Барометр что это такое в часах honor

Обзор умных часов Honor MagicWatch 2

Бренд Honor продолжает экспансию на рынок умных часов. Через год после выпуска первой модели умных часов Watch Magic в продажу поступает модель второго поколения — MagicWatch 2. В Китае новинка вышла раньше остального мира — и вызвала ажиотажный спрос. По данным официального отчета, всего за 1 минуту компания продала 10 000 устройств. Впрочем, дефицита не предвидится: продукт в запланированные сроки выходит на международные рынки, в том числе и наш. Поэтому самое время разобраться, что он собой представляет и как выглядит на фоне конкурентов.

Как и Honor Watch первого поколения, новые часы построены не на Android Wear, а на собственной операционной системе. Здесь нет никакого магазина приложений и циферблатов, но зато есть полноценное отображение уведомлений, возможность голосового ответа на телефонные звонки, персонализация выводимой информации на существующих циферблатах, анализ сна и, конечно, широкий спектр фитнес-возможностей.

Но главное, что новинка обещает 14 суток работы от одного заряда батареи, и это при официальной цене в 12 990 рублей. Звучит все это очень привлекательно, а что же получается на деле?

Технические характеристики Honor MagicWatch 2

Как мы видим, по сравнению с предыдущим поколением новинка шагнула вперед по крайней мере по части емкости встроенного накопителя и по размеру/разрешению дисплея. Для носимого устройства это уже немало.

Комплектация

Часы поставляются в коробке кубической формы — почти черной, но с благородным синим отливом. Вдобавок, надпись Honor переливается разными цветами.

Часы внутри плотно закреплены в картоне, поэтому при транспортировке повредиться не должны.

Комплектация при этом довольно скромная: внутри бокса мы обнаружили, помимо часов, краткое руководство пользователя, зарядку-таблетку и кабель USB-C.

Зарядка-таблетка притягивается магнитом и присоединяется к паре контактов на «спинке» часов.

Кстати, решение использовать в зарядном устройстве USB-C вместо устаревшего и менее удобного Micro-USB можно только приветствовать. И это главный плюс комплектации. Увы, никаких дополнительных ремешков или чего-то подобного здесь нет. Равно как нет и сетевого зарядного устройства.

Дизайн

Внешний вид часов в целом наследует дизайн предыдущей модели: здесь тоже большой круглый экран без каких-либо выемок или мертвых зон, безель хронометра с тахиметром, стальной корпус, переходящий в крепления для ремешка и две стальные же, сильно выступающие кнопки. Верхняя из них включает меню приложений, если мы находимся на циферблате, и возвращает к циферблату, если мы на любом другом экране. А нижняя по умолчанию открывает меню тренировок, но ее можно перенастроить на запуск любого приложения.

Возвращаясь к теме внешнего вида, стоит отметить, что у прошлой модели безель был визуально более броским. Здесь же цифры написаны, пожалуй, даже слишком мелко, они почти «слепые» и, вдобавок, скрыты под стеклом, а не выдавлены на стали. То же самое справедливо и для насечек.

Заметим, что у Watch Magic была версия с тахиметром, а была — с обычным часовым безелем, где цифры соответствовали минутам. В новой же модели предлагается только тахиметрическая шкала, и это решение неоднозначное. Вероятно, лишь немногие читатели умеют ею пользоваться, и еще меньше — пользуются сколько-нибудь регулярно. Впрочем, если вам она не нужна, то на нее можно вовсе не обращать внимания.

Тыльная поверхность корпуса часов выполнена из черного матового пластика, по центру расположен модуль с датчиком сердечного ритма.

Крепление ремешка к часам — стандартное, на рычажке, который надо оттянуть, чтобы снять половинку ремешка. К нам попал ремешок в классическом варианте: целиком из коричневой кожи с двойной прострочкой. Выглядит изящно, на ощупь кожа приятная, с легким натуральным запахом. Заметим, что цвет ее, на самом деле, без оранжевого оттенка (как на фотографиях) — благородный коричневый. Так что фото не вполне точно передают вид ремешка, в реальности он выглядит строже.

В целом, дизайн часов производит очень приятное впечатление. Они не выглядят громоздкими, даже на худой руке, а классический облик (круглый стальной корпус, большой дисплей без мертвых зон, полностью кожаный ремешок) позволяют удачно сочетать часы с костюмом (но, пожалуй, все-таки не смокингом) и одеждой smart casual. Вдобавок, две крупные боковые кнопки придают часам брутальности, но не чересчур.

Пожалуй, только два дизайнерских решения вызывают сомнение: это выбор в пользу тахиметра вместо стандартной цифровой шкалы и очень бледные, трудноразличимые цифры шкалы. То есть логика, видимо, такая: если пользователю она нужна, он присмотрится, а если нет, то и в глаза лишний раз бросаться не будет. Ну, почему бы и нет.

Экран

AMOLED-экран у часов полностью круглый, без каких-либо мертвых зон. При диаметре 1,39″ разрешение составляет 454×454, что весьма немало.

Прежде чем перейти к инструментальному тестированию, отметим несколько аспектов, заметных невооруженным взглядом. Во-первых, черный цвет здесь абсолютно черный, понятие контрастности к нему неприменимо (что справедливо для всех OLED-экранов). Во-вторых, яркость достаточна для использования часов в хорошо освещенном помещении и, видимо, под ярким солнцем тоже (но поскольку за последние несколько месяцев мы в Москве яркого солнца не видели вообще, будем считать, что это лишь предположение).

Цвета иконок — яркие, сочные, может, даже чересчур насыщенные, но с точки зрения удобства использования и наглядности именно в случае с часами это плюс. Отдельно отметим действительно очень высокую плотность пикселей — настолько, что сами эти пиксели невозможно различить даже при близком всматривании. Вследствие этого контуры букв и иконок здесь идеально гладкие. В общем, к экрану нет никаких претензий.

Лицевая поверхность экрана выполнена в виде стеклянной пластины с зеркально-гладкой поверхностью, устойчивой к появлению царапин. Судя по отражению объектов, антибликовые свойства экрана чуть хуже, чем у экрана Google Nexus 7 (2013) (далее просто Nexus 7). Для наглядности приведем фотографию, на которой в выключенных экранах отражается белая поверхность:

Экран у Honor MagicWatch 2 немного светлее (яркость по фотографиям 118 против 110 у Nexus 7). Двоение отражения слабое, это свидетельствует о том, что между слоями экрана нет воздушного промежутка. Как вывести произвольное изображение на экран часов, мы не выяснили, поэтому пришлось тестировать экран в режиме фонарика, то есть при выводе белого поля во весь экран с максимальной яркостью. Она достигла значения в 460 кд/м². С учетом хороших антибликовых свойств это позволит разглядеть изображение на экране часов в условиях сильной засветки (ясный день на улице).

На графике зависимости яркости (вертикальная ось) от времени (горизонтальная ось) определяется выраженная модуляция с частотой 247 Гц (показан именно момент включения фонарика после вывода черного поля).

Однако при быстром движении глаз и в тесте на стробоскопический эффект никакого мерцания не видно.

В этом экране используется OLED-матрица — активная матрица на органических светодиодах. Полноцветное изображение создается с помощью субпикселей трех цветов — красного (R), зеленого (G) и синего (B) в равном количестве, что подтверждается фрагментом микрофотографии:

Для сравнения можно ознакомиться с галереей микрофотографий экранов, используемых в мобильной технике.

Спектр белого типичен для OLED — области первичных цветов хорошо разделены и имеют вид относительно узких пиков:

Цветовая температура белого поля равна примерно 7230 К, а отклонение от спектра абсолютно черного тела (ΔE) — 1,8 единиц. Цветовой баланс, по крайней мере белого поля, хороший, однако даже при не очень большом отклонении белое поле приобретает чуть-чуть голубоватый оттенок. И все же экран характеризуется отличными углами обзора с гораздо меньшим падением яркости при взгляде на экран под углом в сравнении с экранами на ЖК-матрицах. При перпендикулярном взгляде равномерность белого поля отличная. Черный цвет — просто черный под любыми углами. Он настолько черный, что параметр контрастности в данном случае неприменим. В целом качество экрана можно считать очень высоким.

Интерфейс и функциональность

Для работы с часами требуется установить приложение Huawei Health («Здоровье»), совместимое с iOS и Android. Оно же используется с рядом других носимых устройств производителя, так что вам надо выбрать вашу модель из списка предложенных. Для использования часов одного этого приложения достаточно, всё собрано в нем.

Интерфейс часов очень простой: на экране отображается один из 12 циферблатов. Большинство из них стилизованы под хронографы и отображают сразу несколько типов информации — например, не только время, но и количество шагов, дату и т. д. Есть и один настраиваемый циферблат. А вот загрузить новые, увы, нельзя.

Сменить циферблат можно долгим нажатием на экран, после чего, смахивая справа налево, пользователь выбирает нужный вариант. Тем же жестом по экрану в штатном режиме можно вызвать отображение четырех виджетов: пульс, погода, управление музыкой и активность. Виджеты, в отличие от циферблатов, не меняются. Если при включенном экране нажать на верхнюю кнопку, то откроется меню приложений. Если нажать нижнюю — список тренировок. В этом плане практически ничего не изменилось по сравнению с первым поколением, разве что появилось управление музыкой — но только в связке с Android-смартфоном. На устройствах с iOS это не работает.

Что касается тренировок, здесь стоит отметить довольно широкий их выбор (например, плавание есть в бассейне и в водоеме; бег и ходьба — несколько видов). Также в качестве плюса отметим возможность предупреждения в случае превышения заданного порога пульса во время занятий. Минус же в том, что любую тренировку надо вручную запустить и вручную же остановить. То есть даже если вы, например, выберете ходьбу и в какой-то момент прекратите идти, но забудете остановить тренировку, автоматически она не остановится.

Информация о тренировках и общих результатах активности оказывается в смартфонном приложении. Там же можно увидеть данные по пульсу, пройденному расстоянию, подъемам и сну. Кстати, сон, в отличие от тренировок, часы как раз определяют самостоятельно — просто ложитесь в них спать и утром получаете всю статистику.

Отметим появление функции умного будильника. Работает это так: в настройках вы устанавливаете крайнее время пробуждения и выбираете интервал, в течение которого часы могут вас разбудить.

Если, например, вам надо проснуться в 9 утра и вы установите получасовой интервал, то часы будут отслеживать ваш сон и начиная с 8:30 могут разбудить вас в любой момент, как только «поймут», что у вас оптимальная для пробуждения фаза сна. Если же установить 10-минутный интервал, то пробуждение состоится не раньше 8:50, но при этом точность попадания в нужную фазу будет меньше и, следовательно, само пробуждение может оказаться не таким легким.

Возвращаясь к вопросу тренировок, хотелось бы отметить режим плавания. Главное, что часы могут полноценно отслеживать пульс во время заплывов — с этим у многих носимых устройств большие проблемы. И, конечно, помимо этого новинка собирает всю необходимую статистику.

Причем статистика эта может отображаться как в текстовом виде, так и в качестве диаграмм.

Можно смело сказать, что эти часы ничуть не уступают конкурентам по части анализа тренировок в бассейне. Одно только смущает: не размокнет ли кожаный ремешок от частых тренировок? Для них всё же больше подходят силиконовые ремешки.

Honor MagicWatch 2 хороши и по части голосового общения. Да, вы можете принять звонок на часах и поговорить с абонентом. Функция, на самом деле, весьма ценная. Простой пример: вы заняты дома какими-то хозяйственными хлопотами (готовите, убираете и т. п.), руки заняты или грязные, вдруг звонок, а телефон — в другой комнате. Во-первых, благодаря часам вы сразу можете посмотреть, кто звонит, и решить, так ли необходимо ответить прямо сейчас. И во-вторых, если все-таки ответить надо, то нажимаете кнопку и говорите по часам, не прекращая дел. Пожалуй, для долгих разговоров это не лучший сценарий, но для коротких бытовых бесед («Дорогой, что еще купить в магазине?») — вполне. Благо часы обеспечивают достаточно хорошее качество звука и на вашей стороне, и на стороне звонящего.

Далее, отметим улучшенную работу с уведомлениями. Во-первых, они теперь показываются вообще все — если, конечно, включить соответствующий пункт в Huawei Health. И во-вторых, в случае с популярными приложениями отображаются их иконки, что тоже весьма удобно.

И последнее: здесь есть режим Always-On («Экран всегда включен») и GPS.

Резюмируя вышесказанное, можно отметить, что Honor MagicWatch 2 — одни из самых функциональных умных часов на рынке сегодня. И единственное серьезное ограничение — невозможность устанавливать дополнительные приложения и циферблаты. Но это ограничение позволило сделать операционную систему куда более экономичной, что сказалось на автономной работе.

Автономная работа

Одна из главных особенностей модели — длительное время автономной работы. Многие популярные умные часы едва могут протянуть два дня без подзарядки, а Honor MagicWatch 2 без проблем работает обещанные две недели (плюс-минус, в зависимости от сценариев использования).

Конечно, здесь все упирается в частоту и продолжительность использования GPS, включение/отключение постоянного отслеживания пульса и режима Always-On. Мы использовали часы без Always-On, но с включенным отслеживанием пульса и достаточно большим количеством уведомлений. И часы протянули без подзарядки как раз около двух недель.

Выводы

Умные часы Honor MagicWatch 2 демонстрируют, пожалуй, оптимальное соотношение цены, функциональности, дизайна и продолжительности автономной работы. Часов, которые бы умели так много и при этом так недорого стоили, столь долго работали от одного заряда и были бы столь стильными, мы еще не встречали. По каждому из этих пунктов можно найти решение более продвинутое, хотя это спорно: где-то, например, можно устанавливать приложения, но нельзя отслеживать сон. Однако бесспорно одно: именно такой баланс всех этих четырех аспектов встречается крайне редко.

Мы видим, что Honor стремительно совершенствует свои часы, не стоит на месте, улучшает и софт, и внешний вид, но при этом цены остаются более чем демократичными. В случае с новинкой это 12 990 рублей, но при покупке в фирменном магазине Honor вы получите в качестве подарка весы Honor Scale, которые по отдельности продаются за 2490 рублей. Итого получается всего 10 500 рублей, что для такого продукта, конечно, очень мало.

В конечном счете, принимать решение о покупке надо, ориентируясь в первую очередь на свой вкус и ощущения от дизайна, поскольку часы — это, прежде всего, аксессуар, который должен радовать взор и хозяина, и окружающих его людей. Но если вас устраивает этот параметр в случае с Honor MagicWatch 2, то мы можем смело рекомендовать эти часы к приобретению, потому что и по всем остальным параметрам вы почти наверняка останетесь довольны.

Источник

Барометр в телефоне и смарт-часах для «чайников». Как он работает и для чего нужен?

Если вы не особо увлекаетесь физикой, эта статья должна вас немного поразвлечь, так как обычно человек даже не задумывается о таких на первый взгляд «очевидных» вещах.

Я попытаюсь на пальцах объяснить, как работает датчик давления (он же — барометр), используемый в современных смартфонах и смарт-часах. Но прежде, чем говорить об этом, нам нужно понять, для чего вообще он нужен и что конкретно измеряет.

Да, каждый взрослый человек слышал словосочетание атмосферное давление. И все знают, что это давление может повышаться или понижаться. Многие даже знают, что когда давление падает, стоит ждать ухудшения погоды. А если падает очень быстро — скорее всего, будет очень сильный ветер. Всё это — банальные вещи, хотя и они требуют объяснений.

Но что, если я скажу вам, что именно благодаря атмосферному давлению вы можете попивать апельсиновый фреш через трубочку? Как иначе сок может преодолеть силу тяжести и направиться вверх? Ведь не существует никакой «силы всасывания» или «силы вакуума». Если бы вы смогли попробовать попить сок через трубочку в космосе, где нет атмосферного давления, вам бы не удалось этого сделать.

Или подумайте, почему, когда вы втягиваете ртом воздух из пластиковой бутылки, она сжимается? Кто или что сжимает бутылку? Однозначно, это не воздух, который вы втягиваете.

В общем, давайте разбираться с мобильным барометром и давлением, которое он измеряет. Я хочу, чтобы вы хорошо понимали суть атмосферного давления, прежде чем говорить о датчике, который его измеряет. Поэтому в первой части статьи уделим внимание именно сути такого явления, как атмосферное давление.

Если вы хорошо в этом разбираетесь, тогда сразу переходите к той части, где мы будем непосредственно обсуждать мобильный барометр.

Что такое атмосферное давление?

Рыбы живут под водой. Они могут легко передвигаться не только вперед-назад, но и вверх-вниз. Однако мало кто задумывается над тем, что мы также «погружены» в что-то наподобие жидкости — атмосферу. И благодаря этой «жидкости» также можем не только передвигаться по горизонтали, но и подниматься вверх на самолетах и вертолетах, отталкиваясь от воздуха.

Но что такое атмосфера и почему мы погружены в нее?

Атмосфера — это воздух, а воздух — это смесь различных газов, то есть, «плавающих» в пространстве молекул различных веществ. И я говорю не только о банальном кислороде или углекислом газе. В воздухе также летают молекулы обычной воды (H₂O) и других веществ.

Когда вода испаряется, с ее молекулами (H₂O) ничего не происходит. Вопреки распространенному заблуждению, они не «рассыпаются» на атомы кислорода (О) и водорода (H₂), а ровно в том же виде, в котором были водой, начинают парить в воздухе. Когда количество таких молекул (H₂O) в воздухе становится большим, мы говорим, что повысилась влажность воздуха, то есть, в воздухе буквально стало очень много обычной воды.

Мы находимся на самом дне этого «воздушного океана», глубиной примерно в 100 км. То есть, над нами нависает гигантский слой воздуха толщиной

100 км и весом в несколько миллионов миллиардов тонн:

Но если над нами так много воздуха и он имеет вес, почему мы не ощущаем никакой тяжести?

Прежде всего, воздух очень тяжелый. Если взять обычный маленький столик (метр на метр), то воздух будет давить на него с такой же силой, как если бы мы разместили на этом столе 10 легковых автомобилей:

И на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, будь-то листочек на дереве или макушка головы, воздух давит с такой же силой, как килограммовая гиря. Получается, на каждый квадратный метр любой поверхности давит груз в 10 тонн!

Но как так получается, что мы не можем удержать на вытянутой руке 20-килограммовую гирю и в то же время можем легко держать раскрытую ладонь, на которую давит примерно 70 килограмм воздуха?

Весь секрет в том, что воздух не давит на все предметы только сверху вниз. Давление здесь работает так же, как и под водой, то есть, давит со всех сторон сразу. Нам не нужно пытаться удержать руку под весом атмосферы, ведь на нее давит 70 килограмм воздуха не только сверху, но и снизу:

Более того, ровно такое же давление испытывает наше тело не только снаружи, но и изнутри (воздух в легких, в желудке, в ушах за барабанными перепонками, давление крови). Поэтому суммарное давление на тело равняется нулю и мы его не ощущаем.

Когда мы вставляем трубочку в стакан с жидкостью, она не поднимается вверх, но как только мы начинаем вытягивать (высасывать) из трубочки воздух, его становится меньше и давление воздуха внутри трубки падает. В этот момент, атмосферное давление прижимает жидкость в стакане и она поднимается вверх по трубочке:

То есть, жидкость поднимается не потому, что мы ее как-то «притягиваем». Мы просто выкачиваем немножко воздуха из трубочки и атмосфера своим весом тут же поднимает жидкость. В космосе этот трюк не сработает, так как ничто не будет давить на сок в стакане.

То же касается и бутылки. Когда мы вытягиваем из нее воздух, давление внутри уменьшается и вот теперь бутылка начинает «ощущать» на себе всю тяжесть атмосферы. Ведь до этого давление воздуха снаружи бутылки полностью компенсировалось таким же давлением изнутри бутылки.

И чем больше воздуха мы выкачаем откуда-то, тем сильнее атмосфера раздавит этот предмет.

Или возьмите обычную присоску. Как она работает? Неужели весь секрет в ее «липкой» поверхности? Конечно же, нет. Весь секрет в том, что прижимая присоску к гладкой поверхности, вы выталкиваете из-под присоски воздух, создавая там пониженное атмосферное давление. И теперь атмосфера с огромной силой (10 тонн на квадратный метр) давит на присоску с внешней стороны и удерживает ее. Чем больше размер присоски, тем большая площадь, на которую будет давить атмосфера и тем сильнее она будет прижимать ее.

В общем, главное понимать одну простую вещь — мы находимся на «дне» атмосферы, то есть, на «дне океана» из различных молекул. И давление атмосферы постоянно изменяется.

Например, когда солнце нагревает землю, молекулы воздуха начинают ускоряться и расширяться, такие «горячие» молекулы поднимаются вверх, в результате чего давление внизу падает. Но как только давление в каком-то месте упало, сюда сразу же устремляются молекулы из близлежащих участков с высоким давлением:

Такое резкое движение мы ощущаем как ветер. Если разница в давлении слишком высокая, то и «напор» молекул будет очень сильным. Настолько сильным, что может вырывать деревья или разрушать дома.

Зачем на телефонах и часах нужен барометр, измеряющий давление?

Итак, мы живем на «дне океана» под названием атмосфера и неплохо было бы знать текущее давление. Как минимум, это позволило бы нам лучше предугадывать погоду на ближайший вечер.

Как я уже сказал, если давление воздуха вокруг вас падает, можете быть уверены в том, что рано или поздно оно начнет выравниваться. То есть, молекулы воздуха из области высокого давления устремятся к тому месту, где вы находитесь. Этот процесс будет сопровождаться ветром и плохой погодой.

Мы часто слышим от синоптиков такие слова как циклон или антициклон. Это и есть области низкого давления (циклон) и высокого давления (антициклон). То есть, вся погода крутится вокруг атмосферного давления.

К примеру, в день подготовки этой статьи барометр на моем смартфоне показал такую картину:

Уже в ближе к 18:00 я понимал, что ночью будет очень плохая погода. Так и произошло. К девяти часам вечера погода очень испортилась, начались сильные порывы ветра, метель.

Ровно то же мне могли показать и смарт-часы:

Для тех, кто увлекается рыбалкой, барометр в часах или смартфоне также является незаменимым инструментом. Ведь рыбы чувствуют изменение давления и по-разному себя ведут в зависимости от этого давления.

Но изменение погоды — далеко не главная функция барометра. В основном, барометр на фитнес-трекерах и многих спортивных часах используется для определения высоты. То есть, так называемый альтиметр (высотомер) — это и есть барометр, который сразу переводит давление в высоту.

На самом деле, концепция здесь очень простая. Взять, к примеру, бутылку с водой. Мы можем легко поделить эту воду на секции:

Интуитивно понятно, что давление воды на стенки бутылки будет разным в зависимости от секции. Мы даже можем убедиться в этом экспериментально, проколов маленькие отверстия в каждой секции:

Там, где давление воды выше, вода будет выталкиваться под более сильным напором и наоборот. Получается, мы можем измерять глубину, просто измеряя, с какой силой вода давит на наш измеритель.

Ровно то же происходит и с атмосферой. Чем «глубже» мы находимся, тем сильнее давление молекул воздуха. Соответственно, чем выше мы поднимаемся, тем ниже это давление:

Если бы у нас был какой-то прибор, ощущающий давление воздуха, мы могли бы легко переводить его показания в метры. Ведь мы хорошо знаем, какое нормальное давление на уровне моря. Получается, если это давление падает, значит мы либо поднимаемся, либо портится погода.

Кроме того, многим устройствам нужна калибровка альтиметра (высотомера), чтобы устройство изначально понимало, какое атмосферное давление принимать за условные 0 метров высоты. Ведь вам зачастую не нужно знать свою высоту над уровнем моря, вы хотите знать ее над уровнем земли, на которой стоите.

Для такой калибровки обычно используются показания GPS-трекера (в смартфоне или часах). Когда устройство по спутникам определяет свои координаты, оно сразу же получает высоту этого места над уровнем моря (скажем, 150 метров) и принимает ее за условный ноль. Теперь, при подъеме на 9-й этаж, устройство покажет не 179 метров высоты над уровнем моря, а 29 метров от земли.

И прежде, чем мы уже наконец-то поймем, как работает барометр, осталось ответить на последний вопрос.

В чем же измеряется атмосферное давление?

К сожалению, для отображения давления используется множество разных единиц измерения. Одни часы могут отображать давление в миллиметрах ртутного столба, другие — в гектопаскалях. Полный же список всех единиц выглядит так:

Зачастую, на часах, смарт-часах и фитнес-браслетах указывается влагозащита именно в атмосферах (atm) или барах (bar). Все современные фитнес-трекеры, начиная от Apple Watch и заканчивая Mi Band, имеют влагозащиту в 5 atm (атмосфер) или 5 bar. Эти единицы взаимозаменяемые, так как 1 atm = 1 bar.

Представить себе давление в атмосферах очень легко, так как 1 атмосфера — это и есть то давление, которое оказывает вся наша атмосфера на поверхность земли. Если бы мы взвесили столб воздуха высотой в 100 км (вся атмосфера, содержащая молекулы) и диаметром в

1 см, он бы весил 1 кг.

Конечно же, когда речь идет о часах, производитель подразумевает не воздух, а воду. Эта маркировка в атмосферах указывает, на какую глубину можно безопасно погружать устройство. Однако вода почти в 775 раз тяжелее воздуха и соответственно давление под водой увеличивается гораздо быстрее.

Если мы хотим поднять давление воздуха с одной атмосферы до двух, нам нужно разместить над головой столб воздуха в 2 раза превышающий высоту атмосферы, то есть, нужны буквально две атмосферы.

Но чтобы ровно настолько же увеличить давление под водой, нам достаточно погрузится на 10 метров. Поэтому, давление в атмосферах под водой можно считать очень просто: 1 атм = 10 метр глубины. Если часы выдерживают давление в 5 атм, это значит, что они выдерживают давление, создаваемое водой на глубине 50 метров.

Одна атмосфера — это также 760 миллиметров ртутного столба или около 10 метров водяного столба. Это значит, что если бы мы попытались выпить ртуть со стакана через трубочку, то нам бы удалось это сделать только, если длина этой трубочки будет менее 76 сантиметров. Одна атмосфера просто не сможет поднять ртуть выше этого значения.

То же касается и воды. Если бы мы налили в очень длинную (например, 15 метровую) пробирку воду, а затем перевернули ее и поставили в ведро с водой, то вода в пробирке опустилась бы под своим весом до отметки в 10 метров, так как дальше давление атмосферы сравнилось бы с силой тяжести:

Почему такая разница между ртутью и водой? Просто ртуть в 13 раз тяжелее воды, именно поэтому давление в 1 атмосферу (давление воздуха над уровнем моря) поднимает воду в пробирке гораздо выше (10 метров против 76 см).

Таким образом, если ваши часы или смартфон показывают давление, например, 730 мм рт. ст., это значит, что атмосферное давление понизилось, так как нормой считается именно 760 мм. Когда давление понизилось, оно уже не сможет поднять так высоко ртуть, соответственно, уровень ртути в трубочке (или пробирке) опустится с 76 см до 73 см.

К слову, именно таким образом и измеряли давление очень долгое время — смотрели, как сильно опускается и поднимается ртуть в стеклянной трубке. Но в современных гаджетах, конечно же, нет никакой ртути. И здесь мы плавно переходим к главному вопросу.

Как работает барометр в смартфонах и часах?

В мобильных устройствах используются MEMS-барометры. MEMS — это аббревиатура, которую можно расшифровать как микроэлектромеханические системы (МЭМС). Собственно, это микроскопические механизмы с электроникой внутри.

Теоретически измерить давление очень легко. Для этого можно сделать небольшую коробочку с гибкой мембраной:

Что будет внутри коробочки — решать вам. Можно полностью откачать все молекулы воздуха, чтобы там образовался вакуум. Тогда мембрана будет изгибаться внутрь под давлением атмосферы. Чем выше давление, тем сильнее будет изогнута мембрана и наоброт:

Можно внутри коробочки сделать давление, равное одной атмосфере, то есть, идеальному давлению на уровне моря — 760 мм рт. ст.

В таком случае наша мембрана будет прогибаться то внутрь, когда атмосферное давление будет выше нормы (выше давления внутри коробочки), то наружу, когда атмосферное давление упадет и станет ниже того, что внутри коробочки:

Это примерно как наши уши. Когда мы взлетаем на самолете или поднимаемся на скоростном лифте, давление атмосферы резко падает (мы «выплываем со дна» атмосферы на «поверхность», где давление гораздо ниже). Но давление воздуха внутри уха (за барабанной перепонкой) осталось прежним, каким было еще на земле.

В результате барабанная перепонка продавливается наружу и мы чувствуем, будто уши заложило. Если глотнуть слюну, в глотке автоматически откроются небольшие отверстия, ведущие прямо к ушам и воздух (избыточное давление в ушах) по трубкам выйдет прямо в носоглотку.

Только в случае с барометром нам ни в коем случае нельзя запускать воздух в коробочку, ведь смысл именно в том, чтобы мембрана изгибалась.

Вот как выглядит реальный мобильный барометр:

Обратите внимание на его размеры (2*2*0.75 мм). И это даже не коробочка с воздухом внутри. Это общая «упаковка», под которой скрывается сама коробочка с мембраной и микросхема. То есть, сам чувствительный элемент здесь еще раз в 6-7 меньше. Вот еще одно фото барометра рядом с линейкой для оценки масштаба:

Ну хорошо, с этим всё ясно. Мембрана движется в ответ на изменение давления, это чисто механический процесс, понятный даже ребенку. Но как смартфон отслеживает это изменение? Какой датчик и каким образом может уловить столь ничтожные колебания кремниевой мембраны? А они действительно настолько незначительные, что увидеть их невооруженным глазом невозможно.

Для отслеживания изгиба мембраны используется мост Уитстона.

Я, правда, не хочу выходить за рамки популярной статьи и углубляться в подробности, которые будут неинтересны широкому кругу читателей. Но, с другой стороны, объяснение принципа работы барометра останется неполным, так как совершенно неясно, как же смартфон фиксирует изгибы мембраны.

Поэтому давайте поступим так. Если тема кажется вам уже раскрытой, не стоит портить впечатление от статьи, погружаясь в детали. Можете просто поставить оценку статье и подписаться на наш Telegram-канал, чтобы не пропускать другие интересные материалы.

Но если вы все еще здесь, тогда продолжим!

Что такое мост Уитстона и как он работает?

Изгиб мембраны регистрируется смартфоном очень просто — чем сильнее она деформируется, тем выше будет электрическое напряжение на ее контактах. То есть, если давление повышается, мембрана изгибается сильнее и электрическое напряжение растет, если понижается — электрическое напряжение падает.

Измерив, сколько вольт «выдает мембрана», мы узнаем, какое там напряжение и, соответственно, как сильно давление воздуха деформировало мембрану.

Остается лишь одна задача — превратить механическую деформацию мембраны в электрический ток. Для этого используют тензорезисторы. Еще их называют пьезорезисторами из-за так называемого пьезорезистивного эффекта, который очень многие путают с пьезоэлектрическим эффектом.

Теперь давайте выдохнем и забудем обо всех этих терминах!

Когда ток идет по проводу, мы можем сделать так, чтобы его стало меньше, то есть, мы можем сделать так, чтобы в какой-то точке электроны «замедлялись»:

Для этого мы используем простую детальку под названием резистор. В физическом плане это может быть просто очень тонкий проводок (тоньше того, по которому ток шел до резистора), спрятанный в «коробочку» или какой-то материал, хуже проводящий ток. Главное то, что после резистора падает напряжение и сила тока (количество электронов, проходящих за секунду).

Это как шланг с водой. Воде гораздо проще течь по широкой трубе, чем по очень узкой. Возвращаясь к нашим трубочкам, попробуйте попить сок из широкой и узкой трубочек. В первом случае вам придется прикладывать гораздо меньше усилий, так как сок будет течь свободнее.

А теперь представьте, что у нас есть резистор, который может физически растягиваться. И когда он растягивается, провода, по которым течет ток, становятся более узкими и длинными. Соответственно, такой резистор будет еще сильнее препятствовать протеканию тока. Но когда резистор будет сжиматься, провода станут более широкими и короткими, то есть, сопротивление такого резистора упадет:

Это и есть тензорезистор! То есть, резистор, сопротивление которого изменяется при физической деформации. Конечно, в современных MEMS-барометрах нет никаких растягивающихся проводков, но принцип ровно тот же. Так называемые пьезорезисторы (по сути — те же тензорезисторы) — это полупроводниковый материал, который изменяет сопротивление при механических воздействиях.

Итак, у нас есть резисторы и тензорезисторы. Что с ними делать дальше? А дальше мы делаем невероятно простую схему, соединяя 4 резистора вот таким образом:

Это и есть мост Уитстона. Когда мы подключим к этому мосту напряжение от батарейки смартфона или часов, то по нему потечет ток и в каждом резисторе этот ток будет замедляться в зависимости от того, какое у каждого резистора сопротивление.

Всё, что нам осталось сделать — это измерить напряжение между точками A и B:

Весь смысл моста Уитстона заключается в том, что если правильно подобрать все четыре сопротивления, между этими точками не будет никакого напряжения, то есть, разницы потенциалов.

Другими словами, если на верхнем и нижнем проводе будет по 5 вольт, то между этими проводами не будет никакого напряжения (потенциал на верхнем и нижнем проводе одинаков), а значит и ток по проводу между точками A и B не будет протекать:

Как же подобрать эти резисторы? Я упущу несложные расчеты и просто скажу, что напряжения между точками A и B не будет в том случае, если R1*R3 = R4*R2. То есть, если умножив сопротивление первого резистора на сопротивление третьего, мы получим такое же значение, как если бы умножили сопротивление четвертого резистора на сопротивление второго, то между точками A и B ток проходить не будет.

Каким образом мы получили эту закономерность (R1*R3=R4*R2), я расскажу только в комментариях, если это вообще кому-то будет интересно.

И вот теперь самое главное! У нас уже есть мост Уитстона, который мы предварительно сбалансировали (балансировка моста — это и есть подбор резисторов нужных сопротивлений, чтобы работала наша простая формула).

Теперь вместо одного из резисторов или же вообще вместо всех резисторов, мы ставим тензорезисторы, которые изменяют свое сопротивление при деформации. А сами резисторы размещаем на мембране, которая изгибается под давлением.

Когда мембрана будет деформироваться, она изменит и форму тензорезисторов (показаны зеленым цветом), из-за чего тот изменит свое сопротивление:

Но как только один из резисторов меняет сопротивление, происходит разбалансировка моста Уитстона, то есть, теперь уже R1*R3 не будет равняться R4*R2 и между точками A и B возникнет напряжение, которое смартфон моментально зафиксирует, так как он непрерывно измеряет электрическое напряжение между точками A и B.

Более того, мост Уитстона позволяет не только определить напряжение, но и направление тока. При определенных значениях сопротивлений напряжение в точке A будет меньше, чем в точке B и ток потечет от B к A, в противном случае, ток потечет в обратную сторону. То есть, мы можем легко определять в какую сторону отклонилась мембрана (падает ли атмосферное давление или растет).

Вот так и замеряют смартфоны и часы атмосферное давление, если они, конечно, оснащены барометром!

Более того, именно на этом принципе и основана работа любых весов. То есть, во всех весах также есть тензорезисторы и мост Уитстона. Когда вы становитесь на весы, то немного деформируете «мембрану», которая изменяет и сопротивление тензорезистора.

И последнее! Если в вашем смартфоне есть датчик давления, тогда для того, чтобы им воспользоваться, нужно скачать соответствующее приложение. Их очень много как на Android, так и для iPhone. Просто в магазине приложений введите в поиск слово «барометр» и скачайте понравившуюся программу. Если же в смартфоне нет датчика, то и приложение работать не будет.

Алексей, глав. редактор Deep-Review

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Источник