Новыми датчиками в смартфонах могут стать крошечные барометры

В современных смартфонах имеются сразу несколько инструментов для определения их местоположения. Акселерометры позволяют аппарату ориентироваться в пространстве, а сигналы GPS и Wi-Fi совместно предоставляют данные о географическом положении. Однако внутри зданий все эти достоинства могут не сработать. Сигнал GPS может пропасть, а Wi-Fi скажет только то, что вы находитесь внутри здания, но этим все подробности и ограничиваются. Можно было бы использовать точки доступа Wi-Fi в качестве ориентиров, но они могут менять своё положение и могут также добавляться новые. Группа японских учёных решила подойти к вопросу позиционирования внутри зданий с другой стороны.

Можно попробовать использовать метод инерциальной навигации, однако он полагается на изменение ускорения для вычисления позиции. Каждый раз расчёты проводятся с небольшой ошибкой, а поскольку следующее вычисление основывается на результатах предыдущего, ошибка быстро растёт. Японские специалисты вместо ускорения решили измерять барометрическое давление в качестве величины для установки местоположения. Например, между соседними этажами здания разность давления вполне доступна для фиксирования современными барометрами. Однако у них есть большой недостаток – в своём нынешнем далеко не миниатюрном виде они непригодны для использования в мобильных устройствах, а попытки сделать их портативными снижают точность их работы пропорционально уменьшению их размеров.

В итоге решено было создать барометр по-новому. Крохотный кронштейн помешается на входе в столь же крохотную камеру. Кронштейн служит в качестве чувствительного к давлению клапана, замедляя поток воздуха между камерой и внешней средой. Если между ними существует разница давления, кронштейн изгибается, позволяя увеличиться величине воздушного потока. Когда давление выравнивается, кронштейн возвращается в нормальное состояние. Кронштейн выполнен из пьезоэлектрического материала, поэтому его деформация влечёт за собой изменение сопротивления, что даёт возможность измерять степень изгиба.

Самый большой плюс подобной разработки заключается в том, что уменьшение её размеров увеличивает точность измерения. Первый прототип был величиной всего в 2 кв. мм, а размер кронштейна не превышал 100 мкм. Время отклика системы оказалось не слишком велико – около 20 секунд, но исследователи полагают, что эта величина находится в соответствии с показателями других навигационных систем.

Данный барометр не измеряет абсолютное давление, а только разницу атмосферного давления, поэтому не зависит от погоды. Тем не менее, и здесь наблюдается тенденция к постепенному накоплению ошибок вычислений. Разработчики надеются, что его совместное использование с акселерометром позволит осуществлять их коррекцию. В любом случае, о применении подобных барометров в смартфонах ближайших поколений говорить пока не приходится.