Это движение мы делаем каждый день, причём по многу раз. Разумеется, если мы пользуемся смартфоном или планшетом. Мы листаем ленту, удерживая экран смартфона в вертикальном положении, а когда мы решим посмотреть заинтересовавший нас видеоролик, мы поворачиваем экран горизонтально, и тут же видео меняет свою ориентацию с книжной на альбомную. Более того, все значки меню на экране также ориентируются в соответствии с новым положением. Разумеется, в обратную сторону технология тоже работает.
А как смартфон всё это «понимает»? На выручку ему приходит особый датчик: акселерометр, измеряющий линейное ускорение, тем самым обнаруживая изменение скорости и направления. Принцип действия такого датчика заключается в измерении движения известной массы (например шарика), удерживаемого пружинами, прикреплёнными к корпусу, относительно этого корпуса.
Акселерометры в телефонах и планшетах — трёхосевые, то есть измеряют движение объекта в пространстве, используя данные движения по трём осям. Таким образом можно измерять не только линейное ускорение (например, когда телефон движется вперед), но и изменение положения относительно земной поверхности.
Разумеется, нет необходимости размещать внутри смартфонов шарики с пружинами. В этом случае акселерометр представляет собой маленький электронный чип МЭМС (микроэлектромеханическаясистема), в котором кусочек кремния (известная масса) прикреплён к корпусу чипа посредством тонкого гибкого кремния (своего рода пружины). Когда мы перемещаем свой смартфон, чтобы изменить его ориентацию, кусочек кремния движется и генерирует ток (пьезоэлектрический эффект). Как только величина тока (ускорения в заданном направлении) превышает пороговое значение, иными словами когда мы как следует повернули смартфон, ориентация экрана меняется.
Разумеется, преобразовывать в электрический сигнал акселерометр может самые разные механические воздействия на смартфон. Например, некоторые телефоны можно перевести в беззвучный режим, положив их экраном вниз. Или можно ответить на вызов просто встряхнув телефон. Ну а для любителей играть в видеоигры на смартфонах акселерометры совершенно необходимы: именно с их помощью можно управлять ходом игры с помощью наклона гаджета.
Использование акселерометров одними смартфонами, разумеется, не ограничивается. Этими датчиками буквально напичканы навигационные системы самолётов, ракет и дронов. Самое широкое распространение эти устройства нашли в промышленных роботах, автомобилях и носимых устройствах, таких как фитнес-трекеры (измерение количества пройденных шагов и расстояния) и умные часы. Следует отметить, что в современных смартфонах акселерометры работают не в одиночестве, а в компании других датчиков, отслеживающих перемещение в пространстве, таких как гироскопы и магнитометры.
Создателем первого в мире коммерческого пьезоэлектрического акселерометра является датский учёный Пер Вильгельм Брюль. Разработка появилась в 1943 году в Швеции (в это время датский изобретатель находился там в эмиграции из-за оккупации Дании немцами).
Среди крупнейших в мире производителей MEMS-акселерометров франко-итальянская STMicroelectronics, американские Silicon Labs и InvenSense (принадлежит японскому конгломерату TDK). В каких конкретно моделях смартфонов установлены акселерометры? Во всех. В наше время без них смартфоны попросту не производятся. Поэтому счёт ежегодно производимых в мире акселерометров идёт на миллиарды.