Vous regardiez une vidéo sur YouTube en mode portrait, et l'espace de l'écran n'était pas suffisant. Pour résoudre ce problème, vous avez fait ce que toute personne possédant un smartphone ferait. Tournez le téléphone sur le côté.
Dès que vous avez fait cela, la vidéo a englouti tout l'écran et toutes les options de menu étaient invisibles, mais comment votre téléphone a-t-il su son orientation ?
Eh bien, en plus de l'écran à taux de rafraîchissement élevé et d'une excellente interface utilisateur, votre téléphone dispose de plusieurs capteurs qui détectent son orientation dans l'espace, mais comment fonctionnent ces capteurs?
Comprendre les forces fondamentales de la nature
Bien que vous puissiez sentir le vent sur votre visage et l'eau sur vos mains lorsqu'il pleut, ce que vous ne pouvez pas ressentir, ce sont les forces fondamentales de la nature.
Ces forces comprennent la force gravitationnelle et la force électromagnétique. Même si ces forces sont intangibles, elles affectent tout ce que nous faisons. En fait, l'écran de votre smartphone détecte de petits changements dans les forces électromagnétiques pour détecter votre doigt. Non seulement cela, mais votre poids corporel est également défini en raison des forces de gravité.
En termes simples, la gravité applique une force sur les objets les faisant accélérer à une vitesse de 9,8 m/s^2. Du fait de cette accélération, les objets retombent au sol lorsque vous les lancez.
D'autre part, la force électromagnétique ne peut pas être ressentie comme les forces de gravité. Cela dit, si vous deviez placer une boussole n'importe où dans le monde, elle détecterait le champ magnétique terrestre dans cette zone et s'alignerait sur le pôle Nord.
Bien que les forces électromagnétiques aient permis plusieurs avancées technologiques, elles ne sont pas toutes pour de bon, et un rayonnement électromagnétique à fortes doses peut être dangereux pour le corps humain.
Comprendre la technologie des capteurs sur votre smartphone
Les capteurs de votre smartphone détectent les changements des forces de la nature pour comprendre son orientation dans l'espace, mais comment fonctionnent ces capteurs ?
Eh bien, votre smartphone a des milliers de capteurs sur sa carte mère, mais trois principaux types de capteurs qui permettent à votre téléphone de détecter les changements d'orientation.
Ces capteurs de détection d'orientation utilisent des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS) pour mesurer les forces de la nature. Pour mesurer les données, les dispositifs MEMS utilisent des pièces mécaniques intégrées dans du silicium pour générer un signal électrique. À l'aide de ces signaux, votre smartphone détecte les changements dans les forces qui agissent sur lui.
Vous trouverez ci-dessous une brève explication du fonctionnement de ces capteurs.
- Accéléromètre: Comme son nom l'indique, un accéléromètre est utilisé pour détecter les changements d'accélération sur un smartphone. Pour détecter ces changements, l'accéléromètre utilise la loi d'inertie qui stipule qu'un corps au repos restera au repos jusqu'à ce qu'une force externe soit appliquée. Pour utiliser ce concept, une masse fixe est suspendue entre des structures en forme de ressort dans un capteur MEMS. Par conséquent, la masse fixe reste en place lorsque le téléphone est accéléré en raison de son inertie comprimant les ressorts. Cette compression du ressort génère un signal électrique indiquant au smartphone qu'il est en cours d'accélération.
- Gyroscope: Le gyroscope surveille les forces de rotation sur votre smartphone. Cette rotation mesure la force de Coriolis agissant sur le smartphone pour estimer de combien il a tourné autour de son centre de gravité. En termes simples, la force de Coriolis agit sur n'importe quel corps à l'intérieur d'un objet en rotation en raison de sa rotation. Le gyroscope utilise une conception similaire à un accéléromètre mais est modifié pour détecter les changements lorsque le smartphone tourne.
- Magnétomètre : En raison des courants circulant dans le noyau terrestre, un champ magnétique l'engouffre. La détection de ces champs aide le smartphone à comprendre son orientation avec le vrai nord du champ magnétique terrestre. Les smartphones sont équipés d'un capteur à effet Hall à trois axes pour détecter ces changements. Ce capteur utilise les lois d'induction électromagnétique de Faraday pour détecter les champs magnétiques. Selon cette loi, un conducteur porteur de courant génère une force électromotrice lorsque le champ magnétique qui l'entoure change. En raison de ces changements de tension, les capteurs peuvent être utilisés pour détecter son orientation par rapport aux pôles magnétiques de la Terre.
Maintenant que nous avons une compréhension de base des capteurs de nos smartphones, nous pouvons voir comment ils fonctionnent ensemble pour détecter la position de votre smartphone.
Comment votre téléphone sait-il quand tourner l'écran ?
Comme expliqué précédemment, l'accéléromètre peut détecter les changements d'accélération, mais ces données seules ne peuvent pas être utilisées pour détecter l'orientation d'un smartphone. La raison en est que les forces de gravité agissent toujours sur l'accéléromètre, et il est difficile pour le capteur de détecter quand les changements d'accélération sont censés faire tourner le smartphone.
Les smartphones utilisent la fusion de capteurs pour résoudre ce problème, ce qui permet à différents capteurs de communiquer entre eux. Pour détecter l'orientation d'un téléphone, l'accéléromètre communique avec le gyroscope et le magnétomètre.
Par conséquent, lorsqu'un téléphone tourne, l'accéléromètre détecte les changements d'accélération et communique ensuite avec le gyroscope. Grâce à cette communication, le smartphone peut comprendre si les changements d'accélération sont destinés à la rotation.
Cela dit, le gyroscope est sensible aux erreurs car il ne peut pas prendre en compte les forces de gravité agissant sur le smartphone. Par conséquent, un troisième capteur est nécessaire pour détecter les changements d'orientation d'un smartphone. Ce capteur n'est autre que le magnétomètre de votre appareil.
Ce magnétomètre permet de détecter les changements de position du smartphone par rapport au champ magnétique terrestre. Ces données, ainsi que les données de l'accéléromètre et du gyroscope, sont utilisées pour décider si votre écran doit être en mode portrait ou paysage.
La technologie des capteurs est-elle l'avenir ?
L'accéléromètre, le gyroscope et le magnétomètre détectent les changements dans les forces fondamentales de la nature en utilisant les lois de l'inertie et de l'induction électromagnétique.
Les smartphones utilisent ces lois fondamentales pour activer des fonctionnalités telles que l'autorotation et la stabilisation optique de l'image. Cela dit, les smartphones offrent désormais des fonctionnalités innovantes en combinant les données de différents capteurs.
Un excellent exemple en est la sortie de la détection de collision sur les appareils Apple qui permet aux données de ces capteurs de détecter un accident et d'alerter les services d'urgence.