¿Qué hace que los teléfonos inteligentes sean sensibles a la inclinación? ¿Conservarán esta capacidad en condiciones de gravedad cero?

La mayoría de los teléfonos inteligentes son sensibles a la inclinación, pero ¿qué dispositivo lo hace posible? Además, ¿cómo funciona (y los sensores asociados con él)?

Además, dado que el funcionamiento de estos sensores parece, casi con certeza, basado en la presencia de un campo gravitacional externo (por ejemplo, el de la Tierra), esto plantea la segunda pregunta: ¿Los teléfonos inteligentes conservan su sensibilidad a la inclinación en gravedad cero (hipotético)? ¿condiciones?

(Recientemente jugué un juego de simulador de avión en mi teléfono... el hecho de que el avión respondiera tan bien a la inclinación me tomó por sorpresa; de ahí la necesidad de hacer esta pregunta)

Extras:

Pensé un poco en esto yo mismo, así que lo pondré aquí también. Para todos los efectos, mi pregunta terminó después del segundo párrafo, pero lo que he agregado después de esto podría ayudar a adaptar una respuesta que se ajuste a mi comprensión actual de la física.

Actualmente estoy en la escuela secundaria y, si mal no recuerdo, hay seis grados de libertad para una partícula en un sistema cartesiano 3D. Según mi experiencia con la aplicación del simulador de aeronaves, los teléfonos inteligentes parecen detectar el movimiento en solo tres grados de libertad: cabeceo, balanceo y guiñada.

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Hablando de sensores sensibles a la inclinación: la forma en que asumo que funcionan estos sensores/transductores es detectando los cambios mínimos en la energía potencial gravitacional (que puede manifestarse como un movimiento a pequeña escala de algunos componentes diminutos del sensor) que está asociado con el cambio del teléfono en la orientación espacial.

A mi modo de ver, dicho sensor requeriría piezas móviles y no puede ser simplemente otro chip en una placa de circuito.

En estas circunstancias, si tuviera la tarea de construir un dispositivo sensible a la inclinación que perciba cambios mínimos en la energía potencial gravitacional, probablemente necesitaría al menos 3 pares de sensores (un par en cada uno de los tres ejes de coordenadas). Además, al ver cuán sensible parece ser mi teléfono inteligente a la inclinación, tendría que construir un dispositivo ridículamente grande, con cada sensor en un par colocado a varios metros de distancia para lograr una sensibilidad a la inclinación comparable a la de mi teléfono.

Sin embargo, los teléfonos inteligentes tienen dimensiones más pequeñas que las de un sándwich típico, por lo que tener "sensores en un par colocados a varios metros de distancia", además de ser poco práctico, claramente no es el caso.

^ Empecé a despotricar sobre esto, para que puedan tener una idea de mi perplejidad genuina en la subpregunta que sigue:

¿Cómo es que estos sensores son tan sensibles, a pesar de su pequeño tamaño?

De lo que está hablando es de acelerómetros, consulte digikey.com/en/articles/techzone/2011/may/…
Los acelerómetros miden la aceleración debida a la gravedad (y otras fuerzas). Un acelerómetro por eje.
Buena información sobre sistemas microelectromecánicos (MEMS) aquí también. pcb.com/Resources/Technical-Information/mems-acelerómetros
La gravedad cero en realidad no existe, entonces, ¿estás hablando de un entorno sin peso o de una situación hipotética?
@ ks0ze Situación hipotética, debería haberlo mencionado, ¡gracias!
Tienen acelerómetros. Para un acelerómetro, la gravedad se ve igual que la aceleración. Así es como perciben la orientación. La característica no funcionará correctamente en gravedad cero. Tiene razón en que los acelerómetros tienen partes móviles, sin embargo, son partes móviles muy pequeñas. Acelerómetro de Google. Muchos teléfonos inteligentes también tienen algo similar a un giroscopio para detectar la velocidad de cabeceo, balanceo y guiñada. A veces, estos sensores se denominan "sensores de velocidad angular". El acelerómetro no es bueno para detectar cabeceo, balanceo y guiñada, pero es bueno para detectar orientación en un campo gravitacional.
@mkeith Probablemente estés en ello ahora mismo, pero... ¿podrías publicar eso como respuesta? [Ya que esto suena interesante, obtendrás mi voto a favor;)]
Parece que un par de otras personas van a hacer un buen trabajo respondiendo. Pero si siento que todavía tengo algo que ofrecer después de que respondan, escribiré una respuesta o comentaré sobre su respuesta.
@mkeith un acelerómetro no debería preocuparse por la gravedad.
@Trevor, ¿has oído hablar de la "aceleración debida a la gravedad"?
@mkeith Genial! Esperaré un día (para que se acumulen las respuestas) y luego "aceptaré" una respuesta. Espero el tuyo ^_^
@ pjc50 ya, pero eso no es relevante en una situación estática. Un acelerómetro aún debe medir su propia aceleración en un entorno ingrávido.
@Trevor Pero no podrá medir la inclinación ya que no habrá ningún vector de referencia.
Por cierto, tampoco podrá sentir ninguna "inclinación" en el entorno ingrávido. Porque no hay una posición "recta" definida allí.
@mkeith sí, lo sé. Solo estoy siendo pedante. Es solo que un acelerómetro VERDADERO mide el cambio de velocidad. El peso en un resorte es algo diferente.
Los sensores de inclinación u orientación básicamente asumen que están en un campo gravitacional. Miden la dirección de la aceleración y llaman a esa dirección "hacia abajo". Si se coloca en una ruta o ubicación donde no existe "abajo", espero que el sensor no funcione correctamente, pero no sé exactamente qué haría o si el firmware cubre este modo operativo. A estas alturas, me imagino que alguien ha llevado un teléfono inteligente al espacio. Estaría interesado en escuchar sobre eso.
@mkeith probablemente rotará la pantalla como un loco. Puede simular este comportamiento dejando caer el teléfono inteligente desde la Torre de Pisa :)
@mkeith Si el software de los teléfonos tiene un código específico para una situación de gravedad cero, asumirá que el teléfono se ha caído. Algunas computadoras portátiles con discos duros mecánicos estacionarán la unidad en esta situación para evitar la pérdida de datos, los discos duros son más capaces de soportar altas fuerzas G cuando están estacionados. No hay mucho que un teléfono pueda hacer para ayudar a protegerse cuando se cae, así que dudo que hayan agregado algo especial para hacer frente a la situación.
@Andrew tiene razón. Si observa algunos chips de acelerómetro, verá algunos pines para la interrupción de "detección de caída".
Soy consciente de la detección de gotas. Sin embargo, no creo que esté descartado que los programadores anticipen el funcionamiento en un entorno ingrávido. En particular, si la orientación no está fuertemente determinada por algo cercano a 1 g, el dispositivo puede simplemente suprimir los cambios de orientación de la pantalla.
Sí, lo que dice @Andrew es lo que yo también decía. El hecho de que su teléfono celular no funcione igual en la estación espacial internacional, es más un factor de cómo funciona el software, no cómo funcionan los acelerómetros. Aunque el software probablemente indicaría que el teléfono ha sido arrojado en lugar de caído.
Esto plantea la pregunta: ¿Las computadoras portátiles en la ISS requieren un firmware especial para evitar que el disco duro entre constantemente en modo de protección contra caídas?
@JorenVaes, usaría SSD en su lugar :)
@EugeneSh. Por supuesto. La inclinación estaría referenciada a la última dirección conocida. Es decir, sabría que giró 90 grados. pero sería indeterminado si la imagen visualizada se muestra en la dirección correcta. Para un sistema ideal, no importaría, ya que todo sería acumulativo desde que la cosa cobró vida por primera vez, se encendió y presumiblemente se autocalibró. En realidad, como un giroscopio, se requeriría la fijación ocasional de un punto de referencia en un escenario de ingravidez.
Sin embargo, no estoy tan seguro de que la información rotacional en todos los teléfonos funcione en la estación espacial. Dado que utilizan G como señal de referencia de cada acelerómetro, no necesita nada más para detectar la rotación, ya que el factor G cambiará entre los acelerómetros de tres ejes. Entonces, a menos que tengan un sensor de giro diferente, probablemente no lo tengan. Aunque supongo que duplicar los acelerómetros y suficientes matemáticas te daría la visibilidad.
La consola de juegos XBox 360 se puede operar acostada sobre una mesa o de pie verticalmente. Detectaría esta orientación no con un acelerómetro sino con un interruptor de inclinación de dos posiciones muy simple. El sensor era básicamente un conjunto de contactos colocados de tal manera que una pequeña bola de metal chapada en oro activaría o desactivaría uno de los dos interruptores mutuamente excluyentes. Y así podría averiguar en qué dirección estaba. Usó esta información para (entre otras cosas) seleccionar cuál de los dos íconos se mostraría en los mensajes de notificación. Bastante inútil, pero era barato y fácil de implementar.
Le doy un +1 en su pregunta simplemente por escribir correctamente "Para todos los efectos", ¡especialmente como estudiante de secundaria! El resto está bien, pero eso me llamó la atención, ¡felicidades!
@Libre Meh... :3
Y me daré un comentario negativo por el uso incorrecto y redundante de "correctamente" ... ¡de hecho!
Sin embargo, eso no es lo que significa hacer la pregunta: begthequestion.info
@njzk2 Completamente sorprendido [Sin embargo, buscaré una mejor referencia, solo para confirmar eso;)]
@paracetamol hay chica de la gramática: quickanddirtytips.com/education/grammar/… (aunque no estoy seguro de si cuenta eso como una buena referencia)
hay una serie de dispositivos completamente diferentes en funcionamiento; eso parece ser una confusión básica en este control de calidad.
"La función no funcionará correctamente en gravedad cero", esto es completamente incorrecto. lo habitual que escriben los creadores de aplicaciones de software probablemente no funcionará en gravedad cero.
"No hay mucho que un teléfono pueda hacer para ayudar a protegerse cuando se cae, así que dudo que hayan agregado algo especial para hacer frente a la situación". pero pagaría totalmente por una aplicación que hiciera que el teléfono gritara al caer.
@Trevor si puede (incluso teóricamente) detectar la diferencia entre la aceleración gravitacional y otra aceleración, debe comunicarse con el departamento de física más cercano de inmediato. ¡Eso sería un avance significativo!
¿Qué significa incluso "trabajar" en gravedad cero? ¿Cuál es la definición de "abajo"? ¿"Hacia la Tierra"?
"¿Qué significa incluso 'trabajar' en gravedad cero? ¿Qué es abajo?" No podría ser más sencillo, Mehrdad. En una nave espacial de trabajo ordinaria, cuando la tripulación está sentada, se refieren a "abajo" como "el suelo". No es gran cosa. Si (¡sorprendentemente!) estuvieras creando un pequeño juego en un teléfono para la tripulación espacial, digamos un volante (una especie de juego de autos). Simplemente, definirías "abajo" como el estado de reposo cuando el usuario estaba sentado allí ("en la línea de partida"), y luego detectar "giros a la izquierda y a la derecha" (giro en el eje z) a partir de esa base (es decir, los giroscopios le dirían eso trivialmente).
Muchos de los comentarios aquí son bastante incorrectos. "Tienen acelerómetros" (es un poco como decir "un automóvil tiene frenos". De manera abrumadora, un automóvil tiene un motor (sí, también tiene frenos). Los giroscopios son mucho más importantes en los teléfonos. * "[Los acelerómetros] no funcionan correctamente en gravedad cero". Totalmente incorrecto. Obviamente, desde el punto de vista de la física, por supuesto que funcionan en caída libre. Prácticamente puedes conseguir cien aplicaciones en las tiendas de aplicaciones, que son esas aplicaciones de "deportes de acción" haces clavados, saltos de esquí, lo que sea); muestran perfectamente tu acción durante la fase de caída libre.
@Mehrdad la puerta de los enemigos está 'abajo'
@JeannePindar eso no es lo que estaba diciendo, estaba insinuando que cuando usa acelerómetros, lo primero que hace al encenderlos es calibrarlos y eliminar el desplazamiento causado por los efectos gravitacionales en la masa involucrada. Después de eso se trata del delta. Esto sería lo mismo en cualquier entorno.
@Fattie: Sin embargo, eso no tiene ningún sentido. Incluso en la Tierra, si me acuesto de lado en mi cama y sostengo mi teléfono, la pantalla girará, mientras que la misma posición relativa para mí no dará como resultado una rotación si estoy de pie. Entonces, a menos que afirmes que el comportamiento ya es "incorrecto" en el terreno, en cuyo caso obviamente es menos probable que sea "correcto" en otro lugar, claramente el comportamiento "correcto" no es relativo a la persona, es relativo a la gravedad. Así que no tiene sentido preguntar qué es en gravedad cero...

Respuestas (6)

Tienes razón, en cierto sentido. Estos sensores necesitan componentes móviles. Sin embargo, son un chip en su tablero.

Los sensores de inclinación (en realidad, acelerómetros) y los giroscopios (y sensores de presión, ...) son parte de una familia llamada MEMS: sistemas microelectromecánicos.

Usando técnicas similares a las que ya son comunes en la fabricación de circuitos integrados, podemos hacer pequeños dispositivos asombrosos. Usamos los mismos procesos de grabar cosas, depositar nuevas capas, hacer crecer estructuras, etc.

Estos son dispositivos increíblemente pequeños. este es un ejemplo de un giroscopio:

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enlace al sitio web original.

La mayoría de estos funcionan detectando cambios en la capacitancia. Un giroscopio detectaría los cambios debidos a la rotación (lo grande en la imagen giraría alrededor del eje central. Esto acercará los diminutos dientes que están intercalados y aumentará la capacitancia. Los acelerómetros funcionan bajo un principio similar. Estos dientes pueden ser visto en la esquina inferior derecha de la segunda imagen.

¿Qué pasa con la gravedad cero?

No cambiaría mucho en cuanto al funcionamiento de los dispositivos. Verá, los acelerómetros funcionan detectando la aceleración. Sin embargo, la clave es que la gravedad es la misma para ellos: se siente como si estuviera siendo acelerado a 1G, todo el tiempo. Usan esta "constante" para tener una idea de dónde está "abajo". Esto también significa que si bien los chips funcionarán bien en microgravedad, su teléfono no lo hará; se confundirá ya que parece que no hay "abajo".

Adición rápida para abordar un punto (muy bueno) que plantea el usuario GreenAsJade: cuando observa las definiciones comunes de giroscopios en fuentes como wikipedia , a menudo se describen como algo parecido a un disco giratorio. Las imágenes de arriba no parecen tener partes giratorias. ¿Que pasa con eso?

La forma en que resuelven esto es reemplazando la rotación con vibración . El objeto en forma de disco en las imágenes aquí solo está conectado con estructuras muy delgadas y flexibles al eje central. Luego, este disco se hace vibrar alrededor de su eje a alta frecuencia. Cuando mueve toda la estructura a lo largo de un ángulo, esto hará que el disco intente resistir esto continuamente, similar a un giroscopio clásico. Este efecto se llama efecto Coriolis . Al detectar la cantidad de inclinación del disco en comparación con el material sólido que lo rodea, puede medir qué tan rápido está girando.

La masa de dicho sensor es increíblemente baja, por lo que no hay inercia que frene la detección. Un iPhone puede determinar las RPM de un motor hasta 3000 RPM usando estos sensores. increíble.
@ Jeroen3 Me parece alucinante el hecho de que sean tan sensibles, pero capaces de resistir las fuerzas G masivas para que no caigan y sean arrojadas en los bolsillos de las personas.
La ley del cubo cuadrado ayuda mucho con la durabilidad, como lo hace con los insectos.
¿Podría explicar cómo lo que estamos viendo es un giroscopio? Pensé que un giroscopio tiene que tener algo girando, pero no puedo detectar qué parte de eso gira...
@Jeroen, ¿cómo se lee un iPhone cuando gira a 3000 rpm?
@Octopus No conectaría el teléfono a una parte giratoria y sentiría la rotación con un giroscopio (obviamente, una mala idea). Colocaría el teléfono contra el bloque del motor y usaría el acelerómetro para captar la vibración, analizarla para obtener la frecuencia fundamental e imprimir las RPM equivalentes.
Los giroscopios no son acelerómetros angulares: impulsan (vibran) la rueda alrededor del eje y miden la inclinación de la rueda.
@Octopus No lo haces. Simplemente toca el chasis del teléfono con el motor. Y ejecuta esta aplicación .
Una cosa divertida que puedes hacer es descargar una aplicación en tu teléfono que grafica los datos del acelerómetro en vivo como una función del tiempo. Luego, déjalo caer sobre una almohada y observa cómo los tres gráficos (x, y y z) llegan a cero mientras cae.
@ Jeroen3 Lo que quieres decir es que hay muy poca inercia.
@JorenVaes Gracias! ¡Tan obvio, pero nunca antes lo había pensado de esa manera! ¡Cosas realmente asombrosas, y ahora la imagen tiene mucho sentido! Me deja con una pregunta en mi mente: ¿es esto realmente un "giroscopio" o algo más?
@Octopus Al corrotar a 3000 rpm. Bueno, brevemente, al menos.
¿Cómo funciona esto para detectar movimiento en 3 ejes? ¿El teléfono requiere 3 de ellos, cada uno alineado a lo largo de un eje diferente, o hay partes integradas en el chip único para manejar los 3 en un solo dispositivo? (Imágenes alucinantes, también, ¡gracias!)
@FreeMan, en realidad hay 6 sensores en total, 3 giroscopios y 3 acelerómetros, y también puede haber un conjunto redundante. Están orientados físicamente a lo largo de los diferentes ejes. Esto se produce como un solo chip. He usado este antes, que incluye 3 giroscopios, 3 acelerómetros y una brújula de 3 ejes (magnetómetro): sparkfun.com/products/11028
Todos los dispositivos modernos también tienen una brújula de efecto hall de 20 centavos; ¡Todos parecían olvidar esto!

El dispositivo sensorial es un peso sobre un resorte. De hecho, es "un movimiento a pequeña escala de algunos componentes diminutos del sensor", y también es "otro chip en una placa de circuito".

La palabra clave aquí es MEMS . Es posible construir pequeñas estructuras de silicio y luego grabar debajo de ellas, dejando una pieza flotante. Si la pieza es larga y delgada, se deformará bajo la gravedad (o cualquier aceleración) en una cantidad proporcional a su módulo de Young. El cambio de posición afecta la capacitancia entre la parte móvil y las partes estacionarias a su alrededor, que se puede medir electrónicamente.

Generalmente tienen un solo acelerómetro de tres ejes. Se puede lograr una mejor precisión agregando giroscopios u otro acelerómetro separados por una distancia; Nintendo hizo esto con los complementos de Wiimote.

Muchos teléfonos también contienen un magnetómetro, que le dice vagamente dónde está el norte magnético en relación con el teléfono, aunque la calibración tiende a ser mala en estos.

Abordar partes específicas de la pregunta:

  • ¿Qué hace que los teléfonos inteligentes sean sensibles a la inclinación?

Acelerómetros MEMS. Paquete de chips de pocos mm cuadrados, $0.50 o menos en cantidad.

  • ¿Conservarán esta capacidad en condiciones de gravedad cero?

No exactamente. Ya no tienen un vector de referencia conveniente. Sin embargo, aún pueden detectar la aceleración, por lo que si tiene una de esas aplicaciones de "sable de luz" y la agita, seguirá funcionando en la ISS. Pero ni tú ni el teléfono tienen una idea clara de "arriba".

(El kit Raspberry Pi enviado allí tiene un acelerómetro y un montón de programas escritos por niños en edad escolar, por lo que es casi seguro que hay un video que demuestra esto en alguna parte)

La salida bruta de un acelerómetro de 3 ejes es un vector de 3 valores medidos en m/s^2. La magnitud de este vector suele ser de aproximadamente 1 g, pero la dirección varía. Para un teléfono fijo apuntará hacia abajo. Si lo mueve, el vector de aceleración cambiará de dirección. Si deja caer el teléfono, es decir, cae en caída libre igual que lo haría un teléfono en una nave en órbita, entonces la magnitud tiende a ser casi cero. Esto hace que la dirección del vector oscile violentamente y se convierta en ruido.

El uso de acelerómetros como detectores de caídas para la seguridad del disco duro fue popularizado hace una década por Macbooks. La gente encontró otros usos para ellos .

  • ¿como funciona?

Respondido con más detalle por otras respuestas.

Quizás valga la pena mencionar que los magnetómetros también se ven perturbados muy fácilmente por estructuras metálicas, campos magnéticos, ...
Pequeño punto, pero la ISS no está en gravedad cero, está en órbita.
Mac nerd aquí, pero creo que IBM/Lenovo ThinkPads tenían acelerómetros un poco antes. Al menos los recuerdo hablando de la característica. Sin embargo, los MacBook podrían haber sido más fácilmente accesibles en el software y, por lo tanto, más fáciles de piratear. Las cámaras digitales también tenían rotación automática de pantalla un poco antes de que los teléfonos inteligentes lo hicieran algo común.
@ChristianPalmer, está en caída libre. No existe tal cosa como la gravedad cero en ninguna parte.

Teóricamente, sí, un teléfono o tableta podría funcionar tan bien en la Estación Espacial Internacional (ISS) como lo hace aquí en tierra.

Analicemos esto un poco.

Hay dos tipos de movimiento que un dispositivo necesita detectar.

Movimiento lineal

Los acelerómetros autónomos utilizan la desviación de una masa acoplada por resorte desde un punto de reposo normal como medida de la fuerza de aceleración en ese eje. Obviamente, necesita tres de estos para detectar movimiento en cualquier eje.

Conociendo y rastreando esas fuerzas, puede "calcular" la velocidad y la dirección de viaje del dispositivo desde su ubicación original de "encendido". Tenga en cuenta un reloj preciso, y también puede calcular la posición actual.

Eso suena simple, pero las matemáticas en realidad son bastante complejas y los errores en el sistema provocan una desviación con el tiempo.

Rotación

La rotación es obviamente un giro sobre cualquier eje.

Sensores de giro

La rotación se puede medir usando un giroscopio o un sensor de giro. Estos dispositivos nuevamente tienen una masa débilmente acoplada que es libre de girar, o es impulsada, en un eje particular. Cuando el cuerpo de su dispositivo gira, la diferencia entre rotaciones le indica cuánto gira el dispositivo.

Los sensores de giro y los giroscopios no se preocupan por la gravedad, aparte de quizás algunas diferencias de fricción.

Rotación del acelerómetro con referencia a la gravedad

Dado que los acelerómetros miden la fuerza que actúa sobre una masa suspendida suelta, cuando ese sensor está vertical con respecto a la tierra, por supuesto, habrá una desviación en el resorte debido al peso de la masa debido a la gravedad. Este desplazamiento es eliminado matemáticamente por el software para extraer la parte de aceleración.

Sin embargo, dado que los acelerómetros de tres ejes producirán diferentes compensaciones según su orientación, es posible detectar matemáticamente el giro a partir de la diferencia en las compensaciones.

Sin embargo, aunque este método funciona, está sujeto a variaciones en G. No funcionaría en el espacio. También sería significativamente menos funcional en un avión de maniobras. Incluso un automóvil que toma una curva cerrada a gran velocidad podría ser problemático.

Detección de giro del acelerómetro

Es posible, con dos conjuntos de acelerómetros suficientemente sensibles, detectar el giro a partir de la diferencia de aceleración entre los acelerómetros.

Dado que cada acelerómetro tiene que moverse en relación con el otro, habrá una diferencia de aceleración en ese eje entre cada uno. Esos valores pueden volver a usarse matemáticamente para predecir el giro.

En pocas palabras, si puede ver a partir de los acelerómetros centrados en un extremo del teléfono que el punto central se ha movido a X 1 , Y 1 , Z 1 , y el otro extremo está ahora en X 2 , Y 2 , Z 2 , calcular los tres ángulos es trivial.

Este método NO se ve afectado por la gravedad.

¿Funcionará SU teléfono o tableta en la ISS?

Como puede ver en lo anterior, realmente depende de los métodos que utilice su dispositivo.

Técnicamente podría construirse y programarse para hacerlo. Es posible que deba apagarlo y encenderlo nuevamente para recalibrarlo, pero con los sistemas correctos en su lugar, debería funcionar bien. Al menos por jugar a ese "juego de simulación de aviones".

Sin embargo, la deriva puede ser un problema mayor en la ISS. Dado que los teléfonos en G normal tienen la capacidad de saber en qué dirección está "abajo" en ese momento en particular, pueden reajustarse con el tiempo. Una unidad basada en el espacio necesitaría un reinicio manual ocasional para indicar la dirección "normal".

Todos los comentarios y respuestas son excelentes para ayudarlo a comprender cómo es posible. Pero aquí hay algo que lo ayudará a comprender cómo se actualiza en productos reales.

Orientación(fuente de imagen)

Este es un pequeño IC (3x3x1 mm) de InvenSense. Tiene un acelerómetro de tres ejes (para movimiento lateral), un giroscopio de tres ejes (para rotación) y un magnetómetro de tres ejes (como la aguja de una brújula). Tiene un código interno que hará todas las matemáticas complicadas. Consume muy poca energía.

Esto es solo un ejemplo. Hay varias empresas que fabrican productos similares. Algunos son más precisos que otros, algunos son más baratos, la mayoría no tiene el magnetómetro, etc...

Limpié los comentarios obsoletos después de editar la publicación.

¡Este es un caso raro en el sitio de Electrónica donde ninguna de las respuestas respondió clara y nítidamente a la pregunta!

¿Los teléfonos móviles conservan la capacidad de detectar la inclinación en condiciones de gravedad cero?

La respuesta es:

Conservan (a nivel de hardware) la capacidad de detectar la inclinación , pero ya no pueden detectar la inclinación .

Más lejos,

En el nivel del software de aplicación, de hecho, casi todos (muy probablemente "todos") los creadores de software de aplicación no permitirían el caso de gravedad cero, por lo que es muy probable que las funciones de aceleración giroscópica actúen de forma extraña en general, en la mayoría/todas las aplicaciones reales.

Con respecto a cómo funcionan los giroscopios/aceleradores en los teléfonos, puede buscar fácilmente en Google las API para estos en las dos plataformas ( ejemplo ).

Tenga en cuenta, sin embargo, que todos los sistemas operativos al momento de escribir, en la práctica envuelven las funciones de giro/aceleración de nivel inferior en algún tipo de administrador de movimiento conveniente de nivel superior :

Accels/gyros, de hecho, están envueltos en el nivel del sistema operativo

Así que de hecho...

en la práctica, para cualquier aplicación recién escrita (recordando que, digamos, alrededor del 25 % de las aplicaciones en la tienda están deterioradas/no se actualizan con regularidad), se reduciría a cómo el equipo de Apple que escribió (en su caso) "Coremotion" manejó (¡si es que lo hizo!) el caso del entorno de gravedad cero. (Hay una situación similar para Android).

Y además, para juegos como tales...

Hoy en día, casi todos los juegos que eliges y juegas en un teléfono se crearon en Unity3D, en lugar de como una aplicación nativa. (Y como regla general, si observa el conjunto de "aplicaciones que usan aceleración/giroscopios", el 90 % (¿más?) de ellas son solo juegos). Así que, de hecho (en todas las plataformas), los creadores de software son en realidad usando el nivel de envolturas de software de Unity .

Por lo tanto, el comportamiento real en el caso de la esquina extrema de la órbita terrestre dependería de lo que hicieron esas personas al escribir eso.

Un punto confuso...

eso no se ha aclarado. Cuando estás escribiendo software para teléfonos, es muy común tener que lidiar con la "gravedad cero" ... por períodos cortos de tiempo: es decir, cuando el teléfono está en caída libre . Entonces, si está creando una de las (100) aplicaciones para patinadores, esquiadores o similares que miden el tiempo de espera, etc., debe lidiar con esto como algo normal.

Los giroscopios se introdujeron en los teléfonos alrededor de 2010; accels estaban en ellos desde el principio.

Una empresa francesa/italiana llamada STMicroelectronics prácticamente fabrica la mayoría de los giroscopios para Apple y Samsung.

En cuanto a los acelerómetros, la mayoría de los teléfonos ahora tienen un par de ellos, ya que funciona mejor de esa manera. He oído que hay más variedad de proveedores de acelerómetros (Bosch, etc).

Literalmente, puede comprar giroscopios o aceleradores MEMS , si, por ejemplo, está haciendo un juguete electrónico que incluye dicha función.

Solo para repetir, la respuesta rápida fundamental a la pregunta planteada es

En "cero g", conservan (a nivel de hardware) la capacidad de detectar la inclinación , pero ya no pueden detectar la inclinación .

En cuanto al software,

  1. casi seguro que "fallaría por completo". en el chiflado caso de "estás en órbita". Ya que ningún gane o ingeniero de aplicaciones (lo sé) sería tan TOC como para cubrir ese caso, pero no olvides...

  2. es totalmente común tener "gravedad cero"... durante períodos cortos de caída libre (esto se aplica como un tema común si estás creando una de esas "aplicaciones de deportes de acción").

Buena respuesta; +1. Cuando dice "La mayoría de los teléfonos ahora (2017) tienen un giroscopio de seis ejes", ¿no se refiere a un sensor de seis ejes (o "IMU", Unidad de medición inercial), que consta de un acelerómetro de tres ejes y un sensor de tres ejes? giroscopio de eje?
Bits, gracias, tienes toda la razón en que fueron frases deficientes; editado ¡Salud!

Creo que podrían usar un interferómetro sagnac en los teléfonos inteligentes. Un interferómetro Sagnac es un dispositivo que produce un patrón de interferencia constante mientras está en reposo y su patrón varía cuando se gira la configuración.

Entonces, cuando se colocan 3 de estos interferómetros, podemos medir la rotación sobre los 3 ejes.

Los interferómetros Sagnac vienen en tamaños muy pequeños y se componen de fibras ópticas para canalizar la luz, una fuente de luz (coherente) y un detector.

Por supuesto, debe calibrarse antes de su uso.

¿Qué hace que los teléfonos inteligentes sean sensibles a la inclinación? ¿Conservarán esta capacidad en condiciones de gravedad cero?
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