سنسور شتاب سنج یا Accelerometer در واقع یک قطعه الکترونیکی است که با اضافه شدن به برد دستگاه های دیجیتال دیگر (مانند کامپیوتر ماشین، لپ‌تاپ، گوشی تلفن همراه یا ساعت هوشمند) می تواند زاویه، چرخش، جنبش و حرکت را تشخیص دهد. امروزه استفاده از این سنسور در دستگاه های دیجیتالی قابل حمل، از جمله گوشی های موبایل هوشمند بسیار رایج شده است.
سنسور شتاب سنج چگونه کار می کند؟
این سنسور با استفاده از یک حسگر الکترومکانیکی کار می کند که برای اندازه گیری شتاب استاتیک (ایستا) یا دینامیکی (متحرک) طراحی شده است. شتاب ایستا نیروی ثابتی است که از طرف منابعی همچون گرانش یا اصطکاک بر جسم وارد می شود. این نیروها تا حد زیادی قابل پیش بینی و یکنواخت هستند.
نیروهای شتاب، دینامیکی اما غیر یکنواخت هستند. بهترین مثال از این نوع شتاب های غیر یکنواخت، ارتعاش یا شوک است. تصادف اتومبیل یک نمونه عالی از شتاب دینامیک به شمار می رود. کاربرد اصلی شتاب سنج های الکترونیکی در این است که می توانند شتاب را در جهت های مختلف تشخیص داده و آن را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کنند.
سیگنال هایی که توسط الگوریتم های سیستم کنترل شتاب سنج، به دستورات نرم افزاری یا حتی سخت افزاری کامپیوتری ترجمه می شوند. شتاب سنج هم برای اهداف کاربردی و هم برای اهداف آموزشی و آکادمیک مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان مثال اگر لپ‌تاپ شما مجهز به شتاب سنج باشد و در حین کار بیفتد، این سنسور می‌تواند متوجه سقوط کردن دستگاه شود و پیش از اینکه دستگاه به زمین برخورد کند و اطلاعاتش از دست برود، هارد درایو را خاموش کند. شتاب سنج هر گونه حرکت دستگاه اعم از حرکت رو به بالا، سقوط کردن، تغییر محور، حرکات افقی یا تراز شدن به سمت پایین را شناسایی می کند و به مختصات آن را به پردازنده مرکزی اعلام می نماید.
کاربردهای شتاب سنج در گوشی
سنسور شتاب سنج می تواند در گوشی های تلفن همراه نقش های مختلفی را ایفا کند که عبارت‌اند از:
درج حرکت
سنسور شتاب سنج در تمام گوشی های هوشمند وجود دارد. اگر گوشی شما صفحه کلید دارد، به احتمال زیاد دستگاه شما به شتاب سنج مجهز نیست. برای دیدن نقش شتاب سنج در تغییر محور نمایش برنامه های موبایلی، باید حتماً یک گوشی هوشمند داشته باشید.
دستیار دیجیتال شخصی و پخش کننده های صوتی دیجیتال رابط کاربری گوشی را با استفاده از شتاب سنج می‌توان کنترل کرد. این سنسور محور نمایش محتوای بصری نرم افزارهای گوشی را تنظیم می کند و کار کردن با آن را راحت تر می نماید.
شتاب سنج می تواند در گوشی های هوشمند حرکت دستگاه را ردیابی کند، به عنوان گام شمار قدم های کاربر را بشمارد، و بر اساس داده های به دست آمده از ردیابی حرکت کاربر اطلاعاتی از تحلیل کالری مصرفی، فاصله طی شده و غیره را در اختیار او قرار دهد. به همین خاطر هم هست که سنسور شتاب سنج به صورت گسترده توسط نرم افزارهای سلامت و تناسب اندام و نرم افزارهای ورزشی مورد استفاده قرار گرفته است.
تشخیص جهت
بیشتر گوشی های هوشمند امروزی از شتاب سنج استفاده می کنند تا بتوانند بسته به جهت قرار گیری گوشی، نحوه نمایش محتواهای بصری را هم تغییر دهند. با وجود این سنسور داخلی گوشی، کاربران می تواند تجربه بصری بهتری از کار کردن با گوشی در هنگام چرخاندن آن، انجام بازی های حرکتی، تنظیم صفحه نمایش از حالت عمودی به حالت افقی و زوم به جلو عقب در عکس ها داشته باشند.
این سنسور داخل گوشی های هوشمند حداقل از یک سنسور تشخیص شیب (کج بودن دستگاه) تشکیل شده اند تا بتوانند نمایش تصاویر را در گوشی مدیریت کنند. گاهی از اوقات از این قابلیت با هدف اصلاح لرزش دست در هنگام عکس‌برداری با گوشی، چرخش خودکار و اجرای بازی های حساس به حرکت استفاده می شود.
ویژگی های اصلی شتاب سنج گوشی
- شتاب سنج گوشی می تواند حالت نمایش را از لندسکیپ (افقی)، به پرتره (عمودی) و برعکس تغیر دهد تا به کاربران اجازه دهد که بهتر بتوانند نرم افزارهای مورد نظر خود را ببینند (برخی از برنامه ها اصولاً برای نمایش در حالت افقی طراحی شده اند).
- با تغییر جهت گوشی، سنسور شتاب سنج می تواند عکس ها و صفحات آنلاین را بهتر نمایش دهد.
- شتاب سنج زیاد در بازی های مسابقه ای موبایلی که به حرکت گوشی حساس‌ند استفاده می شود. بازی هایی که با تغییر محور چرخش گوشی در چپ و راست، جهت حرکت ماشین را تغییر می دهند.
- با برگرداندن گوشی و گذاشتنش روی صفحه، کاربر می تواند صدای تماس دریافتی را قطع کند.
- امکان فعال شدن قابلیت Raise-to-wake.
شتاب سنج در آیفون
شرکت اپل، به عنوان پیشگام تولید گوشی های هوشمند، اولین شرکتی بود که به صورت گسترده از سنسور این در گوشی های تلفن همراه خود استفاده کرد. و این استفاده هرگز انتخابی نبوده و از نسل چهارم به بعد، در تمام محصولات دیجیتال اپل وجود دارد. اما گرچه کاربرد شتاب سنج در گوشی های اپل (iOS) با گوشی دیگر (اندروید) تفاوتی ندارد، اما خروجی اطلاعات این دو با هم تفاوت دارند و الزاماً تطبیق پذیر نیستند.
داده های خروجی شتاب سنج اپل با واحد نیروی گرانشی (g) اندازه گیری می شوند و داده های آن نویز زیادی دارد. بنابراین قبل از تحلیل باید به حالت عادی در بیایند. این در حالی است که خروجی داده های شتاب سنج در دستگاه های اندروید با واحد متر بر ثانیه اندازه گیری می شوند. اگر بخواهید خروجی های شتاب سنج اندروید را به iOS تبدیل کنید باید عدد آن را بر 9.81 تقسیم کنید.
کاربرد شتاب سنج در ساعت هوشمند
یکی از اصلی ترین دلایلی که ما از ساعت های هوشمند استفاده می کنیم به خاطر آن است که به عنوان ردیاب سلامت عمل می کنند و بر فعالیت های فیزیکی ما در طول روز نظارت می نمایند. تقریبا تمام ساعت های هوشمند به این سنسور مجهز هستند که تغییرات حرکتی را در بازه زمان را اندازه گیری می کند.
این به معنای آن است که شتاب سنج ساعت هوشمند می تواند چه در حال راه رفتن باشید، چه دویدن و حتی در زمان خوابیدن، وضعیت سلامت فیزیکی شما را مورد ارزیابی قرار دهد.
شتاب سنج سه محوره
شتاب سنج سه محوره حرکاتی که در سه محور دکارتی انجام می پذیرند را اندازه گیری می کند. به عبارت دیگر این می‌تواند تغییرات سرعت یک نقطه را در محور های X، Y و Z اندازه گیری نماید. شتاب سنج سه محوره امروزه در گام شمارها، صنعت بازی های ویدئویی، صنعت رباتیک و دیگر صنایع استفاده می شود.
یعنی جایی که داده های این سنسور دیگر تنها برای اندازه گیری نیروهای گرانشی (اعم از ایستا یا متحرک) استفاده نمی شوند و کاربردهای پیچیده تری دارند، و می توانند در یک مدار پیچیده تر، جهت، شدت، مسافت و دیگر ویژگی های مربوط به جابه‌جایی را هم نمایش دهند.
این سنسور می تواند زاویه شیب خود را با اندازه گیری شتاب ناشی از گرانش محاسبه کند. علاوه بر این، می تواند جهت و سرعت یک جسم متحرک را با در نظر گرفتن شتاب دینامیکی تشخیص دهد.
مقاله آموزشی مرتبط: A2DP در تجهیزات بلوتوث به چه معناست؟
