Tìm hiểu các cảm biến trên smartphone và cách chúng hoạt động

Ảnh minh họa. NGuồn internet

Đã bao giờ bạn tự hỏi, làm thế nào để smartphone có thể đếm được số bước chân và thay thế chiếc vòng đeo tay theo dõi sức khỏe của bạn? GPS là gì và nó có tiêu tốn lưu lượng dữ liệu (data) không? Đâu là những loại cảm biến nên có trong chiếc smartphone tiếp theo của bạn?

Tất cả những câu hỏi kể trên sẽ được trả lời thông qua bài phân tích về các loại cảm biến trong smartphone do trang tin Gizmodo thực hiện.

Cảm biến gia tốc

Tính năng Bitmoji car trong Snapchat sử dụng dữ liệu từ cảm biến gia tốc.

Cảm biến gia tốc (accelerometer) xử lý việc đo đạc các chuyển động theo dạng trục và có thể được tìm thấy trên các loại vòng đeo theo dõi sức khỏe và điện thoại. Đó chính là lý do giúp cho smartphone có thể đếm được số bước chân, kể cả khi bạn không kết nối nó với một thiết bị đeo riêng biệt.

Ngoài ra, cảm biến gia tốc cũng có nhiệm vụ thông báo cho các ứng dụng biết được bạn đang cầm điện thoại theo hướng ngang hay dọc như thế nào. Trong thời đại bùng nổ những ứng dụng thực tế ảo tăng cường (AR), nhiệm vụ này càng trở nên quan trọng hơn.

Về cơ bản, cảm biến gia tốc được cấu tạo từ nhiều loại cảm biến khác nhau, bao gồm cả cảm biến thủy tinh thể siêu nhỏ có thể cảm nhận được lực gia tốc. Bằng cách phân tích sự biến đổi điện áp thông qua các tinh thể thủy tinh, cảm biến gia tốc có thể tìm ra tốc độ di chuyển smartphone của bạn để xoay màn hình theo hướng ngang hay dọc cho phù hợp nhất. Trước đây, VnReview đã có bài tìm hiểu kĩ về cảm biến gia tốc trên smartphone, bạn có thể đọc tại đây.

Từ việc chuyển đổi ứng dụng từ màn hình ngang sang màn hình dọc cho tới việc thông báo tốc độ hiện tại trong ứng dụng lái xe, cảm biến gia tốc là một trong những cảm biến quan trọng nhất trong chiếc smartphone hiện nay.

Cảm biến con quay hồi chuyển

Chụp ảnh 360 độ là một ứng dụng của cảm biến con quay hồi chuyển trên smartphone.

Cảm biến con quay hồi chuyển (gyroscope) có nhiệm vụ giúp cho cảm biến gia tốc xác định rõ hơn về cách chiếc điện thoại của bạn đang di chuyển trong không gian 360 độ. Nhờ vậy, smartphone sẽ chụp được những bức ảnh 360 độ một cách ấn tượng nhất có thể.

Bạn có thể hiểu rõ hơn khi chơi một game đua xe yêu cầu phải xoay màn hình smartphone để điều khiển. Lúc này, cảm biến con quay hồi chuyển sẽ thay thế cảm biến gia tốc để thông báo cho ứng dụng biết về hướng di chuyển của smartphone. Nguyên nhân là vì khi đó, bạn vẫn giữ nguyên smartphone tại một vị trí và nghiêng nhẹ màn hình, tức là chỉ tác động nhỏ đến smartphone.

Cảm biến con quay hồi chuyển không chỉ có trên smartphone. Linh kiện này còn được sử dụng trong các máy đo của máy bay để xác định độ cao và vị trí. Ngoài ra, cảm biến con quay hồi chuyển cũng xuất hiện trên cả máy ảnh để giúp ổn định camera khi đang di chuyển.

Tuy nhiên, cảm biến con quay hồi chuyển trên smartphone không có những bánh răng và khớp nối như trên máy bay. Thay vào đó là những con quay hồi chuyển MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems, hệ thống điện cơ siêu nhỏ), một phiên bản nhỏ hơn để có thể gắn vừa lên bảng mạch của smartphone.

Steve Jobs giới thiệu cảm biến con quay hồi chuyển trên iPhone 4.

Lần đầu tiên những cảm biến con quay hồi chuyển MEMS được giới thiệu là trên iPhone 4 của Apple. Vào thời điểm năm 2010, nhiều người đã thật sự kinh ngạc khi thấy một chiếc điện thoại có thể cảm nhận được chuyển động trong không gian với mức độ chính xác cực kì cao. Tuy nhiên, đối với chúng ta hiện nay, đó đã là một điều hiển nhiên.

Cảm biến từ kế

Các ứng dụng la bàn trên smartphone đều sử dụng cảm biến từ kế.

Mảnh ghép cuối cùng trong bộ ba cảm biến chịu trách nhiệm trong việc phản hồi vị trí của smartphone trong không gian là cảm biến từ kế (magnetometer). Đúng như tên gọi, cảm biến này làm nhiệm vụ đo từ trường và có thể cho bạn biết hướng đang đi là hướng bắc hay hướng nam.

Khi bạn bật chế độ la bàn trong Apple Maps hay Google Maps, đó cũng là lúc cảm biến từ kế hoạt động để tìm ra cách hiển thị bản đồ chính xác nhất. Cảm biến này cũng hỗ trợ cho cả các ứng dụng la bàn của bên thứ 3.

Cảm biến từ kế có thể được tìm thấy bên trong các máy dò kim loại để tìm ra các kim loại bị nhiễm từ. Vì vậy, chiếc smartphone của bạn cũng có thể trở thành một máy dò kim loại nếu được cài phần mềm chuyên dụng.

Tuy nhiên, cảm biến từ kế không hề hoạt động một cách đơn lẻ. Cảm biến này hoạt động song song với dữ liệu được gửi về từ cảm biến gia tốc và hệ thống định vị toàn cầu GPS. Nhờ vậy, nó có thể biết được vị trí của bạn đang đứng trên bản đồ và chỉ ra hướng tốt nhất nên đi.

GPS

Smartphone có thể xác định vị trí nơi bạn đang đứng nhờ GPS.

GPS (Global Positioning System, hệ thống định vị toàn cầu) đã là một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Những lý do hiếm hoi có thể khiến bạn không nhận được sự hỗ trợ từ công nghệ này là đang ở trong một vùng hẻo lánh hoặc thích sử dụng bản đồ giấy hơn là điện thoại.

Về cơ bản, cảm biến GPS bên trong smartphone sẽ nhận được tín hiệu từ vệ tinh để xác định vị trí bạn đang đứng trên trái đất. Việc này không làm tiêu hao bất cứ lưu lượng data nào của điện thoại. Vì vậy, đó là lí do tại sao bạn vẫn có thể biết được vị trí của mình trên điện thoại kể cả khi đã mất sóng.

Trên thực tế, smartphone được kết nối với nhiều vệ tinh khác nhau và vị trí của bạn sẽ được tính toán dựa trên góc từ bạn tới các vệ tinh. Nếu không vệ tinh nào được phát hiện (do bạn đang ở trong nhà hoặc do mây quá dày), vị trí của bạn sẽ không thể được tìm thấy.

Mặc dù không sử dụng dữ liệu, tất cả quá trình nhận dữ liệu và tính toán của GPS sẽ khiến pin của bạn bị cạn kiệt nhanh. Đó là lý do tại sao các hướng dẫn tiết kiệm pin cho smartphone đều khuyên bạn nên tắt chức năng GPS. Các thiết bị điện tử cỡ nhỏ như smartwatch thậm chí còn không được trang bị GPS vì dung lượng pin của chúng quá khiêm tốn.

GPS không phải là cách duy nhất để điện thoại xác định nơi bạn đang đứng. Ngoài GPS, điện thoại có thể dựa vào cường độ sóng điện thoại để tính toán khoảng cách tương đối từ vị trí của bạn tới trạm phát sóng gần nhất. Các cảm biến GPS hiện đại bên trong smartphone sử dụng cả tín hiệu GPS cũng như các dữ liệu khác như cường độ sóng điện thoại để tìm ra vị trí chính xác nhất của bạn.

Những cảm biến khác

Cảm biến khí áp lần đầu tiên được Apple sử dụng là trên iPhone 6.

Ngoài bốn loại cảm biến quan trọng nhất được liệt kê ở trên, smartphone của bạn còn chứa nhiều loại cảm biến khác nữa. Nhiều điện thoại, bao gồm cả iPhone, được trang bị một cảm biến khí áp (barometer) để đo áp suất trong không khí. Cảm biến này rất hữu dụng trong nhiều việc, từ phát hiện sự thay đổi của thời tiết cho tới tính toán độ cao tại nơi bạn đang đứng.

Vị trí của cảm biến tiệm cận trên iPhone.

Một loại cảm biến đáng chú ý khác đó là cảm biến tiệm cận (proximity sensor). Cảm biến này thường được lắp đặt ở gần loa trên của smartphone, bên cạnh đèn LED hồng ngoại và bộ phận phát hiện ánh sáng. Nhiệm vụ của loại cảm biến này là xác định đâu là thời điểm bạn đưa điện thoại lên tai để nghe cuộc gọi và tắt màn hình vào ngay lúc đó. Cảm biến tiệm cận tính toán khoảng cách bằng cách phát ra một loại ánh sáng không thể nhìn thấy và đo thời gian nó bị bật lại.

Smartphone có thể tự động điều chỉnh độ sáng màn hình nhờ vào cảm biến ánh sáng.

Trong khi đó, cảm biến ánh sáng (ambient light sensor) lại thực hiện nhiệm vụ đo ánh sáng trong phòng và cân bằng độ sáng trên màn hình của bạn sao cho phù hợp nhất. Tuy nhiên, bạn phải thiết lập cài đặt tự động điều chỉnh cho smartphone để kích hoạt cảm biến ánh sáng.

Giống như các thành phần công nghệ khác ở bên trong chiếc smartphone, những cảm biến cũng đang ngày càng trở nên nhỏ hơn, thông minh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Vì vậy, bạn không thể nói một chiếc smartphone sản xuất từ năm 2012 có thể dò tìm vị trí của bạn bằng GPS chính xác như một chiếc smartphone sản xuất vào năm 2017 được. Mặc dù chi tiết về cảm biến không bao giờ được ghi vào tờ thông số cấu hình của sản phẩm, bạn cũng nên "lên đời" smartphone thường xuyên hơn để nhận được hỗ trợ tốt nhất từ các mẫu cảm biến mới.

Theo Tạp chí Diễn đàn đầu tư

http://vnreview.vn/tu-van-di-dong/-/view_content/content/2232391/tim-hieu-cac-cam-bien-tren-smartphone-va-cach-chung-hoat-dong

Nguyễn Long