Smartphone
Die wichtigsten Sensoren im Smartphone
Welche es gibt und was sie messen
Moderne Mobiltelefone werden erst durch eine Vielzahl an verbauten Sensoren so richtig smart. Wir erklären, welche Handysensoren es gibt und welche Daten sie liefern.
Lesedauer: 4 Minuten
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Hightech im Handy
Die Zeiten, in denen Mobiltelefone vor allem zum Telefonieren und zum Schreiben von Textnachrichten genutzt wurden, sind längst vorbei. Moderne Smartphones sind dank der Vielzahl an verbauten Sensoren wahre Technik-Wunderwerke. Mit ihnen kann man nicht nur jemanden anrufen, sondern auch den Luftdruck messen, Bewegungen analysieren und die Pulsfrequenz berechnen. Hier ein kurzer Abriss über die wichtigsten Sensoren in einem Handy und was diese leisten.
Beschleunigungssensor
Bewegt man ein Smartphone, wird diese Veränderung unter anderem durch ein sogenanntes Akzelerometer gemessen. Dieser G-Sensor ist gerade einmal drei mal drei mal einen Millimeter groß und kann die Beschleunigung in eine bestimmte Richtung festhalten. Er kommt meistens gemeinsam mit dem Rotationssensor zum Einsatz, mit dessen Hilfe man auch die Bewegung über drei Achsen messen kann.
Rotationssensor
Das Gyroskop oder auch Kreiselinstrument genannt, ist keine neue Erfindung, sondern bereits mehr als 200 Jahre alt. Früher wurde es in der Seefahrt eingesetzt, um das Verrutschen sensibler Ladung oder das Auftreten von Seekrankheit zu verhindern. Moderne Systeme sind winzig klein und kommen im Smartphone zum Einsatz. Wird das Telefon im Raum bewegt, registriert der Sensor diese Veränderungen auf insgesamt drei Achsen: der Längs-, Hoch- und Querachse. Zum praktischen Einsatz kommt das Gyroskop zum Beispiel bei der Steuerung von Spielen.
Barometer
Tatsächlich: Smartphones sind kleine Wetterstationen. Mittels einer rund zehn Mikrometer dünnen Siliziummembran, in die Dehnungsstreifen eingelassen sind, kann der Luftdruck gemessen werden. Größe des Sensors: Gerade einmal zwei mal zweieinhalb Millimeter.
Fingerabdrucksensor
Ein Fingerabdrucksensor besteht in der Regel aus unzähligen winzigen Zellen, jede davon deutlich kleiner als die Rille eines Fingerabdrucks. Werden diese Zellen berührt, verändert sich ihre Kapazität. Aus der Art der Veränderung der Gesamtheit aller Zellen wird ein Bild des Abdrucks berechnet, abgespeichert und dann bei der Verwendung des Sensors abgeglichen. Ist das Ergebnis positiv, wird zum Beispiel das Telefon entsperrt oder der Kauf einer App autorisiert. Aus Sicherheitsgründen werden die Fingerabdruck-Daten in den Smartphones in der Regel verschlüsselt gespeichert.
Elektromagnetischer Sensor
Dieser Sensor, in Fachkreisen auch Hall-Geber genannt, kann die Änderungen in der Intensität eines Magnetfelds messen. Das heißt, er registriert, ob eine Schutzhülle mit magnetischem Schloss geöffnet oder geschlossen ist. Wird die Hülle geöffnet, aktiviert der Sensor das Display. Im Gegenzug wird beim Schließen der Hülle der Monitor deaktiviert.
Helligkeitssensor
Dieser kleine Helfer verhindert, dass die Akkus allzu schnell entladen werden, indem die Helligkeit des Bildschirms an das Licht der Umgebung angepasst wird. Der RGB-Sensor setzt sich aus einer Fotodiode und einem Farbfilter zusammen und misst sowohl Intensität, als auch die Farbtemperatur von Lichtquellen. Anhand dieser Werte kann das Smartphone die Helligkeit des Displays, die Farbsättigung und den Kontrast automatisch anpassen.
Pulsmesser
Moderne Pulsmesser nutzen LEDs um den Puls zu messen. Eine Fotodiode analysiert dabei die Farbveränderung, wenn das Blut langsamer oder schneller durch die Adern pulsiert. Eine spezielle Software sammelt diese Daten und ermittelt daraus die Pulsfrequenz.
Näherungssensor
Dieser Sensor ist meist oberhalb des Displays neben der Kamera verbaut und nur wenige Millimeter groß. Er misst mittels Infrarotstrahlen, ob das Telefon ans Ohr gehalten wird. Diese Strahlen haben eine Reichweite von bis zu sechs Metern. Werden sie reflektiert, schaltet das Telefon ab einer gewissen Entfernung Bildschirm und Berührungssteuerung des Telefons automatisch aus. Damit wird sichergestellt, dass während eines Telefonats nicht versehentlich Apps geöffnet oder Einstellungen verändert werden können. Ist das Telefonat zu Ende und das Handy wird vom Ohr genommen, schaltet sich der Touchscreen wieder ein.
GPS-Sensor
Damit das Telefon immer die aktuelle Position bestimmen kann, greift es auf GPS (Global Positioning System) zurück. Der Sensor im Smartphone empfängt dazu die Signale von einer Vielzahl an GPS-Satelliten, welche die Erde umkreisen. Wenn mindestens vier Satelliten im Empfangsbereich sind, kann eine Ortung erfolgen.
Magnetometer
Damit das Handy als Kompass dienen kann, analysieren die Sensoren das Magnetfeld der Erde. Mithilfe dieser Daten können der magnetische Norden und damit alle anderen Himmelsrichtungen bestimmt werden. Kompass-Apps holen sich dazu meist auch Daten vom Barometer (Höhenbestimmung) und dem Beschleunigungssensor (räumliche Position).
Mikrofon
Telefone haben Mikros nicht nur für Sprachanrufe verbaut, es werden auch andere Tonsignale verarbeitet. Es gibt beispielsweise Apps, die den Umgebungslärm messen – auch diese greifen auf die Mikrofone zurück.
Bildsensor
In der Liste der Sensoren wird der Fotosensor oft ausgeklammert – dabei ist er in modernen Smartphones ein Muss-Feature. Es handelt sich um ganz spezielle Chips, die mit einer lichtempfindlichen Oberfläche versehen sind. Vereinfacht beschrieben: Sie sammeln das von der Handylinse eingefangene Licht und wandeln dieses in Pixel um. Die Qualität dieses Sensors ist natürlich von großer Bedeutung, denn sie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Bildqualität der Handykamera.
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