Estaba viendo un video en YouTube en modo vertical y el espacio de la pantalla no era suficiente. Para resolver este problema, hiciste lo que haría cualquier persona con un teléfono inteligente. Gire el teléfono de lado.
Tan pronto como hizo esto, el video envolvió toda la pantalla y todas las opciones del menú eran invisibles, pero ¿cómo supo su teléfono sobre su orientación?
Bueno, además de la pantalla de alta frecuencia de actualización y una excelente interfaz de usuario, su teléfono tiene varios sensores que detectan su orientación en el espacio, pero ¿cómo funcionan estos sensores?
Comprender las fuerzas fundamentales de la naturaleza
Aunque puedes sentir el viento en tu cara y el agua en tus manos cuando llueve, lo que no puedes sentir son las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Estas fuerzas incluyen la fuerza gravitacional y la fuerza electromagnética. Aunque estas fuerzas son intangibles, afectan todo lo que hacemos. De hecho, la pantalla de su teléfono inteligente detecta pequeños cambios en las fuerzas electromagnéticas para detectar su dedo. No solo esto, sino que el peso de tu cuerpo también se define debido a las fuerzas de la gravedad.
En pocas palabras, la gravedad aplica una fuerza sobre los objetos que los hace acelerar a una velocidad de 9,8 m/s^2. Debido a esta aceleración, las cosas vuelven a caer al suelo cuando las lanzas.
Por otro lado, la fuerza electromagnética no se puede sentir como las fuerzas de la gravedad. Dicho esto, si colocara una brújula en cualquier parte del mundo, detectaría el campo magnético de la Tierra en esa área y se alinearía con el Polo Norte.
Aunque las fuerzas electromagnéticas han permitido varios avances tecnológicos, no todos son para bien, y radiación electromagnética en altas dosis puede ser peligroso para el cuerpo humano.
Comprender la tecnología de sensores en su teléfono inteligente
Los sensores de su teléfono inteligente detectan cambios en las fuerzas de la naturaleza para comprender su orientación en el espacio, pero ¿cómo funcionan estos sensores?
Bueno, su teléfono inteligente tiene miles de sensores en su placa base, sino tres tipos principales de sensores que permiten que su teléfono detecte cambios en su orientación.
Estos sensores de detección de orientación utilizan sistemas microelectromecánicos (MEMS) para medir las fuerzas de la naturaleza. Para medir datos, los dispositivos MEMS utilizan partes mecánicas incrustadas en silicio para generar una señal eléctrica. Usando estas señales, su teléfono inteligente detecta cambios en las fuerzas que actúan sobre él.
A continuación se ofrece una breve explicación de cómo funcionan estos sensores.
- Acelerómetro: Como sugiere el nombre, se usa un acelerómetro para detectar los cambios en la aceleración en un teléfono inteligente. Para detectar estos cambios, el acelerómetro usa la ley de la inercia que establece que un cuerpo en reposo permanecerá en reposo hasta que se aplique una fuerza externa. Para utilizar este concepto, se suspende una masa fija entre estructuras similares a resortes en un sensor MEMS. Por lo tanto, la masa fija permanece en su lugar cuando el teléfono se acelera debido a que su inercia comprime los resortes. Esta compresión de resorte genera una señal eléctrica que le dice al teléfono inteligente que está siendo acelerado.
- Giroscopio: El giroscopio monitorea las fuerzas de rotación en su teléfono inteligente. Esta rotación mide la fuerza de Coriolis que actúa sobre el teléfono inteligente para estimar cuánto ha girado sobre su centro de gravedad. En pocas palabras, la fuerza de Coriolis actúa sobre cualquier cuerpo dentro de un objeto giratorio debido a su rotación. El giroscopio utiliza un diseño similar a un acelerómetro, pero se modifica para detectar cambios cuando gira el teléfono inteligente.
- Magnetómetro: Debido a las corrientes que fluyen en el núcleo de la Tierra, un campo magnético lo envuelve. La detección de estos campos ayuda al teléfono inteligente a comprender su orientación con el norte verdadero del campo magnético de la Tierra. Los teléfonos inteligentes están equipados con un sensor de efecto Hall de tres ejes para detectar estos cambios. Este sensor utiliza las leyes de inducción electromagnética de Faraday para detectar campos magnéticos. De acuerdo con esta ley, un conductor que transporta corriente genera una fuerza electromotriz cuando cambia el campo magnético a su alrededor. Debido a estos cambios de voltaje, los sensores pueden usarse para detectar su orientación con respecto a los polos magnéticos de la Tierra.
Ahora que tenemos una comprensión básica de los sensores en nuestros teléfonos inteligentes, podemos ver cómo funcionan juntos para detectar la posición de su teléfono inteligente.
¿Cómo sabe su teléfono cuándo girar la pantalla?
Como se explicó anteriormente, el acelerómetro puede detectar cambios en la aceleración, pero estos datos por sí solos no se pueden usar para detectar la orientación de un teléfono inteligente. La razón es que las fuerzas de la gravedad siempre actúan sobre el acelerómetro, y es difícil para el sensor detectar cuándo los cambios en la aceleración están destinados a girar el teléfono inteligente.
Los teléfonos inteligentes utilizan la fusión de sensores para resolver este problema, lo que permite que diferentes sensores se comuniquen entre sí. Para detectar la orientación de un teléfono, el acelerómetro se comunica con el giroscopio y el magnetómetro.
Por lo tanto, cuando un teléfono gira, el acelerómetro detecta cambios en la aceleración y luego se comunica con el giroscopio. Debido a esta comunicación, el teléfono inteligente puede comprender si los cambios en la aceleración están destinados a la rotación.
Dicho esto, el giroscopio es susceptible a errores ya que no puede considerar las fuerzas de gravedad que actúan sobre el teléfono inteligente. Por lo tanto, se necesita un tercer sensor para detectar los cambios en la orientación de un teléfono inteligente. Este sensor no es otro que el magnetómetro de tu dispositivo.
Este magnetómetro se utiliza para detectar los cambios de posición del smartphone con respecto al campo magnético terrestre. Estos datos, junto con los datos del acelerómetro y el giroscopio, se utilizan para decidir si su pantalla debe estar en modo vertical u horizontal.
¿Es la tecnología de sensores el futuro?
El acelerómetro, el giroscopio y el magnetómetro detectan cambios en las fuerzas fundamentales de la naturaleza utilizando las leyes de la inercia y la inducción electromagnética.
Los teléfonos inteligentes utilizan estas leyes fundamentales para habilitar funciones como la autorrotación y la estabilización de imagen óptica. Dicho esto, los teléfonos inteligentes ahora ofrecen características innovadoras al combinar datos de diferentes sensores.
Un excelente ejemplo de esto es el lanzamiento de la detección de accidentes en los dispositivos Apple, que permite que los datos de estos sensores detecten un accidente y alerten a los servicios de emergencia.
