Tìm hiểu về các cảm biến trên smartphone và tablet

Cảm biến là gì?

Cảm biến là một thành phần được sử dụng trong thiết bị di động, mục đích của nó là phát hiện những thay đổi trong môi trường (chẳng hạn như thay đổi về độ sáng, từ trường, nhiệt độ và trọng lực) và chuyển động (chẳng hạn như thiết bị được di chuyển, lật hoặc nhấc lên), và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu điện tử mà thiết bị có thể xử lý được.

Cảm biến của thiết bị di động bao gồm các thành phần chính xác, nhạy cảm với các nguồn gây nhiễu bên ngoài và các yếu tố vật lý. Tránh làm rơi thiết bị của bạn hoặc sử dụng thiết bị trong môi trường có từ trường mạnh, độ ẩm bất thường, nhiệt độ quá cao hoặc các yếu tố bất lợi khác để tránh làm hỏng cảm biến của thiết bị.

Những cảm biến phổ biến trên điện thoại

1. Cảm biến ánh sáng xung quanh

Chức năng: Tự động điều chỉnh độ sáng màn hình của thiết bị theo lượng ánh sáng xung quanh, giúp bạn thoải mái hơn khi nhìn vào màn hình. Cảm biến này không chỉ hỗ trợ cân bằng trắng tự động (AWB) khi chụp ảnh, mà còn hoạt động với cảm biến tiệm cận để tránh thao tác sai khi, chẳng hạn như thiết bị ở trong túi của bạn.

Cách thức hoạt động: Cảm biến tạo ra dòng điện mạnh hay yếu tùy theo lượng ánh sáng xung quanh mà nó cảm nhận được mà thiết bị tăng giảm độ sáng màn hình tương ứng. Xin lưu ý rằng việc sử dụng vỏ bảo vệ không chính thức hoặc màng bảo vệ không phù hợp có thể chặn cảm biến ánh sáng xung quanh và ảnh hưởng đến các chức năng của nó.

2. Cảm biến tiệm cận

Chức năng: Phát hiện sự hiện diện của các đối tượng gần đó. Được trang bị cảm biến khoảng cách, thiết bị của bạn sẽ tự động tắt màn hình khi phát hiện thấy thiết bị ở gần tai bạn. Điều này giúp ngăn ngừa các hoạt động sai có thể xảy ra.

Cách thức hoạt động: Cảm biến bao gồm một đèn LED hồng ngoại và một đầu dò bức xạ hồng ngoại (IR), và thường được đặt ở trên cùng của màn hình và gần bộ thu. Nó phát hiện khoảng cách giữa một đối tượng và thiết bị bằng cách tính toán những thay đổi trong tín hiệu ánh sáng hồng ngoại mà nó nhận được. Phạm vi hoạt động của cảm biến tiệm cận thường là 10 cm.

3. Cảm biến trọng lực (gia tốc kế)

Chức năng: Cho phép thiết bị của bạn tự động chuyển đổi giữa các chế độ ngang và dọc, đếm số bước hàng ngày của bạn, xác định hướng xem, sử dụng ứng dụng la bàn và nhận dạng cử chỉ chuyển động (chẳng hạn như nhấc và lật thiết bị của bạn). Ví dụ: bạn có thể sử dụng cảm biến trọng lực của thiết bị để điều khiển quả bóng di chuyển hoặc lái xe đua trong trò chơi, lắc để chuyển bài hát, lật để tắt tiếng nhạc chuông,...

Cách thức hoạt động: Cảm biến đo những thay đổi trong khoảng cách giữa các tấm điện dung gây ra bởi chuyển động trên ba trục (X, Y và Z) và xác định lực tăng và giảm tốc tức thời cho phù hợp.

4. Con quay hồi chuyển

Chức năng: Cho phép chạy những trò chơi soma với thiết bị của mình, di chuyển thiết bị của bạn để chuyển đổi chế độ xem trong trò chơi và điều hướng khi dịch vụ GPS không khả dụng. Con quay hồi chuyển cũng được sử dụng trong các hoạt động VR, chụp ảnh 3D, điều hướng toàn cảnh,... Một số kiểu máy không có cảm biến này.

Cách thức hoạt động: Con quay hồi chuyển là một thiết bị bao gồm một bánh xe quay nhanh chóng được đặt trong một khuôn khổ cho phép nó nghiêng tự do theo bất kỳ hướng nào. Động lượng của một bánh xe như vậy khiến nó giữ nguyên trạng thái khi khung nghiêng, và do đó được sử dụng để đo hoặc duy trì hướng và vận tốc góc. Nói chung, con quay hồi chuyển ba khung được sử dụng trên một thiết bị, có thể xác định đồng thời vị trí, đường chuyển động và gia tốc theo sáu hướng.

5. La bàn

Chức năng: Cung cấp chức năng định vị la bàn và bản đồ giúp xác định vị trí chính xác hơn. Một số kiểu máy không có cảm biến này.

Cách thức hoạt động: Nguyên lý Hall hoặc từ trở kháng phát hiện kích thước và hướng của từ trường, đồng thời xác định cường độ từ trường dựa trên số đọc ba trục của cảm biến. Hướng của thiết bị sau đó có thể được xác định. Đôi khi bạn cần lắc hoặc xoay thiết bị của mình để la bàn hoạt động bình thường. Để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo, tránh đặt thiết bị của bạn với các vật có từ tính.

6. Cảm biến hiệu ứng Hall

Chức năng: Được sử dụng ở chế độ Smart cover, nơi thiết bị của bạn tự động khóa màn hình khi bạn đóng nắp gập và mở khóa màn hình khi bạn mở nắp gập. Một số kiểu máy không có cảm biến này.

Cách thức hoạt động: Trong cảm biến hiệu ứng Hall, một dây dẫn có dòng điện chạy dọc theo nó. Khi đặt dây dẫn trong từ trường vuông góc với phương của các electron thì chúng sẽ bị lệch khỏi đường đi thẳng. Kết quả là, một mặt phẳng của vật dẫn sẽ trở nên tích điện âm và mặt đối diện sẽ trở nên tích điện dương, dẫn đến chênh lệch điện áp. Xin lưu ý rằng các chức năng cảm biến có thể bị ảnh hưởng nếu bạn sử dụng nắp gập không chính thức.

7. Áp kế

Chức năng: Sửa lỗi đo độ cao để thu hẹp độ lệch xuống khoảng 1 mét và hoạt động với GPS của thiết bị để tìm độ cao của bạn khi bạn ở dưới cầu vượt hoặc bên trong tòa nhà cao tầng. Một số kiểu máy không có cảm biến này.

Cách thức hoạt động: Bao gồm một bộ lưu biến và một tụ điện, một phong vũ biểu đo áp suất khí quyển bằng cách tính toán những thay đổi về điện trở và điện dung.

8. Cảm biến vân tay

Chức năng: Xác minh dấu vân tay của bạn để mở khóa màn hình và thực hiện thanh toán.

Cách thức hoạt động:

• Cảm biến vân tay điện dung, thường được sử dụng trên các thiết bị, cảm nhận dòng điện được tạo ra khi chạm ngón tay và tạo ra hình ảnh của các đường gờ và vùng trũng tạo nên dấu vân tay. Sau đó, cảm biến sẽ so sánh hình ảnh với phiên bản được lưu trữ trên thiết bị.
• Cảm biến vân tay trong màn hình (cảm biến vân tay quang học) cảm nhận dấu vân tay bằng cách sử dụng phản xạ ánh sáng. Chúng được sử dụng với màn hình OLED, nơi khoảng cách giữa các pixel của OLED cho phép truyền ánh sáng. Khi người dùng chạm vào biểu tượng cảm biến vân tay, màn hình OLED sẽ chiếu sáng khu vực được chạm. Sau đó, cảm biến trong màn hình bên dưới màn hình sẽ lấy hình ảnh của dấu vân tay được chiếu lên cảm biến. Sau đó, cảm biến sẽ so sánh hình ảnh với phiên bản được lưu trữ trên thiết bị.

9. Cảm biến tư thế

Chức năng: Cảm biến tư thế được sử dụng rộng rãi trong flycam (drone), rô bốt, zoom xoay nghiêng cơ học (PTZ), phương tiện và tàu, các thiết bị trên mặt đất và dưới nước và các thiết bị phân tích chuyển động cơ thể người cần đo ba chiều tư thế và định hướng.

Cách thức hoạt động: Cảm biến tư thế là một hệ thống đo tư thế chuyển động 3D hiệu suất cao dựa trên công nghệ hệ thống cơ điện tử vi mô (MEMS). Nó bao gồm một con quay hồi chuyển ba trục, gia tốc kế ba trục, la bàn điện tử ba trục hoặc các cảm biến chuyển động khác và thu thập dữ liệu như tư thế ba chiều và hướng sau khi bù nhiệt độ bằng cách sử dụng bộ xử lý ARM công suất thấp được nhúng. Dựa trên thuật toán quaternion và công nghệ tổng hợp dữ liệu đặc biệt, dữ liệu định hướng tư thế ba chiều không trôi được biểu thị bằng quaternion và góc Euler được xuất theo thời gian thực.