В любом современном смартфоне установлен целый набор сенсоров: акселерометр, гироскоп, магнитометр, датчик освещенности, а нередко и барометр. Производители задействуют их для повседневных задач: автоматического поворота экрана, регулировки подсветки, отключения дисплея во время разговора. Однако реальные возможности этих сенсоров гораздо шире, просто для их раскрытия нужны подходящие приложения.
Редакция «Компьютерры» проанализировала, как работают эти датчики, и подобрала приложения, которые превращают телефон в многофункциональный измерительный прибор.
Акселерометр и гироскоп вместо строительного уровня
Каждый смартфон оснащен акселерометром, который отслеживает движение и ориентацию в пространстве. Он измеряет ускорение по трем осям (X, Y и Z), и именно на нем построены функции подъема для активации экрана, подсчет шагов и стабилизация изображения. Гироскоп работает вместе с ним, измеряя угловую скорость и сглаживая изменения ориентации. Вместе они определяют, насколько градусов поверхность отклонена от горизонтали.
То есть два датчика делают телефон заменой строительного уровня. Чтобы проверить, как висят картины или полки, достаточно скачать приложение.
Что использовать: Physics Toolbox Suite в режиме инклинометра (Android, iOS)
Микрофон — замена шумомера
В смартфоне установлен один или несколько микрофонов, которые преобразуют звуковое давление в электрический сигнал. Приложения для измерения уровня шума используют этот сигнал для расчета децибел (дБ). В диапазоне 65–95 дБ точность смартфона составляет ±2 дБ, этого достаточно для бытовых задач, хотя профессиональные приборы для сертификации рабочих мест точнее, конечно же.
Шумомер в телефоне работает на основе калиброванных алгоритмов, которые сопоставляют амплитуду сигнала с эталонными значениями. Для повседневного использования (измерения громкости музыки, проверки уровня шума в комнате, контроля за соблюдением ночных норм) его хватает.
Пригодится, чтобы измерить, не превышает ли музыка в наушниках 85 дБ (опасный порог для слуха), проверить, насколько громкий сигнал автомобильного клаксона, или настроить тихую комнату для занятий детей.
Что использовать: Physics Toolbox Suite в режиме микрофона (Android, iOS) или Sound Meter (Android).
Магнитометр вместо металлоискателя
Магнитометр в смартфоне проверяет магнитное поле в трех измерениях. Основная его задача — помогать картам определять направление на север и работать в приложениях-компасах. Но поскольку датчик реагирует на изменения магнитного потока, он может обнаруживать ферромагнитные металлы (железо, никель, кобальт) поблизости. При приближении телефона к металлическому предмету показания по осям X, Y и Z дают заметные пики, которые хорошо видны на графиках.
Этот принцип лежит в основе металлоискателей. Крупные металлические объекты (арматура в стенах, металлические трубы, стальные балки) создают достаточные возмущения магнитного поля, чтобы смартфон их зафиксировал. Однако для поиска мелких или цветных металлов (золото, медь, алюминий) возможностей телефона недостаточно.
Магнитометр в смартфоне заменяет металлоискатель для поиска арматуры и проводки под штукатуркой перед сверлением. Также помогает проверить качество нержавеющей стали: высококачественная сталь марок 304 и 316 часто немагнитна, поэтому если предмет притягивается к телефону, это может указывать на более дешевый сплав.
Что использовать: Physics Toolbox Suite в режиме магнитометра (Android, iOS)
Барометр вместо погодной станции
Многие Android-смартфоны (и некоторые iPhone) оснащены барометром — датчиком, измеряющим атмосферное давление. Производители ставят его в первую очередь для улучшения точности GPS, по изменению давления можно определить высоту, что ускоряет и уточняет позиционирование в городах с высотными зданиями и на пересеченной местности.
Принцип работы основан на том, что атмосферное давление падает примерно на 1 гектопаскаль (гПа) на каждые 8,5 метра подъема. В приложениях барометр используется двояко: как альтиметр (высотомер) для отслеживания высоты над уровнем моря и как инструмент прогноза погоды — резкое падение давления в течение нескольких часов почти гарантированно означает приближение грозы или циклона.
Что можно делать с барометром:
- Отслеживать изменения погоды — если давление растет, погода будет ясной; если падает — ждите дождя или снега.
- Проверять локальный прогноз — метеостанции могут находиться за много километров от вас, а ваш телефон измеряет давление именно там, где вы стоите.
- Использовать как альтиметр — определять высоту во время походов (хотя точность снижается выше 3500 метров).
- Предсказывать клев рыбы — многие виды рыб меняют активность в зависимости от атмосферного давления.
Что использовать: Barometer+ Pressure Tracker (Android)
Датчики приближения и освещенности — бюджетная альтернатива люксметру
Датчик приближения излучает инфракрасный свет и измеряет его отражение, чтобы определить, есть ли объект рядом с экраном. Именно поэтому дисплей гаснет во время разговора, когда вы подносите телефон к уху.
Датчик освещенности измеряет количество попадающего на него света и передает данные системе для автоматической регулировки яркости экрана.
Оба датчика работают в фоновом режиме незаметно для пользователя. Но их можно использовать напрямую, тогда датчик освещенности становится люксметром, измеряющим освещенность в люксах. Калибровка не лабораторная, но для сравнения освещенности в разных комнатах, проверки заявленной яркости LED-ламп или оценки, сколько естественного света получает рабочее место в течение дня, точности достаточно.
Что использовать: Light Meter (Android)
9 приложений для работы с датчиками смартфона
Чтобы датчики приносили пользу, нужны приложения. Рассмотрим программы, которые превращают телефон в полноценный измерительный инструмент.
Physics Toolbox Suite
Кому подходит: универсальный выбор для всех, кто хочет попробовать все датчики смартфона.
Physics Toolbox Suite (Android, iOS) — это многофункциональный инструмент, отображающий данные со всех основных датчиков смартфона в реальном времени. Приложение работает как с акселерометром и гироскопом (режим инклинометра для замены пузырькового уровня), так и с магнитометром (металлоискатель с графиками по трем осям), микрофоном (шумомер) и датчиком освещенности.
В приложении есть режим Magna-AR, который накладывает показания магнитометра на изображение с камеры, помогая визуально определить источник магнитных аномалий.
Конечно, сразу оговорим, что профессиональная точность недостижима, это инструмент для бытовых задач. Нет готовых сценариев, так чтоб нажал и получил результат. Придется переключаться между датчиками и настраивать все самому.
phyphox
Кому подходит: студентам, преподавателям физики, школьникам, исследователям и всем, кто хочет понять физические принципы, лежащие в основе работы датчиков.
Приложение phyphox (Android, iOS) отличается от конкурентов наличием готовых экспериментальных сценариев. Пользователь не просто видит сырые данные, а может запустить целые опыты одной кнопкой. Телефон становится маятником для вычисления ускорения свободного падения, сонаром для измерения расстояния по эху, акселерометром для расчета частоты вращения. Все измерения можно экспортировать в таблицы. Поддерживается удаленное управление через браузер в локальной сети, а собственные эксперименты создаются в онлайн-редакторе и распространяются через QR-коды.
Trail Sense
Кому подходит: туристам, путешественникам, охотникам, рыболовам, любителям походов и выживания, а также всем, кто часто оказывается вне зоны действия интернета и мобильной связи.
Trail Sense (Android, GitHub) представляет собой полностью автономный полевой инструментарий, который вообще не обращается к сети. Включает компас с наведением через камеру, систему меток для возврата по координатам, трекер обратного пути, клинометр для измерения высоты и оценки лавинной опасности. Барометрическая часть хранит давление за 48 часов и предупреждает о приближении грозы. Дополнительно — металлоискатель, фонарь с SOS-сигналом, таймер для кипячения, астрономические данные. Но нужно учитывать, что сенсоры в разных телефонах отличаются по качеству, и для серьезных походов полагаться исключительно на смартфон не стоит.
Sound Meter
Кому подходит: всем, кому нужен быстрый и простой шумомер без лишних функций.
Sound Meter (Android) — узкоспециализированное приложение для измерения уровня звукового давления. Оно использует микрофон смартфона для расчета децибел в реальном времени и отображает их на аналоговой или цифровой шкале. В диапазоне 65–95 дБ погрешность составляет ±2 дБ — этого достаточно для бытовых нужд.
Приложение показывает как мгновенное значение, так и пиковый уровень, а также ведет историю измерений, что удобно для отслеживания изменений шума. Интерфейс минималистичный и интуитивно понятный, запустил и сразу видишь цифры.
Barometer+ Pressure Tracker
Кому подходит: метеозависимым людям, рыбакам, туристам и всем, кто хочет отслеживать атмосферное давление в своей локации.
Barometer+ Pressure Tracker (Android) превращает барометр смартфона в метеостанцию. Приложение показывает текущее атмосферное давление с высокой детализацией, строит график изменения давления за последние 48 часов и подает звуковые или визуальные оповещения при резких скачках, например, при приближении грозы или циклона.
Принцип работы основан на том, что резкое падение давления в течение нескольких часов почти гарантированно предвещает ухудшение погоды. Это физика, а не данные метеосервисов, и информация актуальна именно для вашего местоположения, а не для метеостанции за десятки километров. Рыболовы используют такие приложения для прогноза активности рыбы, поскольку многие виды чувствительны к изменению давления.
Light Meter — Lux Meter
Кому подходит: садоводам, дизайнерам интерьеров, фотографам и всем, кто работает с освещением.
Light Meter (Android) использует датчик освещенности смартфона для измерения интенсивности света в люксах. Хотя калибровка не лабораторная, для оценки света в разных комнатах, мониторинга естественного света на рабочем месте более чем достаточно.
Приложение пригодится для выбора места для комнатных растений: разные виды требуют от 500 до 2000 люкс, и измерение поможет не ошибиться. Также помогает проверить, действительно ли новые лампы дают заявленные 800 люмен, или сравнить яркость автомобильных фар до и после полировки.
WiFiAnalyzer
Кому подходит: владельцам домашних и офисных Wi-Fi-сетей и всем, кто сталкивается с нестабильным беспроводным соединением.
WiFiAnalyzer (Android, GitHub) визуализирует загрузку беспроводных каналов в диапазонах 2,4, 5 и 6 ГГц с шириной канала до 320 МГц. График наглядно показывает, какие каналы перегружены соседними сетями, а какие свободны — остается переключить роутер на рекомендованный. Определяет производителя оборудования по MAC-адресу. Режим обхода помещения позволяет за пару минут найти наилучшее место для установки роутера. Из ограничений: требуется доступ к геолокации, а на Android 9+ система искусственно снижает частоту сканирования.
DevCheck
Кому подходит: покупателям б/у смартфонов, техническим специалистам и всем, кто хочет знать точные характеристики своего устройства, а не доверять рекламным буклетам и словам продавцов.
Детальный диагностический инструмент (Android), показывающий полную информацию о процессоре (модель, техпроцесс, частоты ядер в реальном времени), оперативной и постоянной памяти, экране, камерах с их характеристиками. Отдельная вкладка посвящена датчикам: полный перечень с производителем и живыми графиками. Помогает проверить б/у устройство перед покупкой — в разделе тестов проверяются все аппаратные компоненты.
MyShake
Кому подходит: жителям сейсмоопасных регионов, ученым-сейсмологам, студентам геологических специальностей.
MyShake (Android, iOS) превращающий смартфоны в распределённую сеть сейсмического мониторинга. Акселерометр непрерывно записывает колебания, алгоритмы отсеивают бытовые движения и выделяют сейсмические события, после чего данные с координатами уходят в исследовательский центр. Проект действует с 2016 года и уже зафиксировал землетрясения в Чили, Мексике, Непале и на Тайване. Для конечного пользователя приложение работает как оповещатель о произошедших землетрясениях. Раннее предупреждение (за секунды до прихода волны) пока доступно только в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне через государственную систему ShakeAlert .
Выводы
Наш смартфон — это портативная измерительная лаборатория. Акселерометр и гироскоп измеряют угол наклона с точностью до градуса, заменяя пузырьковый уровень. Микрофон превращается в шумомер с точностью ±2 дБ в бытовом диапазоне. Магнитометр обнаруживает ферромагнитные металлы в стенах. Барометр работает как альтиметр и локальный прогноз погоды. Датчик освещенности измеряет яркость света в люксах. Так почему бы не задействовать весь функционал нашего телефона.