Сами того не подозревая, мы каждый день пользуемся акселерометрами, магнитометрами и микрофонами, которые имеются в наших мобильных устройствах. Но как же устроены эти миниатюрные датчики? Об этом читайте в нашем материале.
Что же такое МЭМС (MEMS)? Под этой аббревиатурой скрывается название «микроэлектромеханические системы» (Microelectromechanical systems). Они представляют собой миниатюрные устройства, содержащие микроэлектронные и микромеханические компоненты. Само название МЭМС, скажем прямо, совсем не на слуху у пользователей.
Однако каждый день мы пользуемся множеством девайсов, основанных на базе этих решений. Самым простым примером микроэлектромеханической системы может служить акселерометр, который используется во всех современных смартфонах, игровых консолях и жестких дисках. Однако существует множество других систем, применение которых отнюдь не ограничивается потребительской электроникой. Решения на основе МЭМС находят применение в автомобильной промышленности, военной отрасли, а также медицине.
Что такое Гироскоп и Акселерометр | База Знаний
История и архитектура
Для начала немного истории. По большому счету, началом развития МЭМС можно считать 1954 год. Именно тогда был открыт пьезорезистивный эффект кремния и германия, который лег в основу первых датчиков давления и ускорения. Через 20 лет — в 1974 году — компанией National Semiconductor впервые было налажено массовое производство датчиков давления. А в 1990-х годах рынок микроэлектромеханических систем значительно вырос благодаря началу использования различных миниатюрных сенсоров в автомобильной электронике.
MEMS-системы получили приставку «микро-» из-за своих размеров. Составные части таких устройств имеют размеры от 1 до 100 мкм, а размеры готовых систем варьируются от 20 мкм до 1 мм.
В плане архитектуры МЭМС-устройство состоит из нескольких взаимодействующих механических компонентов и микропроцессора, который обрабатывает данные, получаемые от этих компонентов. Какого-то стандарта для механических элементов нет: по своему типу они могут сильно различаться в зависимости от назначения конкретного устройства.
В качестве материалов для производства МЭМС могут использоваться как и традиционный кремний, так и другие материалы: например, полимеры, металлы и керамика. Чаще всего механические системы изготавливаются из кремния. Его основные преимущества заключаются в физических свойствах.
Так, кремний очень надежен — он может работать в течение триллионов циклов операций и при этом не разрушаться. Что касается полимеров, то этот материал хорош тем, что его можно производить в больших количествах и, что самое важное, с множеством различных характеристик под конкретные задачи. Ну а металлы (золото, медь, алюминий), в свою очередь, обеспечивают высокие показатели надежности, хоть и уступают по качеству своих физических свойств кремнию.
Стоит отдельно упомянуть и о таких материалах, как нитриды кремния, алюминия и титана. Благодаря своим свойствам они широко используются в микроэлектромеханических системах с пьезоэлектрической архитектурой.
Что касается технологий производства МЭМС, то здесь используется несколько основных подходов. Это объемная микрообработка, поверхностная микрообработка, технология LIGA (Litographie, Galvanoformung и Abformung — литография, гальваностегия, формовка) и глубокое реактивное ионное травление. Объемная обработка считается самым бюджетным способом производства МЭМС. Ее суть заключается в том, что из кремниевой пластины путем химического травления удаляются ненужные участки материала, в результате чего на пластине остаются только необходимые механизмы.
Результат, полученный с помощью объемной обработки
Глубокое реактивное ионное травление почти полностью повторяет процесс объемной микрообработки, за исключением того, что для создания механизмов используется плазменное травление вместо химического. Полной противоположностью этим двум процессам является процесс поверхностной микрообработки, при котором необходимые механизмы «выращиваются» на кремниевой пластине путем последовательного нанесения тонких пленок. И, наконец, технология LIGA использует методы рентгенолитографии и позволяет создавать механизмы, высота которых значительно превышает ширину.
В целом, все МЭМС можно разделить на две большие категории: сенсоры и актуаторы. Различаются они принципом своей работы. Если задача сенсора состоит в преобразовании физических воздействий в электрические сигналы, то актуатор выполняет прямо противоположную работу, переводя сигнал в какие-либо действия. Тот же акселерометр является сенсором, а в качестве примера устройства, использующего актуаторы, можно привести DLP-проектор (Digital Light Processing).
DLP-проектор BenQ использует актуаторы
Ну а теперь мы поговорим о каждом устройстве в отдельности.
Акселерометры
Самым распространенным МЭМС-устройством является акселерометр. Как уже говорилось выше, сфера его использования чрезвычайно обширна. Она охватывает мобильные телефоны, ноутбуки, игровые приставки, а также более серьезные устройства, такие как автомобили. Само предназначение акселерометра заключается в измерении кажущегося ускорения.
В случае с мобильными телефонами он используется для многих целей. Например, для смены ориентации экрана. Или же выполнения каких-либо функций при «встряхивании» устройства. Кроме этого, не стоит забывать и об играх — они, пожалуй, составляют основную сферу применения акселерометров.
Нынче уже сложно представить «продвинутую» игрушку, в которой не было бы реализовано управление посредством наклона телефона. Одним словом, акселерометр стал неотъемлемой частью смартфонов. Кстати, впервые он был установлен в мобильный телефон Nokia 5500. Благодаря акселерометру телефон можно было использовать как шагомер. Любители утренних пробежек были в восторге!
Но, конечно, только после выхода Apple iPhone акселерометры достигли пика популярности. Да и в целом интерес к MEMS начал расти вместе с развитием платформ iOS и Android.
Nokia 5500 — первый телефон с акселерометром
Акселерометры также имеются в различных контроллерах игровых консолей, будь то обыкновенный геймпад или несколько иное устройство, например, контроллер движения PlayStation Move. Кстати, акселерометр используется и в анонсированном на днях шлеме виртуальной реальности Sony Project Morpheus.
Особое значение имеет акселерометр, применяемый в ноутбуках, а точнее, в их жестких дисках. Всем известно, что винчестеры — устройства довольно хрупкие, и в случае с лэптопами вероятность их повреждения возрастает в разы. Так, при падении ноутбука акселерометр фиксирует резкое изменение ускорения и отдает команду на парковку головки жесткого диска, предотвращая и повреждение устройства, и потерю данных.
Акселерометр InvenSense MPU-6500
По схожему принципу акселерометр влияет на работу автомобильного видеорегистратора. При резком ускорении, торможении и перестроении транспортного средства видеозапись помечается специальным маркером, который защищает ее от стирания и перезаписи, что значительно облегчает дальнейшие разборы дорожно-транспортных происшествий.
В целом самым большим и перспективным рынком для акселерометров и других МЭМС является автомобильная промышленность. Дело в том, что в отличие от рынка мобильных и игровых устройств, где акселерометры используются в развлекательных целях, в автомобилях на работе акселерометра основываются буквально все системы безопасности. С их помощью работают система развертывания подушек безопасности, антиблокировочная система тормозов, система стабилизации, адаптивный круиз-контроль, адаптивная подвеска, система Traction Control — и это далеко не полный список! Учитывая, что производители автомобилей уделяют особое внимание безопасности, количество применяемых акселерометров и других МЭМС будет лишь расти.
Краш-тест автомобиля Opel Vectra. В 90-е годы подушки безопасности зачастую были только опцией
Но несмотря на то, что рамки использования акселерометра довольно четко определены, разработчики продолжают думать над тем, в каких еще целях можно применять это устройство. Например, ученые из Национального института геофизики и вулканологии Италии Антонио Д’Аллесандро (Antonino D’Alessandro) и Джузеппе Д’Анна (Giuseppe D’Anna) предложили использовать акселерометр мобильного телефона как датчик землетрясений.
Очень интересно! Исследования проводились с акселерометром iPhone, и результаты сравнивались с показаниями полноценного датчика землетрясений компании Kinemetrics. Как оказалось, мобильный гаджет способен улавливать сильные землетрясения силой более 5 баллов по шкале Рихтера, но только если он находится вблизи эпицентра подземных толчков.
Результаты не настолько впечатляют, однако ученые уверены: чувствительность акселерометров будет только расти, и в будущем они смогут определять и менее сильные землетрясения. Остается лишь вопрос: зачем акселерометру телефона измерять силу подземных толчков, когда есть датчики землетрясения? Все дело в том, что ученые ставят своей целью создание в будущем целой сети из смартфонов в сейсмически активных районах. В теории, при землетрясениях данные со смартфонов будут поступать в аналитический центр, что позволит определять наиболее пострадавшие от стихии районы и правильно координировать спасательные операции. Идея более чем интересная и, главное, действительно востребованная в некоторых уголках мира, однако сейчас сложно представить, как она будет реализована на практике.
Теперь поговорим о самой конструкции акселерометра. Существует несколько видов устройств в зависимости от их архитектуры. Работа акселерометра может основываться на конденсаторном принципе. Подвижная часть такой системы представляет собой обыкновенный грузик, который смещается в зависимости от наклона устройства.
По мере его смещения изменяется емкость конденсатора, а именно меняется напряжение. Исходя из этих данных, можно получить смещение грузика, а вместе с тем и искомое ускорение.
Источник: www.ferra.ru
Гироскоп в телефоне самсунг что это
- Домой
- Пропедевтика внутренних болезней
- Гистология
- Учебное видео
- Библиотека медицинская
Форум бесплатных
консультаций врачей
Новости разделов сайта
Для наших посетителей
Психология
- Психология
- Агрессивное поведение
- Лечение психозов
- Методы психологии
- Психология отношений
- Соматическая психиатрия
- Шизофрения
Остальные разделы
- Акушерство
- Анатомия для хирурга
- Генетика
- Гинекология
- Дерматология
- Диагностика болезней
- Кардиология
- Неврология
- Онкология
- Отоларингология
- Патофизиология
- Стоматология
- Общая реабилиталогия
- Травматология
- Фармация
- Хирургические болезни
- Торакальная хирургия
- Общая эпидемиология
Что такое гироскоп? Зачем нужен гироскоп в смартфоне?
Каждый смартфон оснащен множеством датчиков. Среди них наиболее часто встречаемые датчик освещенности, магнитометрии, ускорения, приближения, расстояния, акселерометр (G-сенсор) и гироскоп (гиродатчик). Про то, зачем нужен акселерометр в смартфоне и планшете мы уже писали, а сейчас хотим ознакомить вас с другим интересным устройством — гироскопом, который чаще всего используется вместе с акселерометром.
Впервые слово «гироскоп» использовал французский физик Леон Фуко, так он назвал свой прибор, с помощью которого наблюдал суточное вращение Земли. Современные гироскопы применяются не только для определения вращения тела. Основное их предназначение в наши дни — это определение угла отклонения тела относительно разных плоскостей. Комбинация гироскопа и акселерометра позволяет отследить и зафиксировать движение в трехмерном пространстве.
Первым смартфоном, оснащенным гироскопом, стал iPhone 4 компании Apple, после чего его наличие стало чуть ли не обязательным требованием для любого телефона. Использование гироскопа в iPhone сделало его смартфоном с совершенно новыми интересными возможностями. Например, ответить на входящий звонок, листать страницы и картинки электронной книги, менять музыку, ставить паузу владельцы iPhone могут, просто встряхнув смартфон.
Другие интересные статьи
- Главная страница
- Размещение рекламы
Медицинский сайт MedicalPlanet.su является некоммерческим ресурсом для всеобщего и бесплатного развития медицинских работников.
Материалы подготовлены и размещены после модерации редакцией сайта, в составе которой только лица с высшим медицинским образованием. Ни один из материалов не может быть применен на практике без консультации лечащего врача.
Вопросы, замечания принимаются на указанный почтовый адрес. По этому же адресу мы оперативно предоставим вам координаты автора, заинтересовавшей вас статьи.
Если планируется использование отрывков размещенных текстов — обязательно размещение обратной ссылки на страницу источник.
Источник: medicalplanet.su
Что такое гироскоп в смартфоне и для чего он нужен
Смартфоны
На чтение 5 мин Опубликовано 19.11.2020
Функционал мобильных телефонов в последние годы значительно расширился. Пользователи воспринимают устройство не только как средство связи. Один из интересных модулей, которым оснащен девайс, – гиродатчик. Не все пользователи в восторге от этого изобретения, некоторые предпочитают им не пользоваться. Рассмотрим, что это за прибор – гироскоп, зачем он нужен в смартфоне.
Описание и принцип работы гироскопа в смартфоне
Гироскоп – модуль, реагирующий на перемену угла вектора движения тела, на котором он установлен. Самый простой пример гидродатчика – детская игрушка волчок. Устройство было сконструировано немецким ученым И. Боненбергером в начале XIX века. По принципу действия первые образцы были схожи с компасом, а за основу взят алгоритм работы акселерометра. Постепенно модуль претерпевал изменения – устройство уменьшалось в размерах, функционал расширялся.
Прибор, установленный в мобильном телефоне, увеличивал возможности девайса. Гироскоп фиксирует движение телефона, помогает определить стороны света. Это небольшой датчик, вмонтированный в плату и предоставляющий ОС сведения о расположении устройства в пространстве.
Применение в смартфонах
Повышенный интерес к гидродатчикам в смартфонах появился вместе с развитием мобильных игр и приложений-симуляторов. Сервису, чтобы установить взаимосвязь игрока с виртуальной реальностью, необходим гироскоп. Позже модуль начали использовать в навигационных программах.
Ориентация экрана
Наиболее распространенная функция гидродатчика – автоматическое изменение дислокации изображения на экране смартфона. Для комфорта общения или проведения других действий удобным является вертикальный режим. Но когда речь идет о мобильных играх, чтении или просмотре фильмов в интернете, ландшафтное расположение изображения более выгодное.
Встряхивание
До недавнего времени, чтобы ответить на звонок, пользователю следовало нажать кнопку или провести по экрану рукой. С появлением гироскопа такая необходимость отпала. Теперь, чтобы начать разговор, достаточно просто встряхнуть устройство.
Модуль позволяет листать страницы в электронной книге, просматривать фотографии, не прикасаясь к монитору. В некоторых ОС встряхивание телефона запускает опцию обновления Bluetooth.
GPS
Гироскоп помогает ориентироваться на местности. Особенно в наличии подобного модуля нуждаются пользователи, которые пассивному отдыху предпочитают активный. С помощью GPS на экране телефона появляется карта, фиксирующая направление движения человека при любом повороте тела. Например, владелец устройства стоит лицом к водохранилищу, оно тут же отобразится на карте. Когда владелец смартфона развернется к реке спиной, картинка на мониторе мгновенно изменится.
В играх
Не всегда пользователи используют мобильное устройство для связи. В часы релаксации телефон преображается в игрушку для развлечения. Именно тогда функции гироскопа так нужны. Наклонами смартфона владелец гаджета может управлять движением автомобиля или неопознанного летающего объекта.
Виртуальная реальность
Мобильные устройства для погружения в виртуальную реальность – уже дано не сказка. Чтобы оказаться в мире VR, необходимо обзавестись пластиковым креплением на телефон (наличие гироскопа в нем – обязательное условие). Этот датчик производит управление – человек вертит головой, поднимает вверх, смотрит вниз и попадает в чарующий мир виртуальной реальности. На качество погружения существенно влияет разрешение экрана, но это уже второй вопрос. Главное – присутствие модуля.
Проверить наличие в смартфоне
Какие модули установлены в мобильном телефоне, производитель указывает в характеристиках устройства. Для этого необходимо открыть вкладку «Датчики». Владельцы 4 модели iPhone и выше могут быть уверены, в их девайсах гиродатчик установлен.
Если пользователь сомневается, может проверить наличие гироскопа с помощью сторонних программ:
- Aida 64;
- An Tu Tu;
- Sensor Sense;
- Sensor Kinetics.
Приложения протестируют операционную систему устройства, отобразят технические характеристики мобильного устройства.
Приложения-развлечения с гироскопом
Сфера применения мобильных телефонов колоссальна. Но не все пользователи знают, что в магазине приложений можно скачать программы-развлечения с гидродатчиком, которые позволяют взглянуть на смартфон совсем с другой стороны и раскрыть весь потенциал, заложенный в девайсе.
iBeer
Программа для развлечения в кругу друзей. Приложение поддерживают смартфоны, работающие на ОС Андроид. После того, как владелец девайса нажимает на клавишу «Старт», экран преобразуется в пивной бокал, наполненный янтарной, пузырящейся жидкостью. При наклоне мобильного телефона количество пива в бокале начинает уменьшаться. При встряхивании на дисплее появляются новые пузырьки, шапка пены увеличивается.
Настройки программы позволяют выбрать сорт «выпиваемого» владельцем смартфона пива, количество наполнений бокала не ограничено. Приложение бесплатное. Единственный недостаток – встроенные блоки рекламы перед каждым наполнением бокала.
Sky View
Интересная программа для любителей астрономии. Приложение не просто предоставляет пользователю красивую картинку, но и помогает узнать много нового. После скачивания Sky View камера мобильного телефона, направленная на небо, позволяет определить любую видимую звезду или другое небесное тело.
Разработчик анонсирует, что сервис выделит даже международную космическую станцию и спутник типа Хаббл. Прикоснувшись к небесному объекту, пользователь получает всю информацию о нем: расстояние от Земли, радиус, точное название. Программа дает возможность изучать время. На линии, по которой небесный объект движется в космосе, можно проследить его месторасположение в определенный временной отрезок. Чтобы насладиться сервисом в полном объеме, подключение к интернету не нужно.
Источник: reedr.ru