Датчик освещения смартфона для чего можно использовать. Можно ли измерить освещенность с помощью телефона?! Обнаружение изменения емкости
Емкость аккумуляторов современных смартфонов постоянно растет, но и энергопотребление тоже увеличивается. Увеличение объема батареи положительно сказывается на автономности, но приводит к увеличению времени зарядки. Если аппарат вроде первого iPhone или HTC HD2 можно было зарядить от порта USB 2.0 за 2 часа, то сейчас какой-нибудь Lenovo Vibe P2 потребует на это около 10 часов. Чтобы сократить время пребывания на зарядке, производители активно внедряют поддержку функции быстрой зарядки.
Быстрая зарядка в смартфоне - это технология, которая работает по принципу увеличения силы тока, который подается на батарею от блока питания. Изначально блоки питания для зарядки мобильных устройств выдавали напряжение 5 В с силой 500-1000 мА. Но при таких параметрах теоретически за час можно восполнить на более 1000 мАч емкости аккумулятора смартфона. На практике это значение еще меньше, так как чем больше заряжена батарея - тем сильнее приходится уменьшать силу тока.
Самым первым способом ускорить процесс зарядки стало повышение силы тока. Ранние технологии позволили выдавать силу тока до 2 ампер, при напряжении 5 вольт, что давало мощность в 10 ватт. Однако дальше двигаться таким путем оказалось сложно: для больших токов требуются толстые провода, так как от этого зависит сопротивление жил. С некачественным кабелем даже 2 А получить нелегко, так как возникнут просадки.
Использовать кабель с большим сечением жил проблематично, поэтому производители решили пойти путем увеличения напряжения, при сохранении прежней силы тока. Однако литиевые аккумуляторы требуют для заряда напряжения в узком диапазоне, подать «чистые» 12 В на контакты нельзя. Чтобы решить проблему, были разработаны специальные контроллеры заряда, которые встраиваются в чипсет или на материнскую плату. Они принимают напряжение выше 5 вольт, преобразуя его в оптимальное для аккумуляторных ячеек.
Виды быстрой зарядки для смартфонов
Для того, чтобы повысить скорость зарядки, производители комплектующих для смартфонов разрабатывают новые технологии быстрой зарядки. Компания Qualcomm предлагает QuickCharge, у MediaTek имеется конкурирующая PumpExpress, а у OPPO – аналог под названием VOOC. Samsung предлагает пользователям Fast Adaptive Charging. В смартфонах Asus имеется поддержка Asus BootMaster, в Motorola – TurboPower, а в Huawei - SmartPower.
Актуальные поколения QuickCharge и PumpExpress способны использовать разные напряжения, блоки питания могут выдавать от 5 до 12 В. Зарядное устройство взаимодействует с контроллером заряда, от которого получает «подсказки», какой ток и напряжение следует выдать в данный момент. Может использоваться как ступенчатое регулирование (5, 9, 12 В и т.д.), так и плавное (от 3,2 до 20 В, с шагом 200 мВ, применяется в QuickCharge 3.0).
Так как за беспроводную зарядку отвечает чипсет, то именно от него зависит тип используемой технологии. Самостоятельными можно считать методы Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei, то есть, компаний, производящих чипсеты. Особняком стоит VOOC от Oppo. Она реализована за счет использования многоячеечных аккумуляторов, способных заряжаться параллельно. За счет этого «залить» 2500 мАч можно всего за 15 минут.
Другие технологии быстрой зарядки- это, как правило, вариации на базе QuickCharge, названные другим именем. А в целом - все они используют один принцип: сначала блок питания постепенно увеличивает ток и напряжение, подбирая максимально возможные параметры, потом на максимальной мощности происходит зарядка до 50-70 % емкости, а дальше - идет плавное снижение силы тока и напряжения.
Вредна ли беспроводная зарядка в смартфонах?
Литиевые (литий-ионные и литий-полимерные) аккумуляторы смартфонов чувствительны к силе заряда. Использование некачественного ЗУ, зарядка и разрядка с чрезмерно большими токами могут сокращать их ресурс, поэтому имеют место утверждения о вредности быстрой зарядки.
На самом деле, контроллер питания - достаточно сложно устройство, которое способно подбирать оптимальный режим пополнения емкости. Пока плотность заряда в ячейке аккумулоятора невысокая - он подбирает максимально возможную мощность зарядки. С повышением плотности химические процессы в аккумуляторе ускоряются, усиливается нагрев (а вредит именно он). Контроллер фиксирует это и уменьшает мощность питания, чтобы предотвратить нагрев. Как итог, температурный режим поддерживается в норме, негативное воздействие на аккумулятор сводится к минимуму.
Может ли смартфон взорваться из-за быстрой зарядки?
В интернете часто всплывают новости о взрывах смартфонов, а страшилки про то, что это происходит из-за быстрой зарядки, очень распространены. В теории такое действительно возможно, однако часто проблема - не в технологии быстрой зарядки, а в неисправном оборудовании. Использование некачественных блоков питания и кабелей, пользование смартфонов с поврежденным аккумулятором, деформированным корпусом и т.д. - вот главные причины взрывов и возгораний.
Чтобы избежать пожара, взрыва или просто вздутия аккумулятора - достаточно соблюдать несколько простых правил. Нельзя накрывать заражающийся смартфон подушкой или другим предметом, оставлять его заряжаться на нагретом летним солнцем подоконнике или панели автомобиля. Также не рекомендуется использовать кабели и блоки питания сомнительного происхождения.
Севший не вовремя телефон - причина нервного расстройства и последующей затяжной депрессии не одной тысячи человек. Даже если нет важного разговора, все равно разряженный мобильный друг расстраивает. А если еще и поговорить срочно нужно - вообще хоть с моста бросайся. Но не все так мрачно - есть много вариантов, как вернуть к жизни своего электронного помощника. Это и адаптер для батареек, и повербанк, и «быстрый» адаптер, с поддержкой Quick Charge. Вот последний вариант и хочется обсудить.
Дело в том, что уже несколько лет компания Qualcomm выпускает чипы, которые совместимы с технологией быстрой зарядки. Сама технология, которая широко распространена сейчас, называется Quick Charge 2.0 - ее поддержка обеспечивается либо использованием отдельной микросхемы в системе, либо совместимым чипом Snapdragon. По словам разработчиков, эта технология ускоряет зарядку аккумулятора устройства вплоть до 75%.
Что это вообще такое, быстрая зарядка аккумулятора?
Преимущества такого типа зарядки можно оценить, просмотрев вот это видео (от Qualcomm, да):
За первые несколько минут смартфоны, совместимые с Quick Charge 2.0, заряжаются на несколько часов работы, так что здесь проблемы для пользователя вообще нет: забежал в кафе или подключился к розетке в любом месте, подождал несколько минут, убежал с телефоном, который способен проработать оставшуюся часть дня.
Сейчас с этой технологией совместимы Motorola DROID Turbo, Nexus 6, Samsung Galaxy Note Edge, Samsung Galaxy Note 4, HTC Desire EYE, HTC One remix, HTC One (M8), Motorola Moto X (2014), Sony Xperia Z3 Tablet Compact, Sony Xperia Z3 Сompact, Sony Xperia Z3, Sony Xperia Z2 Tablet и некоторые другие устройства.
И да, зарядное устройство должно быть соответствующим.
Сейчас Qualcomm разрабатывает уже Quick Charge 3.0. У Charge 3.0 есть обратная совместимость с предыдущими стандартами, плюс добавилась поддержка USB Type-C. Предыдущие стандарты поддерживали определенный диапазон рабочего напряжения - 5В, 9В, 12В и 20В, сейчас же реализуется вариант, где напряжение может быть любым, от 3,6В до 20В, с интервалом в 0,2В.
Как это работает?
Каждый телефон или планшет рассчитан на определенную силу тока и напряжение. Это и хорошо, и плохо. Хорошо тем, что телефон сам себе защита, плохо тем, что зарядить обычный телефон, пустив больший ток, не получится.Быстрые зарядки чуть отличаются.
Такие адаптеры как бы расширяют «дверной проем», и обеспечивают более быструю зарядку устройства, разрешая устройству принимать большее напряжение и силу тока. Например, если старые устройства поддерживали 5В и 1А, то новые гаджеты работают уже с 9В и 2А (это в качестве примера, значения могут быть и выше).
Если подключить зарядку Quick Charge к старому устройству, ничего плохого не произойдет, девайс не сгорит, но заряжаться будет прежними темпами. Так что здесь нужен и смартфон (или планшет) и зарядка с поддержкой стандарта Qick Charge.
Вредит ли быстрая зарядка аккумулятору?
Многие пользователи считают, что чем быстрее заряжать аккумулятор, тем сильнее это сокращает срок службы батареи. Медленная зарядка, наоборот, благотворно влияет на самочувствие аккумулятора, не повреждая его.
Тем не менее, это не совсем так. Еще в 2014 году калифорнийские ученые провели исследование , согласно которому быстрая зарядка вовсе не вредит аккумулятору.
В ходе исследования ученые выяснили, что и при быстрой, и при медленной зарядке батареи заряжались равномерно, задействовались все заряженные частицы. С течением времени аккумуляторы обеих групп работали так же хорошо, как и в самом начале эксперимента.
Какие есть варианты быстрых зарядок?
Их довольно много, все перечислять нет смысла, попробуем упомянуть только наиболее удачные, по нашему мнению, зарядки и powerbank.У перечисленных ниже зарядных устройств есть еще одно достоинство - технология AIPower , которая автоматически определяет входные характеристики мобильного гаджета. Для “умной”зарядки устройств посредством AIPower используется встроенный микрочип TI (Texas Instrument). Делается это с тем, чтобы зарядка устройства, которое не поддерживает Quick Charge, проходила максимально эффективно, с оптимальным напряжением и силой тока, которые поддерживает смартфон или планшет.
Идеальным вариантом быстрой зарядки можно считать Powerbank, который поддерживает сразу и технологию Qualcomm Quick Charge, и AIPower.
Aukey PB-T1
Емкость устройства составляет 10400 мАч, чего хватит на несколько полных зарядок современных смартфонов. Здесь только один USB-порт, с поддержкой технологии быстрой зарядки от Qualcomm.
Если девайс не поддерживает быструю зарядку, не проблема - его можно заряжать при помощи Aukey PB-T1 в обычном режиме, но с максимальной эффективностью (максимальный выходной ток - 2,1 А в этом случае).
Корпус устройства создан из анодированного алюминия, так что повредить внешнюю батарею не так просто.
Характеристики
- Модель: PB-T1
- Технологии: Qualcomm Quick Charge 2.0
- Емкость: 10400mAh
- Количество USB портов: 1
- Входной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A
- Выходной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A, 12V/1.35A
- Размер: 137 мм x 105 мм x 37мм
- Вес: 364.7 г.
Купить же это универсальное зарядное устройство можно в .
Есть и другие варианты, как просто зарядных устройств, так и powerbank-ов.
Aukey PA-T1 : Зарядное устройство сразу с пятью USB-портами, позволяющее заряжать пять мобильных девайсов. Один из портов поддерживает Qualcomm Quick Charge 2.0. защищает устройства от скачков напряжения, короткого замыкания и прочих возможных проблем.
Если заряжать сразу пять устройств не нужно, можно выбрать вариант попроще - , с тремя USB-портами, из которых один - умный. Ну, и всего с одним USB-портом, с поддержкой Quick Charge.
Для автомобилиста подойдет с двумя портами, из которых один - «быстрый».
TechMatte
: Это еще один производитель Powerbank-ов с функцией Qick Charge. Емкость - 5600 мАч, плюс есть два порта, которые позволяют обеспечить зарядку сразу двух мобильных устройств.
TechMatte CHOE
: позволит зарядить целый самолет, емкость здесь - 15600 мАч, выхода два. Планшет, телефон, смартфон - зарядить можно все.
Совместимость
Напомним, что сейчас с Quick Charge 2.0 совместимы такие устройства:- Asus: Transformer T100, Zenfone 2
- Droid Turbo by Motorola
- Eben 8848
- Fujitsu: Arrows NX, F-02G, F-03G, F-05F
- Google Nexus 6
- HTC: Butterfly 2, One (M8), One (M9)
- Kyocera Urbano L03
- LeTV: One Max, One Pro
- LG: G2 Flex 2, G4
- Moto: X Pure Edition, X Style, Moto X by Motorola
- Panasonic CM-1
- Ramos Mos1
- Samsung Galaxy: Note 4, Note 5, Note Edge, S5 (Japan), S6, S6 Edge
- Sharp: Aquos Pad, Aquos Zeta, SH01G/02G
- Sony Xperia: Z2 (Japan), Z2 Tablet (Japan), Z3, Z3 Compact, Z3 Tablet, Z3+, Z4, Z4 Tablet, Z5, Z5 Compact
- Xiaomi: Mi 3, Mi 4, Mi Note, Mi Note Pro
- Yota Phone 2
- ZTE: Axon Pro, Nubia My Prague, Z9
Напомню, что если вашего телефона в списке нет, то его тоже можно заряжать «скоростной» зарядкой, ничего не сгорит и не взорвется. Просто время заряда телефона без поддержки Quick Charge при помощи скоростной зарядки будет обычным, таким же, как и при зарядке телефона его собственным адаптером.
С выходом каждого нового поколения смартфонов процессоры становятся всё быстрее, разрешение экрана - всё выше, приложения - всё прожорливее, а аккумуляторы… Аккумуляторы всё те же. Чтобы хоть как-то компенсировать этот недостаток, производители используют технологии быстрой зарядки. Но, кроме преимуществ, они могут принести владельцу смартфона массу проблем - от банальной несовместимости и снижения срока службы аккумулятора до сожженных смартфонов и блоков питания.
На сегодняшний день нам доступен широкий спектр протоколов зарядки, разрабатываемых и продвигаемых разными компаниями и организациями. По возможности попробуем придерживаться хронологии.
Обычный USB
USB допускает ток не более 500 мА при напряжении 5 В. Лишь много позднее, с выходом спецификации USB 3.0, максимальный ток был поднят до 900 мА. Обычным кнопочным телефонам, которые стали выходить не с собственными разъемами для заряда, а со штекерами mini-, а потом и microUSB, вполне хватало небольшой мощности.
Все изменилось с выходом смартфонов, емкость аккумуляторов которых в разы превышала относительно небольшую емкость батарей кнопочных телефонов. Даже небольшие по современным меркам аккумуляторы с емкостью 1500 мА ∙ ч уже хотелось заряжать быстрее, чем за 4–4,5 ч (время с учетом потерь при зарядке и естественного замедления скорости заряда после 80%). Возникла необходимость каким-то образом передать больший ток заряда по стандартному кабелю, при этом не спалив случайно контроллер USB, если устройство подключат к компьютеру.
USB Battery Charging Revision 1.2 (BC1.2)
Этот стандарт был принят в далеком 2011 году и позволял ранним устройствам заряжаться от разъемов USB силой тока до 1,5 А при напряжении 5 В. Стандарт принят организацией USB-IF , поэтому его использование для производителей бесплатно. По современным меркам он весьма примитивен: тип зарядного устройства определяется по напряжению на контактах D+ и D-.
Множество изделий современной электроники оснащено датчиками, распознающими приближение объекта, к примеру, пальца, к клавиатуре или уха человека к телефону. Эта технология активно используется в разного рода, что позволяет устранить механическую коммутацию устройств, а также продлить срок их службы. И у многих вполне может возникнуть вопрос: датчик приближения в телефоне - что это и как он работает? Далее будет рассмотрено данное приспособление с точки зрения реализации по емкостной технологии.
Распознавание приближения
Распознавание приближение по бесконтактной технологии довольно быстро нашло применение в области портативных устройств, питающихся автономно. Функция активно используется в последних моделях смартфонов и планшетов, в музыкальных плеерах. Ее основным назначением является повышение надежности устройств и экономия электрической энергии.
Дисплей прибора будет находиться в неактивном состоянии до тех пор, пока не будет обнаружено приближение руки пользователя, именно за это и отвечает датчик приближения в телефоне. Что это - станет понятно, если рассмотреть принцип его работы. Когда речь идет об использовании подобной технологии, то тут стоит отметить, что в дежурном режиме потреблением энергии занимается исключительно центральный процессор. А когда определяют приближение ладони или пальца, происходит включение дисплея, на котором отображается текущая информация. Все это позволяет снизить среднюю потребляемую мощность гаджета, при этом увеличив время автономной работы батареи.
Особенности использования функции в разной технике
В бытовой автоматике функция распознавания приближения тоже получила весьма широкое распространение. Бесконтактные датчики используют для включения открывания кранов водопровода, когда в поле их действия находится рука человека; дисплеи холодильников и микроволновых печей будут неактивны, пока к ним не приблизится рука пользователя. Снабжены этой функцией и новые системы автоматизации дома. используемые для управления бытовой техникой и освещением, настраиваются так, чтобы служить цифровыми фоторамками. Но как только к ним приближается кто-то из людей, сразу появляются Достаточно интересной технологией является датчик приближения в телефоне. Что это такое, поможет понять описание метода, с помощью которого происходит распознавание.
Методы распознавания приближения
Когда к датчику приближается, к примеру, палец, происходит изменение общей емкости системы. Именно оно и используется для обнаружения объекта вблизи бесконтактного сенсора.
Обнаружение изменения емкости
То, насколько точно и надежно будет работать бесконтактный датчик, полностью зависит от верности измерений изменившейся емкости системы. С такой целью разработан целый ряд методов, в числе которых самыми известными стали методы переноса зарядов, последовательного приближения, взаимодействия емкости и сигма-дельта-метод. Наиболее часто применяются два из них. Оба используют коммутируемую емкостную схему и внешний измерительный конденсатор.
Метод последовательного приближения
В данном случае осуществляется зарядка коммутируемой емкостной цепи. С этого конденсатора подается напряжение на компаратор через ФНЧ, где происходит сравнение с опорным напряжением. Счетчик, синхронизируемый с генератором, запирается при помощи выходного сигнала компаратора. Обработка именно этого сигнала осуществляется для определенного статуса датчика. Для метода последовательных приближений требуется ничтожно малое число внешних компонентов. В данном случае на работу схемы не оказывают влияния переходные помехи по питающей цепи.
Достоинства и недостатки технологии распознавания
Датчик приближения Android, как и другие, обладает определенными особенностями. К числу преимуществ в данном случае можно отнести следующие:
Довольно большая зона обнаружения;
Высокая степень чувствительности;
Относительная доступность в плане цены, ведь производство датчиков осуществляется из довольно дешевых компонентов - меди, пленки оксидов олова, индия и печатной краски, внешнего проволочного датчика;
Малый размер;
Универсальность конструкции;
Температурная стабильность;
Возможность функционирования с применением различных непроводящих покрытий, к примеру, стекол разной толщины;
Долговечность и высокая надежность.
Имеются у данного метода и определенные недостатки:
Чувствительный элемент должен быть проводящим, тогда он сможет обнаружить приближение; однако руку, к примеру, в резиновой перчатке, он может и не обнаружить;
Метод емкостного распознавания работает так, что когда в диапазоне его работы имеются металлические объекты, диапазон уменьшается.
iPhone 4
Датчик приближения работает так, что позволяет отключать экран смартфона во время разговора для исключения случайных нажатий на клавиши. Существуют специальные приложения, которые дают возможность блокировать экран, просто проводя над ним рукой. Для его включения потребуется нажать аппаратную клавишу.
Калибровка
Довольно часто пользователи сталкиваются с неприятной ситуацией, когда блокировка экрана при разговоре не осуществляется. А бывает и так, что после завершения разговора дисплей не включается, из-за чего телефон не разблокируется. К примеру, датчик приближения Nokia работает некорректно. Для устранения этой проблемы его требуется откалибровать. Обычно большинством производителей применяется специализированное программное обеспечение для этих целей, которое можно скачать на официальном сайте.
В последних версиях Android 4 функция калибровки расположена непосредственно в меню. Для этого требуется войти в настройки, отыскать экран, а потом выбрать пункт Proximity Sensor Calibration. После закрытия датчика рукой необходимо в появившемся окне нажать ОК. Иногда калибровка допускается и без закрытия сенсора.
proximity.ino // библиотека для работы I²C #includeЭлементы платы
Датчик приближения VL6180X
Датчик VL6180X представляет из себя датчик приближения и освещения, реализованный в миниатюрном корпусе LGA12 размерами 4,8×2,8×1,0 мм.
Сенсор VL6180X включает в себя лазерный излучатель (IR Emitter), SPAD-приёмник (Range sensor) и датчик освещенности (Ambient Light Sensor), ОЗУ и ПЗУ, микроконтроллер.
Принцип работы
Лазерный диод создает мощные наносекундные импульсы в ближнем инфракрасном диапазоне, которые отражаются от препятствия и возвращаются на SPAD-приёмник. Зная время, между отправкой и получением отражённого сигнала, получаем расстояние до объекта. В модуль также входит датчик освещенности, данные которого используются для корректировки результатов измерений. Все операции производит внутренний процессор, а обработанные данные измерений доступны по I²C-интерфейсу.
VL6180X способен определять расстояние до объектов в диапазоне 0–100 мм с миллиметровой точностью вне зависимости от характеристик объекта, а также измерять освещенность в широком динамическом диапазоне.
Troyka контакты
Контакты питания:
земля (G) - соедините с землёй микроконтроллера;
питание (V) - соедините с питанием микроконтроллера;
прерывание (Q) - пин прерывания. Датчик приближения способен генерировать прерывания при возникновения событий во время исполнения программы. Подключите к одному из пинов микроконтроллера, поддерживающих прерывания. Если вы не используете прерывания в вашей программе, подключать не обязательно.
Контакты шины I²C:
сигнальный (D) - подключите к SDA пину микроконтроллера;
сигнальный (С) - подключите к SCL пину микроконтроллера;
не используется.
Обвязка для согласования уровней напряжения
Необходима для сопряжения устройств с разными питающими напряжениями. В нашем случае это управляющее устройство Arduino с 5 вольтовой логикой и датчик приближения VL6180X с 3,3 вольтовой логикой.
