторые другие датчики, такие как термометр, датчик влажности, пульсометр (датчик сердцебиения), датчик вредного излучения (радиации). Но встречаются они крайне редко и их назначение вполне понятно, так что мы не будем на этом останавливаться.

Надеемся эта статья была для вас полезной и интересной, если так – поделитесь ей в соцсетях с помощью кнопочек слева

smile

Смартфон Xiaomi Redmi 4a
Смартфон Xiaomi Redmi 5
Смартфон Xiaomi Redmi 5a

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: