В 2022 году даже самые простые кнопочные телефоны оборудованы множеством умных датчиков и даже процессорами, что делает их на порядок «умнее» своих далеких родственников. Что уж говорить о смартфонах: датчик приближения, освещения, гироскоп и акселерометр — лишь малая часть умной начинки вашего телефона. Из всех этих умных сенсоров особенно выделяется датчик Холла, про который известно не так уж много. Что это за датчик? Как он работает?
Зачем нужен датчик Холла в смартфоне?
Что такое датчик Холла
Датчик Холла — это умный сенсор, фиксирующий магнитное поле и его напряженность. В быту он достаточно громоздкий, поэтому в смартфоне используется более упрощенный аналог этого устройства, который реагирует только на наличие магнитного поля. Прибор основан на принципе эффекта Холла, который был открыт в 1879 году. Суть заключается в том, что, если проводник, по которому течет электрический ток, находится в постоянном магнитном поле, под этим действием электроны отклоняются к одной из граней пластины. На этой части накапливается отрицательный заряд, а на противоположной — положительный. В итоге, образованная разность потенциалов на краях пластины фиксируется датчиком. В смартфоне этот датчик является микросхемой, которая представляет собой бинарный код.
Датчик Холла в разборе выглядит именно так
Производители смартфонов не используют потенциал этого датчика целиком. На это есть несколько причин: например, этому мешает нехватка свободного места в корпусе смартфона, слабые аккумуляторные батареи, которые не смогут совладать с прожорливым датчиком. Кроме того, датчик используется исключительно для трех функций и у производителей нет какого-либо интереса реализовывать новые функции с его помощью.
Виды датчиков
Существует несколько разновидностей датчиков Холла, каждый из которых отличается особенностями работы и реакций на полюса магнитов:
- Униполярные. Данный тип встраивается в небольшие процессоры, смартфоны и планшетные компьютеры, сенсор реагирует только на один полюс магнита и выдает сигнал при поднесении его к устройству;
- Биполярные. Используются в авиа- и ракетостроении, реагируют на оба магнитных полюса за тем лишь исключением, что для того, чтобы отключить датчик, необходимо поднести к нему противоположный полюс магнита;
- Омниполярные. Данный тип походит на униполярные сенсоры, но сам контроллер при этом засчитывает сигнал как северного, так и южного магнитных полюсов, поэтому считается более чувствительным, хоть и занимает больше места.
Зачем нужен датчик Холла в смартфоне
Датчик применяется для трех важных функций. Во-первых, для устойчивой работы GPS и позиционирования. С его помощью в картах навигации ускоряется определение вашего местоположения, что позволяет системе работать с высокой точностью и без долгих задержек при включении карт навигации. Какие карты лучше всего использовать? Читайте в нашем Яндекс.Дзен!
Датчик Холла помогает в работе GPS
Самый яркий пример повседневного использования датчика Холла — это смартфоны или планшеты с магнитными чехлами, стилусами и клавиатурами. Пожалуй, это самый важный плюс, о котором мы расскажем ниже. Работа того же Smart Cover для iPad основана как раз на этом принципе, благодаря которому чехол и считается умным (и стоит дороже).
Умные датчики: Как работает гироскоп в телефоне
Важна и третья функция: датчик Холла позволяет работать складным смартфонам и ноутбукам, у которых при закрытии гаснет экран. Раньше это активно применялось в телефонах-раскладушках и слайдерах, теперь же нашло применение в новых складных смартфонах Samsung. Умный датчик располагается на одной из частей телефона, а на другой установлен небольшой магнит, который оказывается прямо над датчиком. При закрытии телефона датчик срабатывает, позволяя выполнить какое-нибудь действие, например, закончить вызов или закрыть приложение. В ноутбуках датчик Холла полезен похожим образом — при закрытии крышки операционная система оставляет компьютер в режиме сна или в режиме ожидания.
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:
- Цифровой компас. Используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения. При помощи датчика, GPS поиск происходит быстрее.
- 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.
Как работает магнитный чехол
Рынок изобилует самыми разными чехлами для смартфонов, но особым спросом всегда пользовались магнитные чехлы-книжки, которые автоматически отключают или активизируют экран смартфона, на примере Smart Case для iPad. Как это работает? Блокировка или активация дисплея происходит благодаря реакции датчика Холла в смартфоне на приближающийся магнит, запрятанный в крышке чехла. Когда вы открываете крышку чехла, то происходит снижение интенсивности излучения, поэтому экран включается.
Привычные чехлы для Samsung Galaxy работают именно с датчиком Холла
Датчик Холла очень удобно работает с флип-чехлами, у которых есть небольшой вырез для управления плеером или для ответа на звонки. Благодаря такой фиче можно пользоваться отдельными функциями, не открывая чехол, например, просматривать уведомления из нашего Telegram-чата или смотреть время. Как это работает? Возможность наличия или отсутствия высокого магнитного поля позволяет смартфону оставлять экран активным или же подсвечивать только необходимую область дисплея. Кстати, сам магнит, установленный в чехле, не вредит смартфону.
Взаимодействие датчика и магнитного чехла
Взаимодействие реализовано простым образом: при открытии чехла, магнит расположенный в флипе, удаляется от дисплея. Происходит разрыв проводника с магнитным полем, холловское напряжение снижается и запускается цепочка включения дисплея. После этого дисплей будет разблокирован.
Как вы уже догадались, при закрытии чехла происходит обратное и экран блокируется.
В Некоторых чехлах сделаны окошка, для отображения информации при закрытой крышки чехла. Отображение информации и блокировка экрана происходит по тому же принципу. Датчик холла определяет положение смартфона и «решает», блокировать ли дисплей телефона, или оставить включенным.
Если вы переживаете, что магнит на флипе навредит смартфону, сбросте этот груз с плечь. Магнит не вредит смартфону! Чтобы в этом убедится, посмотрите видео.
Как проверить датчик Холла в смартфоне
Современные смартфоны почти все комплектуются этим датчиком. Если вам интересно, поддерживает ли ваш телефон эту функцию, можно зайти на сайт производителя для поиска документации по модели или проверить в разделе «Датчики» через утилиту AIDA64.
Smart Case для iPad — отличное применение датчика Холла
При покупке смартфона поинтересуйтесь, есть ли для него в продаже умные магнитные чехлы. Если они существуют, то в вашем телефоне точно есть датчик Холла. Проверить вручную наличие датчиком можно еще одним способом: возьмите небольшой магнитик и поднесите его к экрану смартфона. Экран должен потухнуть при приближении и начать светиться, когда вы отдаляете магнит.
Оказалось, что датчик Холла — это один из вполне привычных сенсоров смартфона, который мы используем повсеместно. Иногда мы даже не задумываемся, что за такими простейшими вещами стоят огромные научные открытия.
Чудо-чехлы
Уверен, Вы видели такие чехлы в виде книжки, которые при закрытии блокируют дисплей, а при открытии происходит автоматическая разблокировка. Как такое возможно?
Именно датчик Холла обеспечивает такое поведение. Как только к нему приближается магнит (расположенный внутри защитного флипа), меняется направленность поля, сенсор фиксирует изменение и программное обеспечение телефона получает соответствующую команду – отключить экран.
Некоторые модели «книжек» имеют окошко для отображения времени, сообщений и прочей информации. Как так получается, ведь крышка закрыта, а дисплей активен? Дело в том, что датчик Холла принцип работы в телефоне может иметь такой, что определяет необходимость полной или частичной блокировки дисплея.
Предлагаю посмотреть более подробное видео по данному вопросу:
Достоинства и недостатки
Плюсы:
- универсальность (одновременно определяют положение, направление и так далее);
- износостойкость. Нет движущихся узлов, это твердотельные прочные устройства, что обеспечивает чрезвычайную долговечность;
- почти полная независимость от необходимости обслуживания;
- датчик тока на эффекте Холла работает при вибрациях, в пыльных, влажных, агрессивных условиях, при высоких температурах.
Минусы:
- у стандартных приборов максимум расстояния до замеряемого тока около 10 см. Но все зависит от магнита: если он мощный и создает широкое поле, то дистанция увеличивается;
- характерная «болезнь» — точность, поскольку есть зависимость от магнитного поля, и другие внешние подобные явления могут вносить искажения. Это же касается высоких температур, так как они меняют сопротивление проводников, соответственно, и подвижность носителей заряда, но тут страдает чувствительность. Впрочем, такое встречается редко или влияние ничтожное, в целом не особо влияет на работу.
Отключение датчика
Отключить датчик с помощью настроек нельзя – такой функции ни в Андроиде, ни в iPhone не предусмотрено. В некоторых моделях ZTE производитель самостоятельно добавлял такую возможность. Ещё сделать это можно при наличии прав root (для Android-девайсов) через установку модуля Xposed. Но смысла в этом мало, так как датчик Холла потребляет мизерное количество тока (примерно 0,05% от ёмкости АКБ за весь цикл разрядки). Если нужно отключить взаимодействие с чехлом, то проще из него вытащить магнит.
Итак, датчик используется для измерения полярности магнитного поля. Применяется преимущественно для взаимодействия с фирменными аксессуарами (чехлы, стилусы, клавиатуры) и для работы цифрового компаса. Возможно, в ближайшем будущем производители найдут и иные варианты его использования. Например, в Китае предлагали с его помощью определять радиационный фон (при его воздействии тоже меняется полярность на проводнике).
Магнитные чехлы
Вы наверняка видели так называемые магнитные чехлы как для смартфонов, так и для планшетов. Они позволяют блокировать и разблокировать устройство при открытии/закрытии чехла.
Как это возможно? Установленный в устройстве датчик Холла реагирует на магнит, который расположен в самом чехле. Когда магнит расположен близко к устройству, датчик регистрирует усиление излучения, в результате чего блокирует дисплей. Такие чехлы часто имеют приставку Smart — «умный».
Когда пользователь открывает флип-чехол (чехол-книжка), датчик фиксирует уменьшение интенсивности излучения и разблокирует экран.
А что, если чехол имеет специальное окошко, в котором показывается информация, даже если чехол закрыт? В таком случае датчик Холла тоже используется — он дает команду на переключение между различными режимами работы дисплея, то есть выводит в окошко только определенную информацию, например, время, дату, уведомления. Пример такого чехла — от компании Samsung:
И кстати, если используется экран, созданный по технологии AMOLED, в силу особенности технологии показываемая информация в окошке практически никак не сказывается на расходе энергии аккумулятором.
Принцип взаимодействия с магнитным чехлом
Взаимодействие с магнитными чехлами – самый распространённый вариант использования датчика Холла.
Работает следующим образом:
- Когда дисплей закрыт чехлом, он отключается или переходит в режим показа времени и текущих уведомлений (если такая функция предусмотрена встроенной ОС, в самом чехле имеется вырез или «окошко»).
- Когда дисплей не закрыт чехлом, то он работает в привычном режиме.
Магнит, на который и реагирует смартфон, размещается в лицевой защитной части чехла, прикрывающей дисплей. Когда чехол раскрывают, то магнит перемещается в сторону, что и считывает телефон. Если магнит извлечь, то смартфон реагировать на чехол не будет.
