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Tutto sui sensori di un dispositivo mobile

Tutto sui sensori di un dispositivo mobile

30 Settembre 2013 Redazione SoloTablet
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I nomi sono fantasiosi e auto-esplicativi. I componenti a cui fanno riferimento vengono presi per scontati. Si ciamano accelerometro, sensore di prossimità, giroscopio, compasso digitale, sensore di umidità, sensore di luce ambientale, sensore di temperatirua, NFC, GPS, Bluetooth, ecc. Non tutti sanno a cosa servono esattamente ma tutti li usano, anche senza saperlo. proviamo a fare un pò di luce...sensoriale!

Introduzione

I sistemi micro-elettronici e meccanici (MEMS) rappresentati dai sensori hanno trasformato i nostri dispositivi mobili in macchine capaci di ascolare, vedere, interagire al tatto e agli odori, di sentire e percepire, offrendo innumerevoli opportunità per la realizzazione di nuovi prodotti e servizi.

L'arrivo dell'iPhone e poi nel 2010 dell'iPad ha rappresentato per molti produttori un elemento di attrazione potente e ricco di opportunità. I nuovi dispositivi mobili si prestavano infatti alla introduzione e consumerizzazione di tecnologie già conosciute e non ancora applicate a prodotti di consumo di massa. Qesti produttori hanno cavalcato l'onda, prima del successo dei prodotti iOS di Apple e poi quello ancora più strabiliante delle piattaforme Android che, per il loro prezzo più basso, ha facilitato la penetrazione delle nuove tecnologie in fasce di mercato più ampie.

I nuovi dispositivi, le loro nuove finalità di scopo e di utilizzo hanno favorito lo sviluppo e l'applicazione di nuove tecnologie che hanno contribuito a trasformare i nuovi dispositivi in strumenti di personal computing diversi dai modelli precedenti ma soprattutto in strumenti di mobilità perfetti. Queste nuove tecnologie si sono tradotte nell'arrivo di una miriade di sensori che stanno contribuendo a rendere la nostra esperienza mobile con un dispositivo mobile sempre più ricca e affascinante.

 

 

Per essere paragonanile allo standard di mercato oggi uno smartphone o un tablet deve come nìminimo integrare una serie di sensori o dispositivi elettronici come un microfono di ripo MEMS ( electro-mechanical systems - processori più piccoli del passato, altamente integrati e perfetti per una registrazione vocale), un sensore di immagini e una fotocamera ( utile amche per la produzione di video), un accelerometro, un girroscopio, un barometro o sensore della pressione atomosferica, un compasso digitale, un sensore di prossimità ottico, un sensore di luce ambientale, un sensore di umidità e di temperatira e un sensore tattile.

L'accelerometro permette di catturare le gesture dell'utente sul dispositivo abilitando funzionalità e attività sulla base di informazioni e configurazioni predefinite. Giroscopio, barometro e compasso digitale servono a fornire dati di navigazione utili all'utente quando non è disponibile un segnale GPS. Il sensore di prossimità ottico serve a catturare la distanza tra il dispsoitivo e un altro oggetto in modo da disabilitare alcune attività e il display sulla base di valori predefiniti e calcolati allo scopo di far risparmiare energia e a preservare la carica della bayyeria. I sensori di luce ambientale servono ad aggiustare la luce del disply in base alle condizioni di luce nell queli viene usato il dispositivo. I sensori di umidità, termperatira e barometrica servono perraccogliere informazioni sull'ambiente in modo da trasformare il dispositivo in una stazione metreologica e atmosferica trasportabile.

La proliferazione dei sensori e le reti degli oggetti

I sensori non sono tecnologie nuove. Da anni sono usati in varie applicazioni. Ciò che è nuovo è il livello di capacità prestazionale di cui oggi sono diventati capaci, grazie al passaggio da tecnologia a 8bit dei processori che li fanno funzionare a tecnologie più complesse e performanti a 32 bit.

I sensori disponibili sui dispositivi mobili non sono che una evoluzione della specie e applicativa di tecnologie che già popolano le nostre vite rendendo possibili le cosiddette reti degli oggetti e la nostra interazione con le stess. I sensori stanno proliferando ovunque e riempiendo la nostra vita di nuovi strumenti utili a portare a termine, in tempi più rapidi ed efficienti, attività individuali e compiti lavorativi. I fattori che guidano questa proliferazione sono i risultati che si possono ottenere, come la raccolta di dati grazie a sensori di rete, i benefici alla salute grazie a dispositivi medici, la qualità delle esperienze utente nella interazione con un dispositivo. L'impiego di sensori in quasi tutti i dispositivi tecnologici fa sì che già oggi ogni giorno in media si interagisca con 50-100 sensori. Un numero che sembrerà ridicolo quando tra pochi anni, entro il 20120 secondo le previsioni, i sensori attivi con cui interagiremo saranno più di mille.

L'evoluzione dei sensori attuali e la loro proliferazione all'interno dei dispositivi mobili è un risultato della progressiva miniaturizzazione dei processori usati che hanno permesso non solo la riduzione dei costi ma anche un aumento considerevole delle capacità prestazionali. La miniaturizzazione procede senza intoppi con l'unico vincolo della quantità di memoria necessaria a contenere i dati e il codice di cui il sensore ha bisogno per funzionare al meglio.

 

Fonte: http://blogs.synopsys.com

 

L'esplosione recente dei sensori è dovuta principalmente alla proliferazione dei dispositivi mobili come smartphone e tablet ma anche a console di gioco, applicazioni di rete e dispositivi medici. Ad oggi la maggior parte delle implementazioni sono di tipo hardware e finalizzate principalmente a fornire esperienze utente coinvolgenti e nuove opportunità al marketing delle aziende di raccogliere informazioni sui consumatori per raggiungerli sempre e ovunque nelle migliori condizioni possibili per trarne un vantaggio o beneficio. Questo tipo di utilizzo è in qualche modolimitativo e incapace a trarre vantaggio dalle caratteritiche tecniche di ogni tipologia di terminale e di piattaforma di sistema operativo. Per trarre vantaggio i sensori devono essere maggiormente integrati a livello applicativo, è necessario sviluppare nuovo software ma anche impeganrsi per definire nuovi standard utili a rendere i sensori più intelligenti perchè capaci di interagire, scambiarsi dati e informazioni e fornire all'utente maggiori funzionalità. Tutte cose rese oggi possibili dalle nuove tecnologie a 32 bit.

I sensori di un dispositivo mobile

Smartphone e tablet sono un perfetto esempio di cosa sia oggi possibile fare grazie ai sofisticati sensori tecnologici di cui sono dotati. Ad esempio l'accelerometro è in grado di cogliere l'orientamento del dispositivo in modo da determinare cosa fare per rendere più facile la lettura o l'uso del display. Questo sensore è un esempio della sofisticatezza delle tecnologie oggi disponibili. Accelerometro e altri sensori sono utilizzabili in modo efficace grazie alla potenza sempre più elevata dei dispositivi e delle loro architetture di processore a 32 e 64 bit.

La proliferazione dei sensori è stata resa possibile dalla pervasività di smartphone e tablet e aumenterà nei prossimi anni grazie all'utilizzo che ne verrà fatto su nuove tipologie di dispositivi. Sensori sempre più minaiturizzati, integrati e potenti hanno ridotto i costi, migliorato le capacità prestazionali e distrinìbuito nuovi benefici all'utente.

I sensori oggi disponibili sono centinaia, qui ci limitiamo a descrivere quelli disponibili sui dispositivi mobili con l'obeittivo di rendere chiaro anche ad un pubblico poco tecnico qualsi siano le tecnologie che rendono possibili alcune fuznionalità e specifictà tecniche dei dispsoitivi mobili.

Accelerometro

"Un accelerometro è uno strumento di misura in grado di rilevare e/o misurare l'accelerazione. In effetti esso misura la forza specifica ( forza per unità di massa ), ma grazie alla seconda legge della dinamica di Newton le due affermazioni sono sostanzialmente equivalenti." - Wikipedia

L'accelerometro è lo strumento che permette il passaggio alla modalità 'ladscape' dell'immagine sul display. Allo stesso modo la foto-camera usa l'accelerometro per capire l'orientamento della inquadratura, ritratto o panorama.

Giroscopio

"Il giroscopio è un dispositivo fisico rotante che, per effetto della legge di conservazione del momento angolare, tende a mantenere il suo asse di rotazione orientato in una direzione fissa. In termini matematici, un corpo rigido S è un giroscopio se il tensore d'inerzia relativo al baricentro ammette un autovalore semplice e un autovalore doppio. L'autovettore corrispondente all'autovalore semplice è detto asse giroscopico." - Wikipedia

Compasso digitale o magnetometro

Il magnetometro è lo strumento di misura del campo magnetico. Esiste una grandissima varietà di strumenti. Essi possono essere suddivisi in due categorie:

  • Magnetometri scalari: misurano il modulo del campo magnetico
  • Magnetometri vettoriali: misurano la componente del campo magnetico lungo una particolare direzione dello spazio

La misura delle componenti del campo lungo tre direzioni indipendenti permette di definire unicamente il vettore campo magnetico nel punto in cui si effettua la misura. La lettura può essere sia analogica che digitale.

Sensore di prossimità

" I Sensori di prossimità (chiamati anche proximity) sono dei sensori in grado di rilevare la presenza di oggetti nelle immediate vicinanze del "lato sensibile" del sensore stesso, senza che vi sia un effettivo contatto fisico. La distanza entro cui questi sensori rilevano oggetti è definita portata nominale (o campo sensibile). Alcuni modelli dispongono di un sistema di regolazione per poter calibrare la distanza di rilevazione. L'assenza di meccanismi d'attuazione meccanica, e di un contatto fisico tra sensore e oggetto, fa sì che questi sensori presentino un'affidabilità elevata." - Wikipedia

Sensore di luce ambientale

I sensori di luce ambientali sono tra i sensori più semplici e più diffusi anche perchè sono i più economici. Il loro scopo è di percepire la luce esterna per adattare la luce del display del dispositivo su cui sono montati, sia esso uno smartphone, un tablet o una macchina fotografica. Dotare uno smartphone o u tablet di un sensore di qyesto tipo permette di filtrare in modo appropriato la luce e calibrare livello di luminosità e risoluzione del display.

Touch screen

Un touchscreen è solitamente un display elettronico di tipo tattile e capace di reagire a movimenti (gestures) delle dita umane sulla sua superficie. Alcuni di questi display sono anche in grado di interagire con oggetti non umani come penne stilo o guanfti. Display di quest tipo sono comuni in dispsoitivi come console di gioco, smartphone e tablet ma possono anche essere usati su PDA, dispositivi di navigazione satellitare. dispsoitivi medici e molto altro. Storicamente il sensore che rende possibile l'inetrazione tattile e il firmware che serve a farlo funzionate sono stati resi disponibili da integratori di sistemi piuttosto che da produttori hardware.

Global Positioning System (GPS):

" Il Sistema di Posizionamento Globale (in inglese: Global Positioning System, abbreviato GPS, a sua volta abbreviazione di NAVSTAR GPS, acronimo di NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System o di NAVigation Signal Timing And Ranging Global Position System[1]) è un sistema di posizionamento e navigazione satellitare civile che, attraverso una rete satellitare dedicata di satelliti artificiali in orbita, fornisce ad un terminale mobile o ricevitore GPS informazioni sulle sue coordinate geografiche ed orario, in ogni condizione meteorologica, ovunque sulla Terra o nelle sue immediate vicinanze ove vi sia un contatto privo di ostacoli con almeno quattro satelliti del sistema. La localizzazione avviene tramite la trasmissione di un segnale radio da parte di ciascun satellite e l'elaborazione dei segnali ricevuti da parte del ricevitore." - Wikipedia

Back-illuminated sensor

Noto anche come BSI o BI ( backside illumination ), è un sensore capace di adattare la luce di elementi visuali in modo da aumentare la luminosità e al tempo stesso di ottimizzarla in termini di energia necessaria. E' una tecnologia già ustaa in macchine fotografiche e sensori astronomici e solo con i nuovi dispsoitivi mobili ha trovato un ambito di applicazione che ne ha permesso un uso in economia di scala. La prima azienda a d introdurre quyeto tipo di sensori è stata Sony e poi a seguire Apple e altri.

 

Wi-Fi

I sensori di rete Wireless (MWSN) possono essere definiti come una rete di sensori capaci di far comunicare tra loro sistemi mobili. Questo tipo di reti ha acaratteristuche diverse rispetto alle tipologie di rete fisse precedenti. In genere sono più limitate in estensione e nodi ma possono essere implementate in qualsiasi tipo di scenario e adattarsi a cambiamenti topologici improvvisi. Solitamente il sensore è dotato di un trasmettitore radio, di un micro-controller, e di una batteria. Esattamente come lo sono altri sensori usati per misurare la luce, l'umidità, la temperatura e il calore eserni al dsipositivo.

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