حسگر شتاب سنج چیست و چه کاربردهایی دارد؟

تلفن‌های همراه و تبلت‌ها پیشرفت‌های چشمگیری در حوزه‌ی تکنولوژی به نسبت گذشته داشته‌اند. به طوری که اغلب حرکت‌ها و رفتارهای کاربر را به خوبی می‌توانند درک و آنالیز کنند. دلیل اصلی چنین قابلیتی، وجود سنسورهای متعدد در اسمارت فون‌ها است. از جمله مهم‌ترین سنسور‌های مورد استفاده در اسمارت فون‌ها، سنسور شتاب سنج است که قابلیت‌های خاصی به تلفن همراه می‌دهد.

سنسور شتاب سنج چیست؟

همان طور که از اسم سنسور شتاب سنج یا  Accelerometer Sensor نیز مشخص است، وظیفه‌ی آن شناسایی و سنجش شتاب است. مقدار شتابی که بر سنسور اعمال می‌شود، توسط این سنسور شناسایی و اندازه گیری می‌شود. سنسور شتاب سنج سخت افزاری الکترومکانیکی است و شتاب ناشی از حرکت یا جاذبه یا لرزش را اندازه‌گیری می‌کند. این نوع از حسگرها، نه تنها در اسمارت فون‌ها، بلکه در لپ تاپ‌ها هم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

علاوه بر لپ تاپ و موبایل، حسگر شتاب سنج در داخل ماشین‌ها، سیستم‌های کنترل فرآیند، ساختمان‌ها و تاسیسات ایمنی نیز کاربرد دارد. به عنوانی مثال، می‌توانیم به فرایند باز شدن کیسه‌های هوا در ماشین‌ها اشاره کنیم. وقتی اتومبیلی تصادف می‌کند، با توجه به شدت ضربه و تفاوت شتاب حاصل شده، سنسور شتاب سنج تصمیم به باز کردن کیسه‌های هوا می‌گیرد.

نحوه‌ی کار حسگر شتاب سنج

حسگر شتاب سنج هم برای کاربردهای مصرفی و هم برای کاربردهای آکادمیک و آموزشی می‌تواند استفاده شود. به عنوان مثال، اگر لپ تاپی به طور ناگهانی و به خاطر دلیل خاصی، از جایی بیافتد، حسگر شتاب سنج دلیل این افتادن را شناسایی می‌کند و در همان حال، دستور خاموش شدن هارد دیسک را صادر می‌کند تا از بروز مشکلات احتمالی خودداری نماید.

حسگر شتاب سنج، نیروی گرانشی وارد شده به دستگاه (تلفن همراه یا لپ تاپ) را اندازه گیری می‌کند. سپس هر گونه حرکت دستگاه به هر جهت را شناسایی و اندازه گیری می‌کند. این حرکت می‌تواند شامل افتادن، بالا رفتن، چرخیدن یا هر حرکت دیگری باشد. شاید بارزترین کاربرد حسگر شتاب سنج برای کاربر، تغییر حالت نمایش تلفن همراه یا تبلت از حالت افقی به عمودی یا برعکس باشد.

کاربرد سنسور شتاب سنج در دستگاه‌های موبایلی

 ردیابی حرکت

شاید متوجه شمارش قدم‌های‌تان حین پیاده‌روی توسط تلفن همراه شده‌اید. این کاری است که دقیقا توسط حسگر شتاب سنج انجام می شود. قدم‌ها را می‌شمارد، با در نظر گرفتن تعداد قدم‌ها، میزان کالری مصرف شده توسط کاربر و مسافت طی شده توسط او را اندازه گیری می‌کند.

البته، اندازه‌گیری میزان کالری مصرف شده یا یا مسافت طی شده، توسط این حسگر انجام نمی‌شود. این ارتباط بین نرم‌افزار و داده‌های دریافت شده توسط سنسور شتاب سنج است که باعث چنین اطلاعاتی می شود. بخاطر چنین قابلیتی، این سنسور، حسگر اصلی استفاده شده در محصولات مرتبط با سلامتی مانند دستبند‌های هوشمند است.

علاوه بر این، سنسورهای شتاب سنج، توانایی شناسایی الگوی راه رفتن کاربر استفاده کننده از تلفن همراه یا دستگاه‌های پوشیدنی را دارند. از این الگوهای رفتاری، در برنامه‌های تغذیه‌ای یا ورزشی ارائه شده به کاربر توسط نرم‌افزار استفاده می‌شود.

شناسایی جهت

وقتی تلفن همراه را به شکل عمودی یا افقی در دست می‌گیرید، این سنسور شتاب سنج است که زاویه‌ی نمایش صفحه نمایش را تعیین می‌کند. این کار باعث بهبود تجربه‌ی کاربری کاربر شده و حین بازی کردن، خواندن کتاب و بسیاری از فعالیت‌های دیگر، تجربه‌ی لذت بخشی به او می‌دهد.

علاوه بر آن، حین گرفتن تصاویر، در ثبت تصاویر بدون لرزش مفید است. به عبارت دیگر، صفحه نمایش توسط داده‌های دریافت شده توسط سنسور شتاب سنج به حالت افقی یا عمودی در می‌آید.

کاربردهای عینی حسگر شتاب سنج در تلفن‌های همراه

• تعیین جهت صفحه نمایش با توجه به حالت در دست‌گیری تلفن همراه برای بهبود تجربه‌ی کاربر.
• با تغییر زاویه‌ی صفحه نمایش توسط سنسور شتاب سنج، گشت و گذار در اینترنت یا مشاهده‌ی تصاویر به شکل بهتری انجام می‌شود.
• این سنسور در بازی‌های مسابقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. چرا که تغییر حالت تلفن همراه برای انجام چنین بازی‌هایی لازم و ضروری است. به طور مثال، با چرخاندن تلفن همراه به سمت راست، در محیط بازی، ماشین مسابقه‌ای تحت کنترل کاربر نیز به سمت راست هدایت می‌شود.
• با چرخاندن تلفن همراه رو به پایین، تماس وروردی به تلفن همراه به حالت بی صدا در می‌آید.
• با تکان دادن تلفن همراه، سنسور شتاب سنج این نوع فعالیت را تشخیص داده و می‌تواند از آن در برنامه‌های مختلف استفاده نماید.

مزایای استفاده از سنسور شتاب سنج

همان طور که اشاره کردیم، مزیت اصلی استفاده از سنسور شتاب سنج، اندازه گیری عوامل بیومتریک است و دستگاه استفاده کننده از این سنسور‌ها می‌تواند تعدادی از بیومتریک‌های فرد استفاده کننده از آن را اندازه‌گیری کرده و از آن استفاده کند.

علاوه بر این، دستگاه‌هایی که از این سنسور‌ها استفاده می‌کنند، می‌توانند تمام نیاز‌های فرد استفاده کننده از آن را برآورده کنند. به عبارت دیگر، استفاده از یک مچ بند سلامتی که دارای این سنسور است، برای سنجش عوامل سلامتی فرد کافی است و نیازی نیست که یک دستگاه برای شمارش قدم‌‌ها و یک دستگاه دیگر برای ردیابی حرکت او استفاده کند.

معایب استفاده از سنسور شتاب سنج

سنسور شتاب سنج هم مانند سایر دستگاه‌ها و سخت افزار‌های الکترومکانیکی، تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار گرفته و کارایی آن کمتر می‌شود. سیگنال‌های دارای ویژگی‌های متفاوت از سیگنال‌های قابل دریافت توسط این سنسور، تاثیرات کفش روی راه رفتن فرد، کیفیت زمین و تاثیر سرعت راه رفتن روی عوامل بیومتریک از جمله تاثیر گذارترین عوامل بر سنسور شتاب سنج است.

نکته‌ی مهم دیگر، تفاوت‌های موجود بین سنسور‌های شتاب سنج است. حتی سنسور‌هایی که توسط یک شرکت و در یک خط تولید تولید می‌شوند، دارای تفاوت‌هایی با هم هستند. این تفاوت‌ها باعث می‌شود سیگنال‌های دریافتی سنسور‌ها با هم متفاوت باشد.

البته باید در نظر داشته باشید که امروزه با به روی کار آمدن گجت‌های پوشیدنی مرتبط با سلامتی مانند مچ بند‌های هوشمند، بیشترین استفاده از سنسور شتاب سنج در تلفن‌های همراه، به بازی کردن ختم می‌شود. لازم به ذکر است که در این نوع کاربری، دقت بالا چندان مهم نیست. البته همین مشکل در ساختار داخلی آن‌ها، به زودی با تکنولوژی‌ها بهتر برطرف خواهد شد.

منبع: Livescience + Sciencedirect