Czujnik zbliżeniowy

Czujnik zbliżeniowy w telefonach pojawił się na skutek częstych problemów z przerywaniem rozmów telefonicznych przez zetknięcie ucha z ekranem telefonu. Producenci telefonów szybko zrozumieli, że należy wyeliminować to niedopatrzenie, aby odczucia użytkowników były lepsze. Dzisiaj czujnik zbliżeniowy znajduje się w zdecydowanej większości modeli telefonów z dotykowym ekranem.

Dzisiaj przyglądniemy się nie tylko tematowi czujników zbliżeniowych w telefonach, ale również przedstawimy ci pokrótce czym takie czujniki są i na jakie rodzaje się dzielą.

Co to jest czujnik zbliżeniowy i jak działa?

Osobiście myśląc o czujniku zbliżeniowym w głowie mam obraz parkującego samochodu, który wydaje dźwięki docierający do kierowcy informując go o odległości od przeszkody.

Dopiero przygotowując się do tematu dowiedziałem się, że to również taki czujnik odpowiada za wygaszanie ekranu przy zbliżeniu twarzy. W sumie wcześniej nigdy się nie zastanawiałem nad tym co powoduje takie zachowanie, więc przynajmniej nie wygłupiłem się z jakąś mało sensowną teorią.

Czujnik zbliżeniowy wykrywa obecność innych obiektów bez kontaktu fizycznego. Robi to poprzez emitowanie pola elektromagnetycznego lub wiązki takiego promieniowania np. podczerwieni i szuka zmian w polu lub sygnale zwrotnym. Jeżeli wykryje jakiś obiekt określa się go często mianem „celu czujnika zbliżeniowego”.

W świecie doskonałym jeden czujnik byłby w stanie wykryć każdy cel, ale rzeczywistość pokazuje, że trzeba stosować różne czujniki do różnego typu elementów np. czujnik pojemnościowy do plastiku a czujnik indukcyjny do metalu.

Rodzaje czujników zbliżeniowych

Czujnik zbliżeniowy indukcyjny – jeden z podstawowych rodzajów czujników zbliżeniowych. Jak nietrudno się domyślić wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej w celu wykrywania lub pomiaru obiektów.

Zasada działania oparta jest na prawie indukcyjnym Faradaya, ale żeby nie robić z tego wpisu encyklopedii opiszemy to tak: Cewka indukuje pole magnetyczne, gdy przepływa przez nią prąd; alternatywnie prąd przepływa przez obwód zawierający induktor, gdy zmienia się przez niego pole magnetyczne.

Rdzeń cewki może zostać wykonany z materiału ferromagnetycznego w celu zwiększenia intensywności pola magnetycznego co będzie miało przełożenie na czułość urządzenia.

Opisany efekt wykorzystuje się do wykrywania metalowych obiektów. Często idzie w parze z innym czujnikiem magnetometrem, który również został już przez nas opisany.

Czujnik pojemnościowe – technologia czujników pojemnościowych opiera się na sprzężeniu pojemnościowym, które można wykryć i zmierzyć wszystko co ma dielektryczną budowę. Czujniki pojemnościowe wykorzystywane są w telefonach, tabletach i laptopach.

Czujnik ultradźwiękowy – wykorzystanie tego rodzaju czujników jest zbliżone do radarów i sonarów, których przetworniki ultradźwiękowe stosuje się w systemach oceniających cele przez interpretacje odbijanych sygnałów.

Czujnik fotoelektryczny – popularna fotokomórka jest urządzeniem wykrywając odległość obiektów za pomocą światła nadajnika. Stosuje się je w wielu maszynach przemysłowych, a świat kojarzy je głównie ze sportu gdzie czasem niektóre konkurencje wymagają użycia fotokomórki.

Dalmierz laserowy – dalmierze laserowe wykorzystywane są do określania odległości przedmiotu. Podstawowa zasada działania polega na uruchomienia lasera i odczekaniu momentu, w którym natknie na przeszkodę.

Wśród innych rodzajów czujników obliczających odległość można wymienić radary, sonary, czujnik Halla i czujniki światłowodowe.

Zastosowanie czujników zbliżeniowych

Dwa zastosowania, które już poznałeś to czujniki parkowania oraz blokada zbliżeniowa w telefonach. W przypadku czujników parkowania urządzenia montowane są na zderzakach i wykrywają odległość od obiektów co pozwala głównie uniknąć otarć na parkingach.

Z mniej znanych zastosowań należy wymienić system ostrzegania o bliskości ziemi stosowany w samolotach, ostrzegających pilotów przed zbyt małą odległością od podłoża lub czegoś na wprost np. gór.

Przemysł wykorzystuje czujniki zbliżeniowe na liniach produkcyjnych.

Czujnik zbliżeniowy w telefonie

Jednym z bardziej rozpropagowanych zastosowań jest wykorzystanie czujnika zbliżeniowego w telefonie. Rozmowa przez telefon podczas ruchu w starszych modelach smartfonów była uciążliwa przez dotykanie uchem ekranu dotykowego.

Czujnik zbliżeniowy pozwala wyłapać przypadkowe dotknięcia ekranu bez wykonywania funkcji jaka normalnie zostałaby uruchomiona np. rozłączenie rozmowy. Co prawda w czasach dinozaurów, telefony bez czujników zbliżeniowych zazwyczaj podczas rozmowy blokowały wszystkie przyciski, ale nie każdy model miał taką funkcję.

Czujniki zbliżeniowy mogą również służyć do wykrywania gestów, co na dzień dzisiejszy nie jest jeszcze jakoś szczególnie dobrym rozwiązaniem, ale w przyszłości zapewne będzie standardem.

Czujniki zbliżeniowe montowane w telefonach co zrozumiałe usytuowane są zazwyczaj w górnej części frontowego panelu. Tak było kiedyś, ale biorąc pod uwagę, że obecnie większość telefonów projektuje się bez ramek, umieszcza się go pod ekranem.

Przyszłość czujników zbliżeniowych

Technologia nie stoi w miejscu i coś co obecnie jest standardem wkrótce może stać się prehistorią i to szybciej niż myślimy. Tak jak w przypadku czujników temperatury w telefonach tak i tutaj można spodziewać się rewolucji. W pierwszym przypadku chodzi o podczerwień w tym o ultradźwięki.

Możliwe, że słyszałeś o technologii zaproponowanej przez Elliptic Labs polegającej na emitowaniu niesłyszanych dla człowieka ultradźwięków o częstotliwości 23 – 35 kHz. Mikrofon będzie wyłapywał w jaki sposób nasza głowa zakłóca ten sygnał i na podstawie tego będzie blokował telefon.

Najważniejsze w tej technologii jest to, że jej wdrożenie jest możliwe przy niższych kosztach i możliwości pozbycia się czujnika zbliżeniowego z przedniego panelu.

Podsumowanie

Czujniki zbliżeniowe to niewielkie urządzenia, które zmieniły w pewien sposób nasze zachowania. Stosuje się je w ekranach dotykowych dostępnych publicznie np. biletomatach, usprawniają produkcję w przemyśle i znajdują się w telefonach. Prawdopodobnie ich czas wkrótce przeminie, ale do tego czasu jeszcze chwila.