Для чего применяется датчик холла в смартфоне

Датчики положения

Датчик положения измеряет физическое положение устройства. датчики ориентации и магнитометры являются примерами датчиков положения.

Теперь, прежде чем мы продолжим, давайте кратко рассмотрим некоторые из основных датчиков, что они делают и что делать, чтобы проверить эти датчики. Позже мы расскажем вам о приложениях, которые могут автоматически запускать тесты датчиков.

гироскоп Датчик

Гироскоп используется для измерения 6 направлений одновременно. Это позволяет экран устройства вращаться с книжной на альбомную. Вы можете наклонить телефон медленно, чтобы проверить, если датчик гироскоп работает.

Акселерометр Датчик

Акселерометр определяет ориентацию телефона и измеряет ускорение силы тяжести в том числе по трем осям. Вы можете повернуть телефон медленно, чтобы проверить, если датчик акселерометр работает.

Световой датчик

Датчик освещенности автоматически регулирует яркость экрана в соответствии с интенсивностью освещения вашего окружения. Вы можете проверить датчик в темном месте, а затем, перемещая телефон к зоне с ярким светом. Если изменения освещенности экрана, это означает, что датчик работает.

датчик ориентации

Датчик ориентации определяет состояние направления вашего Android устройства. Он проверяет автоматический поворот экрана. Поверните ваш телефон, чтобы проверить, если датчик работает нормально.

Датчик приближения

Бесконтактный датчик измеряет расстояние объекта от передней панели телефона. Например, ваш телефон экран выключается, когда вы берете его ближе к вашим ушам во время активного вызова.

Датчик температуры

Датчик температуры проверяет температуру батареи вашего Android устройства. Если вы путешествуете в Интернете с помощью 3G или играть в HD игры вы будете испытывать повышение температуры батареи, в которой он становится достаточно горячим на ощупь.

датчик звука

Датчик звука определяет интенсивность звука вокруг вас и дает вам подробную информацию об изменениях интенсивности.

Магнитный датчик поля

Магнитный датчик измеряет поле магнитных полей вдоль трех осей телефона. Он в основном используется для определения направления. Примерами могут служить приложение Google и приложение Compass. Просто двигаться с телефоном, чтобы проверить магнитный датчик.

Датчик давления

Датчик давления измеряет атмосферное давление. Он используется для прогноза погоды и для измерения температуры окружающей среды.

Как проверить датчик Холла

Проверка датчика Холла возможна при помощи стандартных функций смартфона, которые используют сенсор. Данный оператор выходит из строя крайне редко, поэтому проверка сводится к обнаружению, встроен ли он в смартфон или нет.

Если телефон уже у вас на руках, то достаточно поднести магнит к экрану, при наличии контроллера, он должен погаснуть. Причем достаточно даже небольшого кусочка магнита. Если убрать его, экран снова должен заработать. В период прикасания магнитом устройство можно стандартно разблокировать через кнопку.

Самый простой способ достичь цели, если доступа к устройству нет – это посмотреть описание смартфона, в параметрах «Датчики» или «Другое» должна быть соответствующая строка. Информация доступна на бесплатных интернет ресурсах или на официальном сайте. Также можно изучить бумажную документацию. К сожалению, не всегда указываются полные характеристики смартфона и записи о датчике может просто не быть, так как устройство является второстепенным. Наиболее полная информация доступна в электронной документации от производителя, её можно загрузить на официальном сайте.

Дополнительно удостовериться в наличии или отсутствии датчика можно при помощи следующих методов:

На практике использование сенсора может быть удобным благодаря магнитным-чехлам. По внешнему виду чехол не имеет значительных отличий, но в нём встроен магнит. При открытии верхней крышки экран активируется, при закрытии блокируется. Если на смартфоне нужно выполнить пару простых действий, можно даже не открывать чехол, при наличии нём окошка, а достаточно просто нажать на кнопку блокировки и 2 раза тапнуть по дисплею.

Преимущества и недостатки

К преимуществам ДХ можно отнести:

  1. Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
  2. Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
  3. Простота. Практически не требует обслуживания.

Среди недостатков ДХ выделяют:

  1. Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
  2. Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.

Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.

Проверка датчика Холла осциллографом

Этот метод также можно использовать для такого действия, как диагностика датчика Холла. В отличие от предыдущего метода, осциллограф позволяет визуально увидеть график скачков напряжения. Видео на экране осциллографа даёт немного более ясную картину и может использоваться для проверки «умирающего» датчика — он может создавать временные перебои в работе двигателя и, при подключении к нему осциллографа у вас будет возможность сравнить работу датчика в нескольких циклах. Например, бывает такое, что датчик периодически не выдаёт достаточного напряжения, и осциллограф это наглядно продемонстрирует в виде разницы амплитуд.

Чтобы протестировать датчик фаз осциллографом, нужно установит автомобиль на подъёмник, подключить осциллограф, включить зажигание, запустить двигатель и включить первую передачу. Для более менее определённой картины достаточно будет наблюдать за показаниями в течение минуты.

Спасибо за подписку!

Что это за датчик?

Датчик Холла — датчик определения положения который основан на эффекте Эдвина Холла. Используется в смартфоне в роли магнитометра, как основа для работы электронного компаса и не только. Его задача — фиксировать наличие магнитного поля и определять его изменение.

Эффект Холла был открыт еще 1879 году в тонких пластинках золота, но использовать его в технике смогли только через 75 лет, когда наладили производство полупроводниковых пленок с нужными для него свойствами. Ему нашли применение в автомобилях — он помогал делать измерения угла положения распредвала/коленвала.

В смартфоне используется упрощенный аналог устройства, определяющий только наличие магнитного поля без определения напряженности по осям. Реализация довольно проста: помещенный в магнитное поле проводник, по которому проходит электрических ток, способствует тому, что электроны отклоняются к одной из граней пластины. Электроны в этой части накапливают отрицательный заряд, на противоположной грани — положительный. Процесс продолжается до момента, пока образовавшееся электрическое поле не компенсирует магнитную составляющую силы Лоренца. Образованная разность потенциалов (которую именуют холловским напряжением) на краях пластины фиксируется датчиком Холла. В телефоне он реализован микросхемой, на выходе которой создается сигнал в двух состояниях:

  • единица (1 — есть сигнал);
  • ноль (0 — сигнала нет).

В зависимости от считанной информации с датчика смартфон выполняет запрограммированное действие.

Сейчас этот эффект применяется в разных технических реализациях. Кроме современных телефонов, повседневное применение нашлось:

  • в системах электронного зажигания ДВС;
  • в приводах дисководов;
  • двигателях кулеров компьютерной техники;
  • в электроизмерительных приборах для реализации бесконтактного измерения силы тока;
  • в ионных реактивных двигателях.

Как работает датчик Холла

По сути, этот прибор изготовлен по типу щелевой конструкции. С одной стороны щели располагается магнит, с другой полупроводник, через который пропускается ток. Так вот на движущиеся электроны действует магнитное поле, которое изменяет их вектор движения.

Но в самом датчике между полупроводником и магнитом установлена металлическая пластина. Весь фокус заключается в том, что если пластину убрать, то на полупроводниковом элементе появляется разность потенциалов. Если металлическую пластину установить заново, то напряжение начнет возникать именно на ней. По сути, это и есть принцип работы датчика Холла.

Но тут возникает вопрос, какое напряжение может возникнуть в такой конструкции, насколько оно большое? Все будет зависеть от нескольких показателей, которые являются частями фот этой формулы:

Uh = (Rh*H*I*sinw)/d

Здесь понятно, что:

  • Uh – это само напряжение;
  • Rh – это так называемый коэффициент Холла;
  • Н – это напряжение, создаваемое магнитным полем;
  • I – это величина тока, проходящего по полупроводниковой пластине;
  • w – это угол между магнитным полем и проводником, в данном случае он составляет 90º, а sin90º=1;
  • d – это толщина пластины.

В этой формуле есть один показатель, который может привести в затруднение, это коэффициент Холла. Надо сказать, что данная величина определяется по таблицам, которые есть в свободном доступе в интернете. У каждого металла или сплава различные значения этого коэффициента. Для примера предложим ознакомиться с некоторыми из них.

  • золото – (-0,715 м³/К);
  • железо – +5,5;
  • алюминий – (-0,22).

Параметры эффекта Холла известны, на их основе и были изготовлены датчики, с помощью которых можно измерять силу тока в проводящем элементе. Кстати, на этом принципе изготавливаются клещи, с помощью которых измеряется сила тока в проводниках без соприкосновения инструмента с проводами. То же самое можно сказать и о приборах, с помощью которых измеряется магнитное поле. Все эти приборы относятся к категории линейных, потому что напряжение, возникающее в проводниковой пластине прямопропорционально параметрам, которые измеряются.

В современной цифровой технике датчики также используются. Их дополняют различными логическими элементами. Датчики такого типа делятся на три группы:

  • Униполярные – это когда прибор реагирует только на один полюс, а на другой не реагирует.
  • Биполярные – реагирует на два полюса только по-разному. Если поднести к датчику один полюс, он начинает работать и продолжает это делать, если полюс отвести от него. А вот на второй полюс он реагирует совершенно по-другому, прибор будет отключаться.
  • Омниполярные – реагирует на оба полюса, то есть, и включаются, и отключаются.

Проверка работоспособности ДХ

В отличие от механических деталей автомобиля, неисправность которых зачастую определяется чисто визуально, с датчиком Холла такой фокус не проходит. Разумеется, если он подвергался ощутимому механическому воздействию (например, при ремонте трамблёра), то на его пластиковом корпусе останутся следы ударов, и это будет веской причиной для проверки работоспособности датчика. Точно так же, как и при осмотре проводки и выявлении проблемных мест (оголения изоляции, подгорания контактов и т. д.).

Поводом для таких действий могут стать и другие появившиеся в работе силового агрегата симптомы:

  • он стал плохо заводиться;
  • нестабильно работать в режиме ХХ;
  • при работе двигателя на повышенных оборотах наблюдаются непредсказуемые провалы, проявляющиеся «дёрганьем» авто;
  • мотор может просто глохнуть в самый неподходящий момент.

Если вы не дружите с техникой и никогда ранее не работали с электроизмерительными приборами, лучше всего обратиться к специалистам ближайшего автосервиса, которые проверят датчик Холла с помощью осциллографа, позволяющего вывить самые незначительные отклонения в работе устройства.

Но в принципе проверку датчика Холла мультиметром можно осуществить и самостоятельно, причём существует несколько способов выполнения этой процедуры.

Разумеется, самый кардинальный из них – установить заведомо рабочий датчик и проверить его в работе. Конечно, этот метод применим при наличии хорошего друга, готового предоставить вам на некоторое время своё устройство. Но если такая возможность имеется, то это самый простой способ удостовериться в жизнеспособности ДХ.

Если таковых добровольцев найти не удалось, стоит попробовать другой способ, для которого нам потребуется тестер. На работающем моторе необходимо проверить напряжение на выходе датчике, которое должно находиться в диапазоне 0.5-11.0 В. Если это не так – при бор неисправен и подлежит ремонту или замене.

Наконец, проверить функционирование ДХ можно посредством использования так называемого метода имитации. Он заключается в отсоединении от датчика колодки, включения зажигания (без запуска мотора!) и соединении шестого и третьего выхода. Проскакивание искры будет свидетельствовать о том, что устройство работает не в штатном режиме, то есть неисправно.

Рассмотрим ещё один способ, как проверить датчик Холла, также не требующий наличия вольтметра/тестера:

  • подключаем свечу зажигания контактом к выводному проводу катушки зажигания;
  • резьбовую часть СЗ закорачиваем на массу;
  • выполняем демонтаж каретки вместе с датчиком Холла, затем подсоединяем разъем;
  • при включённом зажигании проводим любым металлическим предметом (гаечным ключом или отвёрткой) возле ДХ. Наличие искры на свечке говорит о том, что прибор исправен.

О несложном тестировании датчика мы уже говорили. Напомним, речь идёт о проверке наличия электропитания на устройстве, требующем соединения в одну электрическую цепь обычного светодиода и резистора номиналом 1-2 кОм. В этом случае датчик отключаем от штекерной коробки, присоединяя один конец собранной цепи в клемме №1, а второй – к 3-ей клемме с последующим включением зажигания. При наличии вольтметра достаточно было бы измерить напряжение на ножках прибора, но в нашем случае тестер отсутствует, поэтому загорание светодиода будет свидетельствовать о том, что с питающим напряжением всё в порядке

Но если светодиод не загорелся – это может означать, что мы просто перепутали полярность подключения (а это для полупроводниковых устройств важно). Меняем полярность и снова включаем зажигание

Если и в этом случае лампочка не подаёт признаков жизни – значит, продолжаем наш эксперимент.

Для этого оставляем первую клемму в таком же положении, а провод с третьего контакта перебрасываем на второй. Проворачиваем распредвал (например, стартером, хотя можно и вручную любым удобным способом) и наблюдаем, как на это реагирует наш светодиод. Если при включённом зажигании он моргает с высокой частотой – датчик Холла исправен и не нуждается в замене. В противном случае потребуется более тщательная диагностика прибора, выполняемая на осциллографе. Скорее всего, у вас такого измерительного прибора нет, поэтому остаётся либо показать датчик специалисту, либо не заморачиваться и сразу приобретать новый.

Применение датчиков Холла для мобильных телефонов и прочей техники

Прибор может выдавать такие состояния сигнала:

  • единица при наличии сигнала (горящий светодиод);
  • ноль при его отсутствии и потухший светодиод.

Эта особенность выдачи сигнала сделала данное устройство незаменимым элементом для мобильных телефонов и прочей цифровой техники. Датчики можно размещать в одном корпусе с логическими элементами и микроконтроллерами, а также цеплять прямо к ним.

Примеры использования данного устройства для телефонов и техники такие:

Также еще очень широко используются эти приборы в электрических двигателях и в автомобилях в качестве датчиков положения
, об этом мы расскажем более подробно чуть позже.

Сканер сетчатки глаза

В 2016 году печально известный Samsung Galaxy Note 7 был оснащен этим датчиком. По скорости он не уступает сканеру отпечатка пальцев. ИК-луч сканирует радужную сетчатку глаза, фиксирует ее и кодирует в алгоритм, с которым в последствие и сравнивается. Примечательно, что он работает даже в темноте, идентифицирует через прозрачные очки и линзы.

Современный смартфон премиум-класса имеет не менее 12 датчиков, среди лидеров iPhone, Samsung Galaxy, HTC. А сколько датчиков на вашем смартфоне?

Смартфон, с которым вы наверняка не расстаетесь весь день, знает, где вы находитесь, как вы его держите и с какой скоростью двигаетесь. Тем не менее, основные инновации в сфере датчиков для мобильных девайсов еще впереди, причем ждут нас в совсем недалеком будущем. Сейчас мы наблюдаем зарождение новой эры – смартфонов, анализирующих различные параметры окружающей среды и постоянно их записывающие для использования приложениями и сервисами в повседневной жизни.

Итак, какие сенсоры, датчики и другие хитрые измерительные микро-девайсы можно найти в современных смартфонах?

  • Датчик приближения
    : умеет с помощью инфракрасного луча определять, что вы поднесли смартфон к уху для разговора и дает команду на отключение экрана, чтобы вы ненароком не задели ухом или щекой какую-нибудь сенсорную кнопку на дисплее во время разговора.
  • Датчик жестов
    : отслеживает движения, главным образом – глаз или руки, и отдает смартфона заранее запрограммированные команды (допустим, пролистать страничку в браузере или вывести на экран последние уведомления).
  • Гироскоп
    : определяет вращение смартфона в пространстве по трем осям (часто работает вместе с акселерометром).
  • Акселерометр
    : определяет положение смартфона в пространстве по трем осям (часто используется и в других портативных устройствах).
  • Геомагнитный датчик (компас): использует магнитное поле Земли для ориентации по сторонам света (активно используется в навигационных сервисах).
  • Датчик температуры/влажности
    : измеряет температуру окружающей среды и влажность воздуха
  • Барометр
    : благодаря этому датчику смартфон может измерить атмосферное давление
  • Датчик Холла
    : благодаря этому датчику смартфон определяет, закрыт или открыт чехол
  • Датчик движения
    : определяет движение iPhone (используется в мобильных играх и для разблокировки iPhone).
  • Датчик освещенности
    : автоматически настраивает яркость экрана в зависимости от освещенности
  • Датчик гравитации
    : как правило, это акселерометр, содержащий небольшой грузик или трубочку. Перемещение грузика помогает смартфону определить, наклоняют ли его вправо или влево, вперед или назад. Работает в основном в мобильных играх.
  • Сканер отпечатков пальцев
    : используется в смартфонах (iPhone 5s, Galaxy S5) для идентификации пользователя по отпечатку палцев.
  • Датчик сердцебиения
    : умеет измерять пульс владельца смартфона (Galaxy S5)

Вот сколько датчиков может содержать современный смартфон. Скажем спасибо трудолюбивым китайцам, благодаря которым стоимость всех этих датчиков не превышает и сотни рублей. В будущем можно ожидать появления в мобильных девайсах новых датчиков и сенсоров для измерения (шагомер? микрометр? толщиномер?). Но и без внедрения в смартфоны новых датчиков ваш верный мобильный девайс знает достаточно, чтобы через API передавать собранные данные для работы множества приложений и сервисов: управление «умным» домом, геофенсинг, отслеживание состояние вашего здоровья и физической активности, коммуникации с «умным» автомобилем и смарт-часами и так далее. Будущее – уже на горизонте.

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
.

Cодержание:

Особенности применения датчика Холла в автомобиле

В машине датчик Холла работает по принципу обычного ключа – замыкателя и размыкателя. Магнит при этом вращается в трамблере
и влияет на закрепленный стационарным способом сам датчик. Когда последний начинает «чувствовать» магнитное поле, он начинает подавать импульсы, которые, в свою очередь, вызывают искру для зажигания.

Для автомобиля датчик Холла является одним из ключевых элементов системы его зажигания и присутствует в любой модели независимо от комплектации и стоимости.

Иногда этот прибор может применяться в цифровых автомобильных спидометрах или тахометрах, а также применяться для проверки скорости движения передаточных данный и с целью контроля работы антиблокировочной системы машины.

Кроме того, данный агрегат отличается высокой надежностью. Он способен работать далеко не один год, а ломается, как правило, из-за сильного физического воздействия или вследствие сильных загрязнений. Очень часто датчик устанавливается так, чтобы его можно было с легкостью в любой момент снять и сменить
. Исключение составляют только те приборы, которые используются для контроля наиболее сложных автомобильных систем.

Датчик вредного излучения

Поверить довольно непросто, однако в этом мире действительно есть смартфон со встроенным датчиком вредного излучения. Прихвастнуть его наличием может японский Sharp Pantone 5. После запуска специального приложения последний демонстрирует окружающий уровень радиации. Неожиданно, не так ли?

В итоге получилось целых 12 датчиков. Какие из них чаще всего используете вы?

Немногие знают о том, что смартфоны оснащены многочисленными датчиками, включая средства измерения освещенности приближения и температуры, барометр, акселерометр, гироскоп и другие. Они предназначены для того, чтобы упростить пользование устройством.

В этой статье мы поговорим о датчике Холла (магнитном датчике). Американский ученый Эдвин Холл еще около 140 лет назад открыл явление, которое было названо впоследствии эффект Холла. Он и по сей день активно используется в современной технике.

Назначение магнитного датчика

Датчик Холла в смартфоне призван обнаружить магнитное поле, что позволит определить положение самого устройства относительно сторон света. Таким образом, скачав приложение «Компас» из магазина для Андроид Google Play, ваш смартфон может выполнять функцию компаса.

Первым шагом внедрения данной технологии стало использование этого датчика в автомобилях. С помощью него проводили измерение угла распредвала и коленвала, а также момент образования искры. Позднее эффект Холла начали применять и в других технологиях, включая мобильные устройства.

Цифровой компас в телефонах используется навигационными программами для корректировки вектора движения и определения точных координат телефона. Раньше такой магнитометр был встроен только во флагманские телефоны, теперь же он распространен повсеместно. Функции такого датчика весьма обширны. Рассмотрим их более подробно.

Функции магнитометра

В телефонах-раскладушках он использовался для активации подсветки при открытии устройства. Еще одно предназначение датчика заключается в синхронизации работы смартфона с чехлом с магнитной застежкой.

Если магнит, расположенный на чехле, расположен на некотором расстоянии от устройства, то датчик реагирует следующим образом: он перестает его распознавать, давая команду на включение экрана.

При закрытии чехла, когда застежка расположена близко, дисплей телефона автоматически переводится в спящий режим. Если в чехле имеется «окошко», то незакрытое пространство, в котором располагаются различные виджеты, может продолжать быть активным. Таким образом, при закрытии чехла транслируется на заставке лишь видимая часть, при открытии – становится активным весь экран.

Также датчик позволяет бесконтактно управлять рядом функций, которые имеются в смартфоне. Магнит на чехле никаким образом не оказывает негативного влияния ни на сам сенсор, ни на комплектующие телефона.

Как активировать датчик?

Сейчас магнитометр находится во множестве мобильных устройств, но в основном его функции используются не полностью ввиду ряда причин. По финансовым причинам – в бюджетных моделях, а также в связи с конструктивными особенностями (минимальными размерами толщины корпуса) и желанием снизить расход заряда аккумулятора.

Сенсор в подавляющем большинстве случаев выполняет две функции: взаимодействие с аксессуарами и цифровой компас. Его не нужно включать и настраивать, так как датчик запускается в автоматическом режиме.

Определить же наличие сенсора в телефоне можно двумя способами: просмотрев технические характеристики смартфона или же протестировав устройство при помощи приложение «Компас», который должен начать функционировать при выключенном интернете. Также есть второй способ: приложите к дисплею магнит. Если экран погаснет, то в телефоне имеется встроенный магнитометр.

Зачастую бывает, что некоторые датчики на устройстве под управлением Android перестают работать вовсе, либо делают это некорректно. К примеру, в момент звонка и приближения девайса к уху, экран не гаснет, при включенной авторегулировке яркости на солнце или в помещении дисплей останется одинаковой яркости и таких примеров можно привести масса. За каждое подобное действие отвечает собственный сенсор (датчик), который располагается в определенной части устройства. Сегодня мы постараемся рассказать, как выполнить калибровку сенсорных датчиков, чтобы избежать различных проблем, связанных с их работой.

Датчик Холла в телефоне или планшете – что это?

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.

Как работает датчик Холла?Как работает датчик Холла?

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.

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.

Открытие эффекта Холла

Будущий физик Эдвин Герберт Холл родился в американском городе Горем в 1855 году. Получив начальное образование, он в 1875 году поступил в университет, где и ставил свои первые эксперименты. Так, изучая труды Максвелла об электричестве и магнетизме, Холл заинтересовался двумя фактами.

Первый заключался в том, что силы, возникающие в проводнике, расположенном поперечно линиям магнитной индукции, прикладываются непосредственно к веществу. Второй же сообщал, что значение этих сил зависит от скорости движения зарядов. В 1879 году вышла статья учёного Эдмунда Холла, доказывающая факт, что магнитное поле действует с одинаковым усилием как на подвешенный, так и зафиксированный объект.

Анализируя, какая сила может управлять движением заряженных частиц, он пришёл к выводу, что это может быть только напряжение. Для первого опыта физик использовал согнутую в спираль проволоку зажатую между диэлектриков. Эту конструкцию он поместил между двумя магнитами и запитал её от химического элемента тока. В качестве регистратора использовался мост Витстона с гальванометром Кельвина. В совокупности было проведено около тринадцати экспериментов и более четырёхсот измерений с разными условиями. Результатами экспериментов стало утверждение, что магнитный поток может изменять сопротивление материала.

По совету профессора Роуланда было выработано направление нового эксперимента, заключающее в следующем:

  1. К проводящей пластине подводился электрический ток.
  2. Гальванометр подключался к краям проводника.
  3. Включался электромагнит так, чтобы линии напряжённости поля лежали перпендикулярно плоскости пластины.

Предполагалось обнаружить условия для изменения протекания тока. Но опыт не получался, пока в качестве пластины не попробовали использовать тонкий лист из золота. Поставленный новый опыт оказался удачным. Гальванометр чётко зафиксировал появившееся напряжение.

Эффект Холла (Hall effect)Эффект Холла (Hall effect)

Но как только на пластину воздействует магнитное поле, линии индукции которой перпендикулярны направлению тока, заряд перераспределяется к краям, и возникает разность потенциалов. В этом и заключается эффект Холла, на базе которого были после построены одноимённые датчики.

Для чего он нужен в телефоне?

Несколько лет назад, магнитометр с дюжиной возможностей можно было встретить только во флагманских смартфонах. Сейчас же, он установлен практически в каждый телефон. Смартфон, укомплектованный магнитометром (работающим по принципу датчика Холла) позволял измерять величину электромагнитной индукции различных приборов, управлять бесконтактно некоторыми функциями телефона (например листание фотографий с помощью жестов, без физического контакта) и т.д.

Хотя магнитометр и установлен во множество мобильных устройств, не в каждом его функции реализованы на полную.

Делается это по техническим (например, не хватает места в конструкции телефона или для уменьшения энергопотребления) и финансовым (в бюджетных моделях) причинам. Если убрать все дополнительные функции, задача упомянутого сенсора сводится к двум основным функциям:

  1. Цифровой компас. Используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения. При помощи датчика, GPS поиск происходит быстрее.
  2. Взаимодействие с аксессуарами. Приобретя магнитный чехол для смартфона, датчик позволит смартфону включать и отключать дисплей в зависимости от удаления/приближения магнита на аксессуаре.

Эффект «выключения дисплея» можно заметить при закрытой крышке в раскладных телефонах.

Использование сенсоров в смартфонах

Благодаря небольшим размерам датчики Холла нашли широкое применение в современных электронных гаджетах. В смартфонах они помогают возвращать экран в исходное положение, обеспечивают быстрый запуск GPS поиска, увеличивают срок службы аккумуляторной батареи и так далее.

Способность реагировать на магнитное поле используется в раскладывающихся телефонах и ноутбуках. Благодаря наличию датчика, происходит включение устройств при открытии и отключение при закрытии экрана. В смартфонах такую же функцию выполняет датчик, который взаимодействует с магнитом, встроенным в чехол книжку. Когда чехол открывается, то воздействие поля ослабевает и сенсор включает подсветку экрана. Преобразователь Холла в гаджетах выполняет следующие полезные функции:

  • обеспечивает ориентирование по отношению к горизонту земли;
  • работает в качестве компаса мобильного устройства;
  • совершает ориентирование экрана.

Немаловажное значение датчик имеет в устройстве видеокамеры. Вкупе со специальной микросхемой он позволяет корректировать качество изображения

Особенно это проявляется при съемках в вечернее время.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий