Как работает смартфон

Если бы современный смартфон показали людям лет 15 назад, большинство увидевших восприняли бы его как настоящее чудо. Сейчас электронными гаджетами пользуются даже дети младшего школьного возраста, совершенно не задумываясь об их устройстве.

Маленький аппарат везде сопровождает людей. Если задуматься, он является гениальной разработкой множества гениальных ученых. Смартфон на самом деле состоит из элементов, совсем недавно немыслимых. Попробуем разобраться в принципе действия некоторых из них: сенсорного экрана, акселерометра и NFC-модуля.

Сенсорный экран

Трехлетний карапуз запросто листает фотографии на мультитач-экране смартфона, слегка прикасаясь к нему пальцем. Маме даже не приходит в голову, что каждый раз при прикосновении ребенок получает удар током.

Уровень электрического воздействия находится ниже порога чувствительности, и его никто не замечает. Тело человека можно назвать природным накопителем электрических зарядов,без постоянного электрического взаимодействия было бы невозможно пользоваться емкостным экраном. Под экраном телефона находится тонкая сетка с электродами, прикосновение создает электрический контур, соединяющий электроды с человеческим телом.

Современные экраны реагируют на прикосновение пальцем. После этого срабатывают программы письма, рисования или реагирования на определенные программы. Они не действуют, если притронуться к ним карандашом, ручкой или просто не снимая перчаток. Все эти предметы служат изоляторами и не позволяют проводить электрический ток. А именно его движение заставляет реагировать экран.

Акселерометр

Мудреное название приспособления означает датчик, следящий за углом наклона телефонного аппарата. Его широкое использование началось несколько лет назад. Основная сила, на которую ориентируется датчик, - это сила притяжения Земли.

Предположим, есть ось, а по ней перемещается тяжелый шарик. Он может двигаться вверх и вниз. Но если ось с надетым на нее шариком располагается горизонтально, то он двигаться не будет. Движению будет мешать сила тяжести.

Зная степень растянутости пружины, можно узнать угол наклона. И наоборот. Зависимость двух величин описывают при помощи математических формул. В трехмерном пространстве положение каждой точки определяется при помощи трех осей. Миниатюрное устройство, встроенное в телефон, работает именно по этому принципу. Оно позволяет определять положение телефонного аппарата в пространстве в любую единицу времени.

NFC-модуль

Еще одна уникальная возможность смартфонов – бесконтактная передача информации. Можно обмениваться файлами, фотографиями, музыкальными записями и не находится в одной комнате или стране.Работа модуля связи NFC основана на явлении электромагнитной индукции. Переменное электромагнитное поле способно создавать электрический ток на расстоянии при условии создания замкнутого контура. Для этого необходимы определенные параметры поля и характеристики переменного электрического тока. Появляется возможность передавать информацию без физического контакта двух устройств.

При помощи этого модуля можно не только обмениваться информацией, но и расплачиваться в магазинах без наличных и без пластиковой банковской карты. Достаточно поднести к принимающему устройству собственный мобильный телефон.

GSM-связь

Главная функция телефона – контакт между абонентами. Для этого используется радиосвязь, она была открыта давным-давно. Нынешние возможности GSM – это соединение характеристик радиосвязи и необходимого для передачи всего объема информации оборудования. GSM-связь – сплав возможностей радиосвязии компьютерных технологий. Информация оцифровывается, для нее создаются специальные алгоритмы, обладающие устойчивостью к помехам и к возможности перехватывания и расшифровки чужих каналов общения.

Всесильные соты

Мобильную связь иногда называют сотовой. Это название происходит от общего внешнего вида сети станций, обеспечивающих связь. Вышки располагаются на вершинах правильного шестиугольника, вид сверху напоминает соты, отсюда и название.

Почему применяются именно шестиугольники, а не квадраты или правильные пятиугольники? Выбор обусловлен законами геометрии. Центр правильного шестиугольника равноудален от его вершин, и это расстояние равняется промежутку между соседними вершинами. В зоне покрытия сигнала оказывается все внутреннее пространство между вышками. При этом обеспечивается надежная связь с соседствующими сооружениями.

Соединение и разделение

Вышка сотовой связи способна излучать только один сигнал. Он является общим для всех абонентов. Однако, ведя беседу по мобильному телефону, мы слышим только своего собеседника. Почему это возможно?

Помогает одно из важнейших свойств радиосвязи – разделение каналов по частотам. В одной электромагнитной волне соединено все количество информации, которое в данный момент проходит через ближайшую станцию: разговоры, смс, фотографии. Но благодаря частотному разделению каналов аппарат каждого абонента выбирает только свою частоту и не может подсоединиться к чужой. Причем знание параметров чужой частоты не поможет: предназначенную другому абоненту часть информации извлечь невозможно.

При помощи математических формул на станции формируется бесконечное количество волн различной формы. Каждая из них содержит информацию, предназначенную только для одного телефонного аппарата.

Попадая в зону действия новой вышки, телефон незаметно для своего владельца проходит регистрацию и может принимать сигналы на своей частоте в новом месте. Связь становится по-настоящему мобильной – она возможна в любом месте планеты, где установлены станции сотовой связи.

Пользуясь современными смартфонами, мы не задумываемся, сколько уникальных разработок заключено в миниатюрном устройстве. Чудеса мобильной связи и невероятные раньше способности современных смартфонов стали привычными для нас.