Магнитный датчик в смартфоне: что это и как работает? Датчик Холла в телефоне — что это.

В современные смартфоны и планшеты встроено большое количество контроллеров и блоков. Одним из таких и является датчик Холла.

В этом материале мы расскажем, зачем он нужен в телефоне и как вообще он применяется в смарт-технике.

Они могут быть как основными деталями телефона ( , модуль памяти), так и вспомогательными (положения, приближения и другие элементы).

Встроенные измерители не только позволяют упростить работу гаджета, но и дополняют его функциональные возможности .

Определение и принцип работы

Датчик Холла – это измерительное устройство, целью которого является определение наличия и всех сопутствующих параметров магнитного поля. Своё название он получил в честь так называемого «эффекта Холла» и ученного Эдвина Холла, который и открыл эффект еще в 1879 году.

Учёный в лабораторных условиях изучал свойства электрического тока.

В результате, была определена прямая зависимость между током и магнитным полем: после того, как элементы электрической цепи были помещены в зону действия магнитного поля, напряжение тока в проводнике изменялось в зависимости от интенсивности магнитных излучений.

Фактически, это устройство определяет наличие магнитного поля. Напряжение поля им не измеряется. В результате, смартфон или другой гаджет может легко взаимодействовать с пространством, заменяя привычный компас и другие приборы.

Первые приборы Холла использовались в сфере машиностроения: в автомобилях и заводских установках. В автомобилях измерял угол распредвала/коленвала.

В более старых моделях машин, прибор позволял определить момент появления искры.

С течением времени и научно-технического прогресса датчики начали использовать во многих предметах, встречающихся в быту: бесконтактные выключатели, устройства для определения уровня жидкости и другие.

Также, результат работы датчика Холла является основой аппарата .

Устройство используется в сфере безопасности – для организации защиты периметра. Датчик измеряет любые изменения в магнитном поле, постоянно контролируя безопасность на охраняемом объекте.

Применение в смартфонах

В смарт-технике датчик используется в качестве контроллера, который является частью дисплейного модуля.

Благодаря прибору Холла, пользователь может осуществлять бесконтактное управление телефоном. Микросхема есть практически во всех флагманских устройствах.

Также, он используется в игровых приставках.

Благодаря ему и работают игры Stars Dance, Guitar Hero и другие игры, управление в которых осуществляется только с помощью сканирования жестов пользователя.

Возможности датчика могут быть реализованы в смартфоне не полностью. Все зависит от класса и его целевой аудитории.

Более дешевые гаджеты тоже могут иметь встроенный контроллер, однако, с его помощью юзер сможет использовать смартфон как, к примеру, компас. Реализация возможностей зависит еще и от размеров смартфона, так как аппаратный компонент требует достаточно много места под крышкой.

Задачи прибора в смартфоне :

• Функция встроенного цифрового компаса . Устройство может использоваться программным обеспечением. Все навигационные приложения или другие типы утилит используют возможности датчика для улучшенного позиционирования смартфона в пространстве. Также, с помощью встроенной микросхемы и эффекта устройства можно определить направление движения телефона. Такая возможность пригодиться в играх, при создании ;
• Взаимодействие с аксессуарами . Свойства датчика позволяют расширить функционал смартфона, если у вас есть магнитный чехол. С его помощью владелец может блокировать или получать доступ к рабочему столу, не открывая чехол-книжку;
• В раскладных телефонах он используется для автоматического включения и отключения дисплея, когда крышка гаджета изменяет положение;
• Работа функции «Автоповорот» экрана возможна благодаря микроконтроллеру Холла;
• Автоматическая коррекция изображения в режиме съемки или в разное время суток.

Распространение и типы контроллера

Датчики бывают трёх видов :

• Униполярные;
• Биполярные;
• Омниполярные.

Первый вариант реагирует только на один магнитный полюс.

Униполярные используются в современных микропроцессорных системах (смартфонах, планшетах, и прочих гаджетах).

Для активации работы датчика Холла достаточно поднести к устройству один полюс магнита. На другой полюс телефон реагировать не будет.

Для деактивации работы достаточно убрать магнит от девайса.

Биполярные магниты используются в автомобилях, ракетной технике, авиации. Принцип работы биполярного датчика заключается в том, что он реагирует на оба полюса магнита. После поднесения одного полюса к нему, он будет продолжать работать даже после того, как будет убран. Выключить работу контроллера можно только с помощью противоположного полюса.

Цифровые Омниполярные контроллеры могут включаться и отключаться как от южного, так и от северного полюса магнита.

Как проверить наличие в смартфоне?

Первый способ проверки наличия датчика – это описание характеристик телефона. Их можно найти в открытом доступе в интернете.

Однако, не во всех интернет-магазинах или форумах может упоминаться датчик Холла как один из встроенных модулей. Как правило, такая характеристика не вносится в число основных.

Если вы еще не приобрели телефон, зайдите на сайт производителя и скачайте электронную инструкцию по использованию смартфона.

В ней всегда детально описаны все аппаратные компоненты. Также, можно воспользоваться одним из следующих способов :

• Почитайте отзывы о гаджете. Возможно, другие владельцы обозначили наличие датчика;
• Задайте вопрос администрации интернет-магазина , через который планируете покупать товар;
• Найдите тематические группы, которые посвящены модели телефона , и в них задайте интересующий вопрос владельцам аналогичных телефонов;
• Посмотрите видео обзоры гаджета на YouTube. Как правило, они являются полными и упоминают обо всех аппаратных и программных особенностях телефона.

Если вы уже купили телефон и хотите проверить наличие контроллера Холла, нет необходимости выполнять вышеуказанные действия. Возьмите магнит любого размера и приложите его к экрану телефона. Гаджет со встроенным датчиком мгновенно погаснет и заработает снова только после того, как вы уберете магнит.

В представленном видеоролике наглядно продемонстрирован простой способ определения датчика в смартфоне :

В смартфонах и планшетах могут применяться сразу несколько датчиков, которые помогают устройству считывать дополнительную информацию. Некоторое время назад мы рассказывали об . Сегодня поговорим о другом датчике, а именно — о датчике Холла.

Что это такое?

Датчик Холла, использующийся в современных мобильных устройствах, представляет из себя измерительный элемент, который способен определять наличие, интенсивность и изменение интенсивности магнитного поля. Датчик назван по имени американского физика Эдвина Холла, в честь которого был назван открытый в 1879 году «эффект Холла» — явление возникновения поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле.

Суть в следующем: если в магнитное поле поместить пластину под напряжением, электроны в пластине начнут отклоняться перпендикулярно направлению магнитного потока. Плотность электронов на разных сторонах пластины будет различаться, что в свою очередь приводит к разности потенциалов, которую улавливает датчик Холла.

Вот как выглядит датчик:

Для чего нужен датчик Холла в планшете или смартфоне?

Сам по себе датчик обладает достаточно широкими возможностями, хотя обычно его применяют по своему прямому назначению, измеряя напряженность магнитного поля. В частности, датчик используется в ракетных двигателях, в системе зажигания ДВС, для измерения уровня жидкости и т.п.

Встречается датчик и в современных мобильных устройствах, однако его возможности реализованы не в полной мере. Датчик фактически используется только в двух задачах.

• Первая — это ставший уже привычным для обладателей смартфонов цифровой компас, который в том числе применяется для улучшения позиционирования.

• Вторая задача, куда более актуальная, — это взаимодействие с популярными чехлами для смартфонов и планшетов.

Магнитные чехлы

Вы наверняка видели так называемые магнитные чехлы как для смартфонов, так и для планшетов. Они позволяют блокировать и разблокировать устройство при открытии/закрытии чехла. При этом в некоторых случаях на чехле есть окошко, где выводится определенная информация, например, время или уведомления.

Как это возможно? Установленный в устройстве датчик Холла реагирует на магнит, который расположен в самом чехле. Когда магнит расположен близко к устройству, датчик регистрирует усиление излучения, в результате чего блокирует дисплей. Когда пользователь открывает флип-чехол (чехол-книжка), датчик фиксирует уменьшение интенсивности излучения и разблокирует экран.

Датчик Холла, служащий для определения наличия магнитного поля, носит имя ученого — физика, открывшего одноименный принцип. А именно: было обнаружено, что в проводнике, попадающем в магнитное поле, изменялось напряжение тока, появляется ЭДС (электродвижущая сила). Подобные элементы устройств бывают цифровые и аналоговые.

Этот датчик определяет наличие магнитного поля.

Зачем нужен датчик Холла? Если магнитное поле есть, прибор показывает цифру — его величину. Причем аналоговый показывает его полярность, помимо значения. А цифровой при отсутствии поля выдает «ноль», в присутствии — некоторую цифру.

Области применения датчиков Холла

Датчиками Холла укомплектованы многие устройства, а также они применяются сами по себе для измерения напряженности поля. Это электрические и ракетные двигатели, система зажигания автомобилей, измерители, приборы с бесконтактным воздействием.

Датчик Холла помогает автоматически отключать экран девайса, когда чехол закрыт.

Устройства для мобильной связи также содержат в своем составе этот сенсор. За что отвечает датчик Холла в смартфоне? В современном устройстве мобильной связи данный прибор является измерительным элементом, распознающим присутствие, отсутствие, интенсивность и изменение магнитного поля. Возможности датчика не ограничиваются измерениями. Также он определяет наличие возможности бесконтактного взаимодействия.

На датчике Холла основан магнитометр, присутствующий во многих «навороченных» и продвинутых мобильных устройствах. Но не во всех случаях подобная возможность реализуется полностью. В основном, это две следующие функции.

• Компас для программ навигации, позволяющий быстрее определять местоположение и направление.
• Взаимодействие смартфона с аксессуарами, например, с магнитным чехлом, блокирующим экран при его открытии. Или включение, выключение дисплея в раскладных телефонах при движении крышки.

Принцип действия датчика

Контролируя состояние устройства, датчик Холла осуществляет бесконтактное переключение от нерабочего режима к рабочему и обратно. Бесконтактный способ исключает загрязнение и механические нагрузки. Можно представить себе этот элемент в виде пластины из полупроводника с малой толщиной.

Когда постоянный ток проходит через него, на краях появляется малое напряжение. Магнитное поле, как известно, проходит перпендикулярно электрическому и усиливает эту величину пропорционально магнитной индукции. Датчик Холла создает электрические импульсы с низким напряжением, что и нашло применение в бесконтактных системах, реализующих принцип сенсорного реагирования.

Датчик Холла в устройствах мобильной связи: планшетах, смартфонах, телефонах

При наличии датчика Холла (Hall sensor) в конструкции смартфонов и планшетов, особенно дорогостоящих, он выполняет функцию реагирования на усиление поля. Производители не указывают присутствие этого элемента в устройстве. Но «умный чехол», имеющийся в числе аксессуаров для планшета, смартфона, обязательно связан с ним. С помощью этого дополнения планшет разблокируется или блокируется при открытии и закрытии соответственно.

В чехол встроен магнит, реагирующий на датчик Холла в планшете. Когда оболочка закрыта, магнит находится рядом с сенсором Холла, что блокирует экран. При открытии «книжки» — чехла магнит отдаляется, экран включается. Такое дополнение к планшету не вредит самому устройству, как некоторые могут подумать.

Ранее сенсором Холла были снабжены только самые выдающиеся устройства от ведущих фирм. Сейчас магнитометр встречается во многих телефонах. Он управляет многими возможностями, например, листает фотографии посредством жестов.

Датчик Холла в телефоне реализует не все функции из-за недостатка места, экономии потребления энергии и финансовой нецелесообразности. Однако, он ускоряет поиск GSM в устройствах, взаимодействует с дополнениями типа чехла, с помощью которого сенсор принимает решения по активизации экрана.

Акселерометр измеряет ускорение и позволяет смартфону определять характеристики движения и положения в пространстве. Именно этот датчик работает, когда вертикальная ориентация меняется на горизонтальную при повороте устройства. Он же отвечает за подсчёт шагов и измерение скорости движения во всевозможных приложениях-картах. Акселерометр даёт информацию о том, в какую сторону повёрнут смартфон, что становится важной функцией в различных приложениях с .

Этот сенсор сам состоит из маленьких датчиков: микроскопических кристаллических структур, под влиянием сил ускорения переходящих в напряжённое состояние. Напряжение передаётся акселерометру, который интерпретирует его в данные о скорости и направлении движения.

Гироскоп

Этот датчик помогает акселерометру ориентироваться в пространстве. Он, например, позволяет делать на смартфон . В играх с гонками, где управление происходит с помощью перемещения устройства, работает как раз гироскоп. Он чувствителен к поворотам устройства относительно своей оси.

В смартфонах используются микроэлектромеханические системы, а первые подобные приборы, сохраняющие ось при поворотах, появились ещё в начале XIX века.

Магнитометр

Последний в тройке сенсоров для ориентации в пространстве - магнитометр. Он измеряет магнитные поля и, соответственно, может определить, где находится север. Функция компаса в различных приложениях с картами и отдельные программы-компасы работают с помощью магнитометра.

Подобные датчики есть в металлодетекторах, так что можно найти специальные приложения, превращающие смартфон в такой прибор.

Магнитометр действует в тандеме с акселерометром и GPS для определения географического положения и навигации.

GPS

Где бы мы были без технологии GPS (Global Positioning System)? Смартфон соединяется с несколькими спутниками и высчитывает своё положение на основании углов пересечения. Бывает, что спутники недоступны: например, при большой облачности или внутри помещений.

GPS не использует данные мобильной сети, поэтому геолокация работает и вне зоны покрытия сотовой связи: даже если саму карту загрузить не получится, точка геолокации всё равно будет.

При этом функция GPS тратит много заряда аккумулятора, поэтому лучше её отключать вне надобности.

Ещё один способ геолокации, хотя и не очень точный, - это определение расстояния от вышек сотовой связи. Смартфон добавляет к данным GPS другую информацию, например силу мобильного сигнала, для уточнения местоположения.

Барометр

Многие смартфоны, в том числе iPhone, имеют этот сенсор, измеряющий атмосферное давление. Он нужен для регистрации изменения погоды и определения высоты над уровнем моря.

Бесконтактный выключатель

Этот сенсор обычно находится около динамика в верхней части смартфона и состоит из инфракрасного диода и датчика света. Он использует невидимый человеку луч, чтобы определить, находится ли устройство возле уха. Так смартфон «понимает», что во время разговора по телефону нужно отключить дисплей.

Датчик освещённости

Как можно догадаться по названию, этот сенсор измеряет уровень освещённости окружающей среды, что позволяет автоматически настраивать комфортную яркость дисплея.

Датчики с каждым новым поколением смартфонов становятся всё более эффективными, маленькими и менее энергозатратными. Поэтому не стоит думать, что, например, функция GPS в устройстве, которому уже несколько лет, будет работать так же хорошо, как в новом. И даже если в информации о новых смартфонах не указывают характеристики всех этих датчиков, будьте уверены, что именно они позволяют вам пользоваться многими впечатляющими функциями современных гаджетов.

Современные мобильные устройства оснащаются большим количеством функциональных блоков, среди которых – не только основные элементы, но и вспомогательные датчики. Если о том, что такое акселерометр, сенсор освещенности и гироскоп знают многие пользователи, то по поводу датчика Холла нередко возникают вопросы.

Датчики Холла, используемые в современных смартфонах, это измерительные элементы, которые позволяют определять наличие и интенсивность магнитного поля, а также его изменения. Свое название они получили в честь американского ученого Эдвина Холла, который еще в 1879 году открыл эффект изменения напряжения тока на проводнике при его помещении в магнитное поле.

Магнитный поток, взаимодействующий с датчиком Холла

Зачем нужен датчик Холла в смартфоне

В зависимости от уровня реализации, этот сенсор обладает довольно широкими возможностями. Среди них – измерение величины электромагнитной индукции различных приборов, возможность реализации бесконтактного управления и другие функции. Магнитометр, основанный на датчике Холла, в современных смартфонах встречается достаточно часто. Особенно в флагманских устройствах.

Но в большинстве мобильных устройств не все возможности датчика Холла реализованы в полной мере. Ограниченное пространство под крышкой, желание снизить потребление заряда аккумулятора, отсутствие широкого интереса и острой потребности в реализации новых функций сводят использование сенсора к двум задачам:

• Первая из них – это цифровой компас. Он используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения.
• Второй областью применения датчика Холла, наиболее востребованной владельцами смартфонов, является улучшение взаимодействия устройства с магнитными чехлами и другими аксессуарами.
• Использование датчика Холла в телефонах "раскладушках", чтобы включать или выключать экран при закрытии или открытии крышки.

Как смартфон взаимодействует с магнитными чехлами

Самым простым примером реализации взаимодействия чехла с магнитом и смартфона является автоматическая блокировка/разблокировка экрана при закрытии/открытии чехла. Датчик Холла реагирует на приближение магнита, расположенного в флипе, регистрируя усиление поля, и блокирует дисплей. При открытии интенсивность излучения снижается и экран активизируется.

Чехлы с окошком в верхней части, которые оставляют часть дисплея открытой для возможности использования отдельных функций (звонки, проигрыватель, часы) без раскрытия флипа, тоже взаимодействуют с датчиком Холла. Регистрируя наличие/отсутствие повышенного магнитного поля, смартфон определяет, оставлять активным весь экран или только его часть.

Еще одним примером аксессуара, требующего наличия датчика Холла, являются Google CardBoard – доступные очки виртуальной реальности, использующие смартфон. Так как при использовании устройства телефон находится внутри, единственным способом управления остается удаленное взаимодействие магнита, встроенного в единственную «кнопку» аксессуара, с датчиком Холла.