Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Den ser, den mærker rystelser, den kan finde vej ved at ”se” efter radiosignaler – din smartphone har flere sanser end nogensinde, og udviklingen er blot begyndt.
Analyseinstituttet IHS Technology spår, at omsætningen af sensorer til smartphones og tablets vil blive tredoblet i de kommende år og allerede i 2018 vil overstige 38 milliarder kroner om året på verdensplan. I dag har en god mobil med respekt for sig selv i gennemsnit 14 forskellige sensorer – flere af dem kan du læse om her – men et større antal sensorer er på vej.
Den nære fremtid inden for sensorer i mobiltelefoner?
Mon ikke også du snart vil kunne købe en mobil med indbyggede sensorer for luft- og vandkvalitet, din sundhedsmæssige tilstand godt hjulpet af sensorer for hjerterytme, muskelaktivitet og hjernebølger – måske endog med mulighed for røntgenfotografering og scanning eller ligefrem radar og sonar?
Mange af de sensorkredsløb, der i dag indbygges i mobiltelefoner, er baseret på silicium, men forskere eksperimenterer nu med sensorer opbygget af organiske polymerer, der kan indbygges i kroppen. Så skal du ikke nøjes med en pulsmåler, men kan løbende få et komplet overblik over din helbredstilstand.
Dertil kommer samspillet med fremtidens mange internetforbundne ting, ”Internet of Things”, hvor alle elektroniske enheder med sensorer er forbundet til hinanden i et netværk og blandt andet kan kommunikere med smartphones, så du kommer i endnu tættere kontakt med den fysiske virkelighed omkring dig.
Vi er godt på vej allerede nu, som du kan se her:
Barometer – er en højdemåler
Et barometer i en mobil måler ikke, som du kunne tro, lufttrykket og forudsiger regn. Sensoren måler godt nok det atmosfæriske tryk, men bruges i mobilsammenhæng til at angive enhedens aktuelle højde over havet. Funktionen hjælper i øvrigt også gps-modtageren til hurtigere at finde satellitterne, da barometret alle-rede leverer oplysninger om højden.
Et altimeter i Pebbles smartur arbejder sammen med en smartphone for at vise højden over havet.
Accelerometer – registrerer bevægelser
En af de mest almindelige sensorer i smartphones er en bevægelsesmåler eller et accelerometer, som registrerer om enheden er i bevægelse eller ligger stille, og om enheden holdes lodret eller vandret, så skærmbilledet kan tilpasses. Accelerometre udnyttes også i forbindelse med spil, hvor bevægelser af mobiltelefonen bruges ved styring af spillet.
Denne sans fungerer ved, at mikrokrystaller afgiver en lillebitte spænding, når de bliver påvirket af en kraft udefra, eksempelvis en acceleration. Mobilen kan herefter omsætte den målte spænding til brugbare retningsoplysninger.
En anden type accelerometer fungerer ved at måle kapaciteten i mikrokondensatorer, der ligeledes ændrer sig ved påvirkning. Kapacitetsændringerne kan herefter omsættes til målbare spændingsændringer.
Mobiltelefonen registerer, at den bevæges, hvor hurtigt den bevæges og bevægelsens retning.
Magnetometer – måler magnetiske felter
Utallige smartphones i dag er udstyret med et magnetometer, der som navnet antyder, måler magnetiske felter som eksempelvis den magnetiske nordpol, hvilket udnyttes i et elektronisk kompas.
Mobilapplikationer, der gør mobilen til en metalsøger bygger også på magnetometrets funktion. Et magnetometer udnytter, at elektroner bliver afbøjet i et magnetfelt, og denne afbøjning forårsager en spændingsforskel mellem to sider af en leder, der anbringes i magnetfeltet.
Det digitale kompas er som regel baseret på et magnetometer, der kan registrere Jordens nordpol.Touch screen – naturlig fingerbetjening
Også touchskærme fungerer ved hjælp af sensorer, der kan være af to typer. Kapacitive skærme har sensorer, der registrerer det elektriske felt omkring fingeren og er relativt følsomme og modstandsdygtige.
Resistive touchskærme registrerer derimod fingerens eller en pens tryk. Denne type touchskærm er opbygget med et særligt berøringsfølsomt lag oven på selve skærmen, der sædvanligvis består af to elektrisk ledende, men gennemsigtige lag adskilt af et mellemrum.
Når noget presser mod skærmen, trykkes de to ledende lag sammen og skaber en elektrisk forbindelse, der let kan registreres.
Touchskærme bygger på to forskellige teknologier.Gyroskop – registrerer sidehældninger
Gyroskopet videregiver som accelometret oplysninger om orientering, men er på visse områder endnu mere præcist og kan også måle hældningsændringer i alle tre akser.
Gyroskoper registrerer hældninger ved at udnytte et lille roterende svinghjuls naturlige trang til at forblive i vandret stilling og kan på den måde mærke mobiltelefonens aktuelle vinkel og hældning og bestemme, i hvilken retning samt hvorhen kameraet peger.
Den anvendes i apps som Androids Photo Sphere og Googles Sky Map, hvor du vender mobilen mod forskellige steder på stjernehimlen og modtager information om, hvad du ser – men også i mange spil og i for eksempel waterpas-apps.
Termometer – temperaturen er vigtig
Termistorer, dvs. elektriske modstande, der ændrer værdi alt efter omgivende temperatur, findes indbygget i mange mobiler, men primært for at overvåge elektronikkens og batteriets temperatur og lukke ned ved tegn på overophedning. Derfor er de en vigtig del af en funktionsdygtig smartphone.
Men det er naturligvis ingen sag at udstyre en mobil med et termometer, der måler udvendige varmegrader. Funktionen kan eventuelt samarbejde med en luftfugtighedsmåler og en tilhørende applikation og angive, om brugeren befinder sig i en såkaldt ”Comfort Zone” med optimal temperatur og luftfugtighed.
Smartphones og tablets kan samarbejde med sensorer og vise for eksempel temperaturen i en stue.
Pedometer – tæller dine skridt
Det såkaldte ”pedometer” (skridttæller), som mange mobiltelefoner har indbygget, er som regel baseret på data fra mobilens accelerometer. Funktionen virker normalt bedst, hvis mobilen befinder sig i hoftehøjde, hvor kroppens skridt mærkes mest. Det er også muligt at bruge mobilens gps-modtager til at udregne antal skridt baseret på tilbagelagt distance.
Kun få mobiltelefoner har et dedikeret pedometer, som så til gengæld også er både mere nøjagtigt og mere strømbesparende. De første pedometre var for det meste mekaniske og fungerede ved hjælp af små penduler og gearhjul.
Nogle elektroniske pedometre er også baseret på et lille pendul forbundet med en fjeder. Når du tager et skridt, svinger pendulet mod en kontakt og slutter et kredsløb. Når pendulet svinger tilbage (hjulpet af fjederen) brydes kontakten igen. Nogle pedometre fungerer omvendt, så kredsløbet brydes, når pendulet svinger.
Pedometer-funktionen er ofte indbygget i smart-ure, der sender motionsresultaterne videre til en app i mobiltelefonen.Fingeraftryksaflæser – erstatter pin- og adgangskoder
Det er svært at huske alle ens pin- og adgangskoder. Derfor er interessen for fingeraftrykslæsere steget de senere år. I virkeligheden er der tale om en lille billedscanner, som aflæser hudmønstret på en finger og derefter ved hjælp af software skaber et billede og en digital registrering.
Alle fingeraftryk er forskellige. Det bruges til at opklare forbrydelser, men også til at skabe unikke ”adgangskoder”.Fremtidens sensorer bliver bløde
En af de nyeste sensortyper er de såkaldt ”bløde” sensorer, der kan måle træk, tryk og bevægelsesretning men vel at mærke på bløde overflader. Dermed er der åbent for en lang række nye muligheder for at måle og registrere bevægelser hos mennesker og robotter.
En af mulighederne vil kunne være bilsæder, der automatisk indretter sig efter din kørestilling, og airbags, der tager hensyn til, hvor høje bilens passagerer er, eller hvor langt de har lænet sig tilbage.
Bløde sensorer kan også med fordel anvendes i genoptræningsprogrammer og sportsprogrammer, og potentialet for at måle levende væseners bløde bevægelser helt nøjagtigt er i det hele taget så stort, at du utvivlsomt også vil møde denne nye type sensorer flere og flere steder fremover.
Der er endog spekulationer om, hvorvidt den næste iPhone-generation vil være bøjelig og fleksibel og vil indeholde den nye sensorteknologi, så enheden slukker, hvis den bliver klemt
Lyssensor – tilpasser farverne
Flere nyere mobiltelefoner er udstyret med en lyssensor eller fotodiode, der omsætter lys til elektrisk strøm. Lyset skaber elektronstrømme i diodens halvledermateriale, og denne strøm kan måles.
Værdien kan så bruges til at aflæse styrken af lyset omkring dig og justere displayets lysstyrke derefter.
Denne Samsung Galaxy har en indbygget lyssensor, der måler det hvide lys samlet samt det røde, grønne og blå lys uafhængigt af hinanden.
Sensorer for stråling og gas – advarer dig
To endnu sjældne mobilsensorer er strålingssensorer og gassensorer – men de findes i for eksempel den japanske Sharp Pantone 5 – japanerne er meget opmærksomme på radioaktiv stråling. Gassensorer er baseret på, at visse former for ledende keramik ændrer egenskaber ved absorption af gasmolekyler, men de er stadig fortrinsvis på forsøgsstadiet.
Kamera – mere end en billedfanger
Alle mobiltelefoner har i dag indbygget kamera og ofte både bagpå og foran til at lette optagelser af selfies. Der er ofte mange smarte specialfunktioner indbygget derudover, ligesom kameraet også kan spille en rolle i sammenhæng med forskellige apps (så du for eksempel kan manipulere billederne) – og indgår i samarbejde med gps-funktionen, så du kan indsætte oplysninger om geografisk placering (koordinater) for fotograferingen, såkaldt geo-tagging.
Mobilkameraet kom før smartphonen og er stadig den mest populære sensor.Pulssensor – udnytter farveskift
Moderne pulssensorer er optisk baserede – de kan simpelt hen se forskelle på iltet og ikke-iltet blod. Disse lyssensorer kaldes derfor også for oximetre – oxi er en forkortelse for oxygen, dvs. ilt.
Pulssensoren kan være placeret på undersiden af et fitnessur, på bagsiden af en smartphone eller som her være en separat fingersensor.