سنسور ژیروسکوپ تلفن همراه که اغلب با سنسور شتاب سنج اشتباه گرفته می‌شود، یکی از سنسورهای اصلی تلفن‌های همراه است. این حسگر اولین بار در آیفون 4 اپل مورد استفاده قرار گرفت و کاربران تلفن همراه را متعجب کرد. در واقع، سنسور ژیروسکوپ سنسور شتاب سنج را تکمیل و تسریع می‌کند و به شتاب سنج کمک می‌کند تا جهت تلفن همراه را پیدا کند. سنسور شتاب سنج تلفن همراه سرعت چرخش زاویه‌ای و شتاب را تشخیص می‌دهد.
سیستم‌های میکروالکترومکانیکی، معروف به MEMS یک فناوری مکاترونیک بسیار کوچک است. پیشرفت در فناوری MEMS به ما در تولید انواع محصولات کمک کرده است. اکنون بسیاری از دستگاه‌های مکانیکی مانند شتاب سنج، ژیروسکوپ تلفن همراه و غیره می‌توانند با استفاده از دستگاه‌های الکترونیکی در مقیاس کوچک تولید شوند.
این سنسورها از برترین های کالای دیجیتال و مشابه مدارهای مجتمع دیگر ساخته شده اند. شتاب سنج و ژیروس مکمل یکدیگر هستند، به همین دلیل معمولاً در کنار هم استفاده می‌شوند. شتاب سنج شتاب خطی یا جهت حرکت یک جسم را اندازه گیری می کند. در حالی که سنسور ژیروسکوپ سرعت زاویه‌ای یا شیب یا جهت گیری یک جسم را اندازه گیری می کند. سنسورهای ژیروسکوپ موبایل برای چندین محور نیز موجود است.
برای درک بهتر تفاوت‌های شتاب سنج و ژیروسکوپ، بازی‌های موبایلی را در نظر بگیرید که با تغییر زاویه تلفن همراه مسیر خود را تغییر می‌دهند. به عنوان مثال، وقتی تلفن را به سمت چپ متمایل می‌کنیم، شخص یا دستگاه تحت کنترل ما در بازی نیز به سمت چپ حرکت می‌کند. این کار با استفاده از سنسور شتاب سنج انجام می شود. اما شتاب سنج تنها عامل نیست. ژیروسکوپ دقت خود را بسیار بالا میبرد.
عملکرد ژیروسکوپ تلفن همراه چگونه است؟
به طور کلی، این حسگر دارای دو عملکرد اصلی در تلفن های همراه است: تشخیص حرکت چرخشی و تشخیص تغییرات جهت گیری. این نوع حرکات حرکاتی هستند که درک آنها برای انسان دشوار است و به همین دلیل این سنسورها برای سهولت استفاده انسان مناسب هستند.
نحوه کارکرد سنسور ژیروسکوپ
حسگرهای ژیروسکوپ تلفن همراه علاوه بر اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای، می‌توانند جهت حرکت یک جسم را نیز اندازه‌گیری کنند. برای حس دقیقتر حرکت، سنسورهای ژیروسکوپ با سنسورهای شتاب سنج ترکیب می‌شوند.
بسته به جهت، سه نوع اندازه گیری سرعت زاویه‌ای وجود دارد. چرخش افقی روی یک سطح صاف وقتی جسم را از بالا مشاهده می‌کنید، چرخش عمودی مانند جسم از جلو به نظر می‌رسد، چرخش افقی هنگام مشاهده جسم از جلو.
از مفهوم نیروی کوریولیس در سنسورهای ژیروسکوپ استفاده می‌شود. در این سنسور برای اندازه‌گیری سرعت زاویه ای، میزان چرخش سنسور به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. با مشاهده عملکرد سنسور ارتعاش ژیروسکوپ می‌توان اصل کار سنسور ژیروسکوپ را درک کرد.
سنسور از یک عنصر ارتعاشی داخلی ساخته شده از مواد بلوری به شکل یک ساختار دوگانه ساخته شده است. این سازه از یک قسمت ثابت در مرکز به نام بازوی حسگر و بخشی در هر دو طرف به نام بازوی انتقال تشکیل شده است که از هر دو طرف به قسمت مرکزی متصل می‌شود.
این ساختار یک ساختار باینری و متقارن است. هنگامی که یک میدان الکتریکی به طور متناوب در بازوهای محرک ارتعاش می‌کند، ارتعاشات جانبی ثابت رخ می‌دهد. بازوهای محرک متقارن هستند، هنگامی که یک بازو به سمت چپ و دیگری به سمت راست حرکت می‌کند، بنابراین یک نیروی کشش افقی به قسمت ثابت اعمال می‌شود، که به عنوان تغییر در بار الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود.
هنگامی که یک نیروی چرخشی خارجی به سنسور وارد می‌شود، ارتعاشات عمودی در بازوهای محرک ایجاد می‌شود. این امر باعث می‌شود بازوهای محرک در جهت بالا و پایین به لرزش درآیند و بنابراین یک نیروی چرخشی بر روی یک قسمت ثابت در مرکز عمل می‌کند.
چرخش قسمت ثابت باعث ارتعاشات عمودی به میزان بازوها می‌شود. این ارتعاشات تولید شده در بازوی اندازه‌گیری به عنوان تغییر در بار الکتریکی اندازه گیری می‌شود. این تغییر برای اندازه‌گیری نیروی چرخشی خارجی اعمال شده به سنسور به صورت چرخش زاویه‌ای استفاده می‌شود.
کاربرد ژیروسکوپ تلفن همراه
همانطور که گفته شد، سنسور ژیروسکوپ کاربردهای زیادی دارد، از جمله در تلفن‌های همراه و صنایع دیگر مانند هوانوردی اما در این متن سعی داریم اطلاعاتی در مورد کاربردهای این سنسور در تلفن‌های همراه ارائه دهیم. کاربردهای ژیروسکوپ در پنج زمینه اصلی تلفن‌های موبایل مورد بحث قرار گرفته است.
1) عکاسی 360 درجه
عکاسی 360 درجه روی تلفن همراه نیاز به سنسور ژیروسکوپ دارد. این سنسور اجازه می‌دهد تصاویر گرفته شده توسط دوربین تلفن همراه به طور معنی داری با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. سرانجام، دوربین تلفن همراه و نرم افزار مربوطه تصاویر گرفته شده توسط دوربین را به یک تصویر 360 درجه متصل می‌کند.
2) نرم افزار مسیریابی
همانطور که می‌دانید، در داخل تونل‌های جاده ای یا مکان‌هایی که دسترسی به اینترنت دشوار است، یک مکان با کیفیت قابل قبول نیز وجود دارد. اما وقتی اینترنت یا سیگنالی برای استفاده از این مکان وجود ندارد چگونه می‌توان این کار را انجام داد؟ پاسخ این سوال سنسور ژیروسکوپ است.
3) از لرزش دوربین در حالت عکسبرداری خودداری کنید
معمول است که همه کاربران دوربین موبایل به دلیل حرکت ناگهانی دست، کیفیت تصویر مطلوبی را از دست می‌دهند. اما به لطف سنسور ژیروسکوپ تلفن همراه این مشکل تا حد زیادی برطرف شده است و لرزش‌ها کیفیت تصاویر را کاهش نمی‌دهد.
حرکات دست و ارتعاشات حاصل از آن توسط ژیروسکوپ موبایل شناسایی شده و اثرات آن از تصاویر پاک می‌شود. این اجازه می‌دهد تا تصاویر بدون لرزش لرزند.
4) کارهای تلفن همراه را با حرکت دادن تلفن همراه انجام دهید
برخی از تلفن‌های همراه توانایی استفاده از ژیروسکوپ برای انجام فعالیت‌های منوهای موبایل را دارند. به عنوان مثال، کج شدن تلفن به سمت پایین ، پایین منو را نشان می دهد. مثال دیگر قفل کردن تلفن همراه با یک حرکت است.
شاید به یاد داشته باشید که برخی از تلفن‌های هوشمند، اگر روی صفحه قرار بگیرند، تماس ورودی با تلفن همراه را بی‌صدا می‌کنند. این کار را می‌توان با کمک ژیروسکوپ تلفن همراه انجام داد.
5) بازی‌های حرکتی انجام دهید
با معرفی آیفون 4 سنسور ژیروسکوپ به سنسور اصلی تلفن‌های همراه تبدیل شد. با استفاده از این سنسور می‌توان بازی‌های حرکتی را انجام داد. این سنسور باعث کنترل بازی توسط حرکات موبایل می‌شود. در واقع، تلفن همراه در چنین بازی‌هایی مانند یک فرمان در ماشین عمل می‌کند. اگر به هر جهتی خم شوید، بازی در همان جهت حرکت می‌کند.
ژیروسکوپ متحرک چیست و عملکرد آن چگونه است
اکنون که با عملکرد سنسورهای تلفن همراه آشنا شدیم، زمان آن فرا رسیده است که در مورد عملکرد سنسورهای ژیروسکوپ تلفن همراه بحث کنیم. ژیروسکوپ در واقع حسگری است که تغییرات حرکتی تلفن همراه را تشخیص می‌دهد. اینها برخی از مهمترین کاربردهای ژیروسکوپ است:
- ژیروسکوپ به شما امکان می‌دهد با تلفن همراه خود بازی‌های حرکتی انجام دهید.
- هنگامی که سرویس GPS در دسترس نیست، ژیروسکوپ شما را راهنمایی می‌کند.
- نقش موثری در انجام فعالیت‌های واقعیت مجازی دارد.
- به شما امکان می‌دهد عکس های سه بعدی بگیرید.
- به شما امکان می‌دهد عکس های بسیار واضحی بگیرید.
- به شما امکان می‌دهد با تکان دادن تلفن، دستورات مختلفی را روی تلفن همراه خود اجرا کنید.
- ژیروسکوپ به شما امکان می‌دهد صفحه تلفن همراه را به صورت عمودی یا افقی بچرخانید.
- برنامه‌هایی که از سنسور ژیروسکوپ روی گوشی استفاده می‌کنند.
همانطور که گفته شد، دقت بالای سنسور ژیروسکوپ تلفن همراه تجربه کاربر را در هنگام استفاده از نرم افزار با ژیروسکوپ افزایش می‌دهد. به عنوان یک نمونه قابل مشاهده، می‌توان از Pokemon Go اشاره کرد که از واقعیت افزوده استفاده می‌کند. این بازی بدون استفاده از سنسور ژیروسکوپ روی گوشی عملا قابل استفاده نیست. در اینجا برخی از برنامه‌های معروف وجود دارد که از سنسور ژیروسکوپ استفاده می‌کنند.
سنسور ژیروسکوپ تلفن همراه
امروزه تلفن‌های هوشمند به سنسورهای مختلفی برای افزایش کارایی مجهز شده اند. این سنسورها همچنین اطلاعاتی راجع به محیط گوشی ارائه می‌دهند و همچنین به افزایش عمر باتری کمک می‌کنند.
استیو جابز اولین کسی بود که از فناوری ژیروسکوپ در لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده کرد. آیفون اپل اولین تلفن هوشمندی است که از فناوری سنسور ژیروسکوپ بهره میبرد. با کمک ژیروسکوپ بر روی تلفن هوشمند می‌توانیم حرکات را با تلفن‌های خود تشخیص دهیم. تلفن‌های هوشمند معمولاً دارای نسخه الکترونیکی حسگر لرزش هستند.
برنامه‌های اندرویدی استفاده‌کننده از سنسور ژیروسکوپ
- AndroSensor
- Wifi Analyzer
- Metal Sniffer
- Clinometer
- LightMeter Free
- Smart ThermoMeter
- Sound Meter
- Heart Rate Monitor
- Physics Toolbox Sensor Suite
جمع بندی
این سنسور علاوه بر اینکه در تلفن های همراه مورد استفاده قرار می‌گیرد، در صنایع دیگر مانند ساخت هواپیما نیز کاربردهای فراوانی دارد. همانطور که گفته شد، سنسور ژیروسکوپ امکان تشخیص بهتر و دقیقتر محل دستگاه را با استفاده از ژیروسکوپ فراهم می‌کند. به همین دلیل در هواپیماها برای تشخیص ارتفاع نیز استفاده می‌شود. امیدواریم از این مقاله سایت مجله نوبل لذت برده باشید، و همچنین نظرات خودتون رو برای ما ارسال کنید.
