I. مقدمه‌ای بر حسگرهای مجاورتی در تلفن‌ها
الف. تعریف حسگرهای مجاورتی
حسگر مجاورتی دستگاهی است که در گوشی‌های هوشمند برای تشخیص وجود اشیاء نزدیک بدون تماس فیزیکی استفاده می‌شود. این حسگر معمولاً با انتشار یک میدان الکترومغناطیسی یا پرتویی از تابش الکترومغناطیسی (مانند مادون قرمز) و اندازه‌گیری تغییرات در میدان یا سیگنال بازگشتی از اشیاء نزدیک عمل می‌کند. در گوشی‌های هوشمند، این حسگرها برای فعال کردن عملکردهای مختلفی که تجربه کاربر را بهبود می‌بخشند، بسیار مهم هستند.
ب. عملکرد اساسی در تلفن‌های هوشمند
وظیفه اصلی حسگر مجاورت در گوشی‌های هوشمند، تعیین میزان نزدیکی کاربر به دستگاه است. این قابلیت به حسگر اجازه می‌دهد تا چندین عمل کلیدی را انجام دهد:
- فعال/غیرفعال کردن صفحه نمایش: این حسگر به طور خودکار وقتی کاربر به صفحه نمایش نگاه می‌کند آن را روشن می‌کند و وقتی گوشی در حین تماس به گوش نزدیک می‌شود، آن را خاموش می‌کند. این کار از لمس‌های تصادفی جلوگیری می‌کند و در عین حال تضمین می‌کند که در صورت نیاز، صفحه نمایش در دسترس باشد.
- تشخیص چهره: حسگرهای مجاورتی همچنین فناوری تشخیص چهره را تسهیل می‌کنند و به کاربران این امکان را می‌دهند که قفل تلفن‌های خود را به طور ایمن و راحت باز کنند.
- صرفه‌جویی در مصرف باتری: حسگرهای مجاورت با خاموش کردن صفحه نمایش در مواقع عدم استفاده، به صرفه‌جویی در مصرف باتری کمک می‌کنند و در نهایت به بهره‌وری کلی انرژی می‌افزایند.
دوم. نحوه کار حسگرهای مجاورتی
انواع حسگرهای مجاورتی مورد استفاده در تلفن‌ها
- حسگرهای مادون قرمز (IR):
حسگرهای مجاورتی مادون قرمز، نور مادون قرمز را منتشر می‌کنند و میزان نور منعکس شده از اشیاء نزدیک را تشخیص می‌دهند. هنگامی که یک شیء نزدیک می‌شود، نور IR را منعکس یا مسدود می‌کند که باعث ایجاد پاسخ در حسگر می‌شود. این نوع حسگر معمولاً در تلفن‌های هوشمند برای خاموش کردن صفحه نمایش در حین تماس برای جلوگیری از لمس‌های تصادفی استفاده می‌شود.
- سنسورهای خازنی:
حسگرهای مجاورتی خازنی با تشخیص تغییرات ظرفیت خازنی ناشی از حضور یک جسم عمل می‌کنند. آنها از دو صفحه رسانا تشکیل شده‌اند که توسط یک ماده دی‌الکتریک از هم جدا شده‌اند. هنگامی که یک جسم وارد میدان الکتریکی حسگر می‌شود، ظرفیت خازنی بین صفحات را تغییر می‌دهد که باعث فعال شدن حسگر می‌شود. این حسگرها می‌توانند هم مواد رسانا و هم مواد نارسانا را تشخیص دهند و همین امر آنها را برای کاربردهای مختلف در تلفن‌های هوشمند متنوع می‌کند.
اصول عملیاتی
حسگرهای مجاورتی با انتشار سیگنال و اندازه‌گیری پاسخ از اشیاء نزدیک عمل می‌کنند. اصول عملکرد آنها بسته به نوع حسگر متفاوت است:
- حسگرهای مادون قرمز: این حسگرها نور مادون قرمز ساطع می‌کنند و میزان نور منعکس شده را اندازه‌گیری می‌کنند تا مشخص شود که آیا جسمی در نزدیکی است یا خیر. تغییر در نور مادون قرمز منعکس شده، نزدیکی را نشان می‌دهد و به تلفن اجازه می‌دهد تا بر اساس آن واکنش نشان دهد، مانند خاموش کردن صفحه نمایش در حین تماس.
- سنسورهای خازنی: سنسورهای خازنی با ایجاد یک میدان الکتریکی در اطراف خود کار می‌کنند. وقتی یک جسم رسانا یا نارسانا وارد این میدان می‌شود، ظرفیت خازنی شناسایی شده توسط سنسور را تغییر می‌دهد. این تغییر باعث ایجاد پاسخی مانند خاموش کردن صفحه نمایش یا فعال کردن سایر ویژگی‌های تلفن هوشمند می‌شود.
III. هدف و کاربردها
الف. جلوگیری از لمس‌های تصادفی در حین تماس‌ها
یکی از اهداف اصلی حسگرهای مجاورت در گوشی‌های هوشمند، جلوگیری از لمس‌های تصادفی در حین تماس‌های تلفنی است. وقتی کاربر گوشی را به گوش خود نزدیک می‌کند، حسگر مجاورت این موضوع را تشخیص داده و به طور خودکار صفحه نمایش را خاموش می‌کند. این ویژگی تضمین می‌کند که صورت کاربر به طور ناخواسته دکمه‌ها یا ویژگی‌هایی را فعال نکند، که می‌تواند منجر به اختلال در طول مکالمه، مانند بی‌صدا کردن یا قطع تماس، شود.
ب. صرفه‌جویی در مصرف برق با خاموش کردن صفحه نمایش
حسگرهای مجاورت با خاموش کردن صفحه نمایش در مواقع عدم استفاده، نقش مهمی در صرفه‌جویی در مصرف انرژی ایفا می‌کنند. این حسگرها با غیرفعال کردن خودکار صفحه نمایش هنگام قرار گرفتن گوشی در نزدیکی بدن کاربر (مثلاً هنگام تماس)، به صرفه‌جویی در مصرف باتری کمک می‌کنند. این کم‌نور شدن یا خاموش شدن خودکار صفحه نمایش، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و به افزایش بهره‌وری کلی دستگاه کمک می‌کند.
ج. سایر کاربردها در تلفن‌های هوشمند
علاوه بر جلوگیری از لمس‌های تصادفی و حفظ عمر باتری، حسگرهای مجاورت کاربردهای دیگری نیز در گوشی‌های هوشمند دارند:
- تشخیص چهره: حسگرهای مجاورتی به فناوری تشخیص چهره کمک می‌کنند و امکان باز کردن قفل ایمن و راحت دستگاه‌ها را فراهم می‌کنند. با تشخیص اینکه کاربر به تلفن خود نگاه می‌کند، می‌تواند دوربین را برای احراز هویت با چهره فعال کند.
- فعال‌سازی خودکار صفحه نمایش: این حسگرها همچنین می‌توانند هنگامی که کاربر گوشی خود را برمی‌دارد یا به آن نزدیک می‌شود، صفحه نمایش را فعال کنند و امکان دسترسی سریع به اعلان‌ها و برنامه‌ها را بدون نیاز به فشار دادن هیچ دکمه‌ای فراهم کنند.
- تعاملات بدون لمس: برخی از گوشی‌های هوشمند از حسگرهای مجاورت برای تعاملات بدون لمس استفاده می‌کنند و به کاربران این امکان را می‌دهند که ویژگی‌های خاصی (مانند پیمایش یا پیمایش) را بدون تماس فیزیکی کنترل کنند و قابلیت استفاده و بهداشت را افزایش دهند.
چهارم. مشخصات فنی
الف. محدوده تشخیص
محدوده تشخیص سنسورهای مجاورتی بسته به نوع مورد استفاده متفاوت است. به طور کلی، محدوده تشخیص را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
- حسگرهای مادون قرمز (IR): معمولاً برد تشخیص آنها حدود ۱ تا ۱۰ سانتی‌متر است که آنها را برای کاربردهای برد کوتاه مانند تماس‌های تلفنی مناسب می‌کند.
- حسگرهای خازنی: این حسگرها می‌توانند اشیاء را در محدوده تقریبی ۱ تا ۵ سانتی‌متر، بسته به خواص دی‌الکتریک شیء مورد شناسایی، تشخیص دهند. حساسیت آنها به آنها امکان می‌دهد تا هم مواد رسانا و هم مواد نارسانا را تشخیص دهند.
ب. زمان پاسخ
حسگرهای مجاورتی به خاطر زمان پاسخ سریعشان شناخته می‌شوند، که برای کاربردهایی که نیاز به بازخورد فوری دارند ضروری است. زمان پاسخ می‌تواند متفاوت باشد، اما عموماً در محدوده زیر است:
- حسگرهای مادون قرمز: زمان پاسخگویی می‌تواند به سرعت چند میلی‌ثانیه باشد و امکان فعال یا غیرفعال کردن تقریباً آنی عملکردهایی مانند کم نور شدن صفحه نمایش در حین تماس را فراهم می‌کند.
- حسگرهای خازنی: این حسگرها همچنین زمان پاسخ سریعی، معمولاً در عرض چند میلی‌ثانیه، از خود نشان می‌دهند که تعامل بی‌نقص کاربر را تضمین می‌کند.
ج. مصرف برق
مصرف برق یک عامل حیاتی برای دستگاه‌های تلفن همراه است و حسگرهای مجاورتی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از نظر انرژی کارآمد باشند:
- حسگرهای مادون قرمز: معمولاً در حالت فعال انرژی کمی مصرف می‌کنند و در صورت عدم استفاده می‌توانند وارد حالت خواب شوند که باعث صرفه‌جویی بیشتر در عمر باتری می‌شود.
- سنسورهای خازنی: به طور مشابه، این سنسورها برای کار با حداقل مصرف برق طراحی شده‌اند و اغلب انرژی کمتری نسبت به سوئیچ‌های مکانیکی سنتی مصرف می‌کنند.
V. ادغام با سایر اجزای تلفن
الف. تعامل با نمایشگر
حسگرهای مجاورتی بخش جدایی‌ناپذیر تعامل با صفحه نمایش گوشی‌های هوشمند هستند. وقتی کاربر تماسی برقرار می‌کند و گوشی را به گوش خود نزدیک می‌کند، حسگر مجاورتی این حرکت را تشخیص داده و به طور خودکار صفحه نمایش را خاموش می‌کند. این کار از لمس‌های تصادفی که می‌توانند تماس را مختل کنند، مانند بی‌صدا کردن یا قطع کردن ناخواسته تماس، جلوگیری می‌کند. این حسگر با تجزیه و تحلیل نور مادون قرمز ساطع شده از دستگاه و اندازه‌گیری بازتاب از اشیاء اطراف، اطمینان حاصل می‌کند که صفحه نمایش در صورت عدم نیاز خاموش می‌ماند. علاوه بر این، وقتی گوشی از گوش دور می‌شود، حسگر صفحه نمایش را دوباره فعال می‌کند و به کاربران امکان می‌دهد بدون نیاز به فشار دادن هیچ دکمه‌ای، به راحتی به اعلان‌ها و سایر عملکردها دسترسی پیدا کنند.
ب. هماهنگی با سیستم عامل گوشی
هماهنگی با سیستم عامل گوشی برای به حداکثر رساندن عملکرد حسگرهای مجاورتی بسیار مهم است. سیستم عامل سیگنال‌های دریافتی از حسگر مجاورتی را تفسیر می‌کند تا ویژگی‌های مختلف را به طور مؤثر مدیریت کند. به عنوان مثال، وقتی کاربر گوشی خود را به سمت صورت خود می‌گیرد، سیستم عامل می‌تواند از ورودی حسگر مجاورتی برای روشن کردن صفحه نمایش یا فعال کردن ویژگی‌های تشخیص چهره استفاده کند.
علاوه بر این، الگوریتم‌های پیشرفتهای برای تعیین آستانه‌هایی برای زمان فعال یا غیرفعال کردن عملکردها بر اساس خوانش‌های مجاورت پیاده‌سازی شده‌اند. این امر به کاهش خطاهای مثبت، مانند خاموش شدن صفحه نمایش هنگامی که کاربر آن را با دست خود می‌پوشاند به جای اینکه آن را به صورت خود نزدیک کند، کمک می‌کند. این ادغام همچنین امکان تنظیمات را بر اساس عوامل محیطی، مانند شرایط نور محیط، فراهم می‌کند و عملکرد را در سناریوهای متنوع افزایش می‌دهد.
VI. پیشرفت‌ها در فناوری حسگر مجاورتی
الف. دقت و قابلیت اطمینان بهبود یافته
فناوری حسگر مجاورتی در سال‌های اخیر پیشرفتهای چشمگیری داشته است که منجر به بهبود دقت و قابلیت اطمینان شده است. تولیدکنندگان، طرح‌ها و مواد جدیدی برای حسگرها توسعه داده‌اند که امکان وضوح و دقت بالاتر را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، پیشرفت در کوچک‌سازی حسگرها منجر به ایجاد حسگرهای القایی و خازنی فشرده شده است که نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌دهند، به خصوص در صنایعی مانند تولید نیمه‌هادی که به شدت به دقت متکی هستند.
علاوه بر این، ادغام هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی در حسگرهای مجاورتی، امکان پیش‌بینی و پاسخ بهتر به تغییرات در محیط‌های تولید را فراهم می‌کند. این بهینه‌سازی سیستم‌های خودکار منجر به افزایش دقت و قابلیت اطمینان حسگرهای مجاورتی می‌شود.
ب. ادغام با سایر حسگرها
حسگرهای مجاورتی به طور فزاینده‌ای با انواع دیگر حسگرها ادغام می‌شوند تا داده‌های جامع‌تر و دقیق‌تری ارائه دهند. یک نمونه قابل توجه، ادغام حسگرهای مجاورتی با حسگرهای نور محیط (ALS) در تلفن‌های هوشمند است.
با ترکیب حسگر مجاورت و نور محیط، گوشی‌های هوشمند می‌توانند به طور خودکار روشنایی صفحه نمایش را بر اساس نزدیکی کاربر به دستگاه و شرایط نوری اطراف تنظیم کنند. این ادغام با تضمین دید بهینه و در عین حال حفظ عمر باتری، تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد.
علاوه بر این، ادغام حسگرهای مجاورت با حسگرهای دیگر، مانند شتاب‌سنج‌ها و ژیروسکوپ‌ها، ویژگی‌های پیشرفتهای مانند تشخیص حرکت را امکان‌پذیر می‌کند. این به کاربران اجازه می‌دهد تا عملکردهای خاصی از دستگاه‌های خود را بدون لمس فیزیکی صفحه نمایش کنترل کنند و قابلیت استفاده و بهداشت را بیشتر بهبود بخشند.
