YouTube'da portre modunda bir video izliyordunuz ve ekran gayrimenkulü yeterli değildi. Bu sorunu çözmek için akıllı telefonu olan herkesin yapacağını yaptın. Telefonu yan çevirin.
Bunu yapar yapmaz video tüm ekranı kapladı ve tüm menü seçenekleri görünmez oldu, ancak telefonunuz yönünü nereden biliyordu?
Yüksek yenileme hızına sahip ekrana ve harika bir kullanıcı arayüzüne ek olarak, telefonunuzun uzayda yönünü algılayan birkaç sensörü vardır, ancak bu sensörler nasıl çalışır?
Doğanın Temel Güçlerini Anlamak
Yağmur yağdığında rüzgarı yüzünüzde, suyu ellerinizde hissedebilseniz de, hissedemedikleriniz doğanın temel güçleridir.
Bu kuvvetler, yerçekimi kuvveti ve elektromanyetik kuvveti içerir. Bu güçler soyut olsalar da yaptığımız her şeyi etkilerler. Aslında, akıllı telefonunuzdaki ekran, parmağınızı algılamak için elektromanyetik kuvvetlerdeki küçük değişiklikleri algılar. Sadece bu değil, vücut ağırlığınız da yerçekimi kuvvetleri nedeniyle tanımlanır.
Basitçe söylemek gerekirse, yerçekimi nesnelere 9.8 m/s^2 hızında hızlanmalarına neden olan bir kuvvet uygular. Bu hızlanma nedeniyle, fırlattığınızda eşyalar yere düşer.
Öte yandan, elektromanyetik kuvvet, yerçekimi kuvvetleri gibi hissedilemez. Bununla birlikte, dünyanın herhangi bir yerine bir pusula yerleştirirseniz, o bölgedeki Dünya'nın manyetik alanını algılar ve kendisini Kuzey Kutbu'na hizalar.
Elektromanyetik kuvvetler birçok teknolojik gelişmeyi mümkün kılmış olsa da, hepsi iyi değil ve Elektromanyetik radyasyon yüksek dozlarda insan vücudu için tehlikeli olabilir.
Akıllı Telefonunuzdaki Sensör Teknolojisini Anlama
Akıllı telefonunuzdaki sensörler, uzaydaki yönünü anlamak için doğanın güçlerindeki değişiklikleri algılar, ancak bu sensörler nasıl çalışır?
Peki, akıllı telefonunuzun anakartında binlerce sensör, ancak telefonunuzun yönündeki değişiklikleri algılamasını sağlayan üç ana sensör türü.
Bu yönlendirme algılama sensörleri, doğanın kuvvetlerini ölçmek için Mikro-Elektro-Mekanik Sistemleri (MEMS) kullanır. MEMS cihazları, verileri ölçmek için bir elektrik sinyali üretmek için silikona gömülü mekanik parçalar kullanır. Bu sinyalleri kullanarak akıllı telefonunuz, kendisine etki eden kuvvetlerdeki değişiklikleri algılar.
Aşağıda, bu sensörlerin nasıl çalıştığına dair kısa bir açıklama verilmiştir.
- ivmeölçer: Adından da anlaşılacağı gibi, bir akıllı telefonda hızlanmadaki değişiklikleri tespit etmek için bir ivmeölçer kullanılır. Bu değişiklikleri tespit etmek için ivmeölçer, hareketsiz durumdaki bir cismin dış bir kuvvet uygulanmadığı sürece hareketsiz kalacağını belirten eylemsizlik yasasını kullanır. Bu konsepti kullanmak için, bir MEMS sensöründe yay benzeri yapılar arasında sabit bir kütle asılıdır. Dolayısıyla telefon hızlandığında, yayları sıkıştıran ataletinden dolayı sabit kütle yerinde kalır. Bu yay sıkıştırması, akıllı telefona hızlandırıldığını bildiren bir elektrik sinyali üretir.
- Jiroskop: Jiroskop, akıllı telefonunuzdaki dönme kuvvetlerini izler. Bu dönüş, ağırlık merkezi etrafında ne kadar döndüğünü tahmin etmek için akıllı telefona etki eden Coriolis kuvvetini ölçer. Basitçe söylemek gerekirse, Coriolis kuvveti, dönüşü nedeniyle dönen bir nesnenin içindeki herhangi bir gövdeye etki eder. Jiroskop, ivme ölçere benzer bir tasarım kullanır, ancak akıllı telefon döndüğünde değişiklikleri algılamak için değiştirilir.
- manyetometre: Dünyanın çekirdeğinde akan akımlar nedeniyle, bir manyetik alan onu yutar. Bu alanları tespit etmek, akıllı telefonun Dünya'nın manyetik alanının gerçek kuzeyi ile yönünü anlamasına yardımcı olur. Akıllı telefonlar, bu değişiklikleri algılamak için üç eksenli bir Hall efekt sensörü ile donatılmıştır. Bu sensör, manyetik alanları tespit etmek için Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasalarını kullanır. Bu yasaya göre, akım taşıyan bir iletken, etrafındaki manyetik alan değiştiğinde bir elektromotor kuvvet oluşturur. Voltajdaki bu değişiklikler nedeniyle, sensörler, Dünya'nın manyetik kutuplarıyla ilgili yönünü tespit etmek için kullanılabilir.
Artık akıllı telefonlarımızdaki sensörler hakkında temel bilgilere sahip olduğumuza göre, akıllı telefonunuzun konumunu algılamak için birlikte nasıl çalıştıklarına bakabiliriz.
Telefonunuz Ekranı Ne Zaman Açacağını Nasıl Biliyor?
Daha önce açıklandığı gibi, ivmeölçer hızlanmadaki değişiklikleri tespit edebilir, ancak bu veriler tek başına bir akıllı telefonun yönünü tespit etmek için kullanılamaz. Bunun nedeni, yerçekimi kuvvetlerinin her zaman ivmeölçer üzerinde hareket etmesidir ve sensörün, ivmedeki değişikliklerin akıllı telefonu ne zaman döndürmesi gerektiğini algılaması zordur.
Akıllı telefonlar, farklı sensörlerin birbirleriyle iletişim kurmasını sağlayan bu sorunu çözmek için sensör füzyonunu kullanır. Bir telefonun yönünü tespit etmek için ivmeölçer, jiroskop ve manyetometre ile iletişim kurar.
Bu nedenle, bir telefon döndüğünde, ivmeölçer hızlanmadaki değişiklikleri algılar ve ardından jiroskop ile iletişim kurar. Bu iletişim sayesinde akıllı telefon, hızlanmadaki değişikliklerin dönme amaçlı olup olmadığını anlayabilir.
Bununla birlikte, jiroskop, akıllı telefona etki eden yerçekimi kuvvetlerini dikkate alamadığı için hatalara karşı hassastır. Bu nedenle, bir akıllı telefonun yönelimindeki değişiklikleri algılamak için üçüncü bir sensöre ihtiyaç vardır. Bu sensör, cihazınızdaki manyetometreden başkası değildir.
Bu manyetometre, akıllı telefonun Dünya'nın manyetik alanına göre konumundaki değişiklikleri tespit etmek için kullanılır. Bu veriler, ivmeölçer ve jiroskoptan gelen verilerle birlikte, ekranınızın dikey veya yatay modda olması gerektiğine karar vermek için kullanılır.
Sensör Teknolojisi Gelecek mi?
İvmeölçer, jiroskop ve manyetometre, eylemsizlik ve elektromanyetik indüksiyon yasalarını kullanarak doğanın temel kuvvetlerindeki değişiklikleri tespit eder.
Akıllı telefonlar, otomatik döndürme ve optik görüntü sabitleme gibi özellikleri etkinleştirmek için bu temel yasaları kullanır. Bununla birlikte, akıllı telefonlar artık farklı sensörlerden gelen verileri birleştirerek yenilikçi özellikler sunuyor.
Bunun en iyi örneği, Apple cihazlarında bu sensörlerden gelen verilerin bir kazayı algılamasını ve acil servisleri uyarmasını sağlayan çarpışma algılamanın piyasaya sürülmesidir.
