Közelségérzékelő a mobileszközökben — mi ez, típusok és működési elv

Mi a közelségérzékelő a telefonban

A közelségérzékelő (proximity sensor) egy érintés nélküli infravörös szenzor, amely az okostelefon előlapjának felső részében, a beszédhangszóró mellett található. Infravörös LED-ből (IR LED) és fotodetektorból (fotodióda vagy fototranzisztor) áll. Az első tömeggyártású okostelefon közelségérzékelővel az Apple iPhone (2007) volt — azóta az érzékelő az összes modern telefon kötelező alkatrészévé vált.

Elhelyezkedés és felépítés

Az érzékelő általában a képernyő üvege alatt van elrejtve, és csak bizonyos szögben látható apró pontként. A modern modellekben keskeny iránykarakterisztikájú (15–30 fokos) optikai modult használnak, hogy kizárják az üvegben lévő tükröződésekből adódó hamis leolvasásokat. Gyártók — Sharp, ams OSRAM (TMD sorozat), Silicon Labs és szerződéses partnereik.

Két típusú érzékelő

A mobileszközökben diszkrét érzékelőket (külön IR LED + fotodióda chip) és integrált modulokat (mindkét elem egy chipen) használnak. Az integrált megoldásokat (ams TMD2635, mérete 1×1×0.5 mm) a modern zászlóshajók ultravékony házaiban alkalmazzák, és minimális helyet foglalnak a kártyán.

Hogyan működik az infravörös szenzor

A közelségérzékelő működési elve a visszavert IR-sugárzás intenzitásának mérésén alapul. Az infravörös LED fényimpulzust bocsát ki (850–940 nm), a fotodióda pedig megméri a tárgyról visszavert fény mennyiségét. Ha a visszavert jel meghaladja a küszöbértéket — a tárgy közelinek minősül (kevesebb, mint 3–5 cm).

Külső fény elnyomása

A fő műszaki probléma a nappali fény és más IR-forrásokból származó interferencia. A megoldás — a sugárzás modulációja: az IR LED 10–100 kHz frekvenciájú impulzusokat bocsát ki, a fotodetektor pedig szinkron módon érzékeli a jelet, kiszűrve az egyenáramú összetevőt. Az ams Application Note AN000610 (2024) szerint a szinkron érzékelési séma 40–60 dB-lel nyomja el a háttérfényt.

Kalibráció és küszöbértékek

A működési küszöbértéket a gyártó állítja be a kalibrációs szakaszban, és a képernyő üvegének átlátszóságától függ. Tipikus küszöbérték — a visszaverődés 2–4 cm-es távolságnak felel meg. Amikor az ujj vagy a fül a küszöbértéknél kisebb távolságra van, az érzékelő 0 értéket ad vissza (közel), ellenkező esetben — a maximális tartományértéket (modelltől függően 8–10 cm).

Különbség a közelségérzékelő és a ToF között

Közelségérzékelő (IR proximity) a visszaverődés intenzitását méri — bináris érzékelő két állapottal. Time-of-Flight (ToF) a fény tárgyhoz való eljutásának és visszaérkezésének idejét méri, ami lehetővé teszi a távolság pontos meghatározását akár több méterig. A mobileszközökben a ToF-érzékelőket (VL53L5 a STMicroelectronics-tól) a kamera autofókuszához és AR-alkalmazásokhoz használják.

Mikor használjunk IR proximity-t, mikor ToF-ot

A képernyő kikapcsolása hívás közben feladathoz elegendő egy egyszerű bináris IR-érzékelő — költsége 0.10–0.30 dollár, míg egy ToF-modul 1–3 dollár. A ToF-érzékelő pontos távolságmérő funkciót ad hozzá, de felesleges az alapfeladathoz. Néhány zászlóshajóban (Samsung Galaxy S23 Ultra) kombinált modulokat használnak, amelyek mindkét technológiát egyesítik.

Programozott hozzáférés az érzékelőhöz Androidban

Az Android a Sensor.TYPE_PROXIMITY segítségével biztosít hozzáférést a közelségérzékelőhöz. Az API jellemzője, hogy az érzékelő csak két gyakorlatilag jelentős értéket ad vissza: 0 (tárgy közel) és a maximális hatótáv értéke (általában 5–10 cm) tárgy hiányában. A belső algoritmusok elrejtik a jel analóg természetét.

Az érzékelővel való munka jellemzői

Az érzékelő bináris természete azt jelenti, hogy az alkalmazás nem kaphat pontos távolságot a tárgytól — csak az akadály jelenlétét vagy hiányát az érzékenységi zónában. Ez hardverkorlátozás. Pontosabb mérésekhez használja a ToF-érzékelőt (ha elérhető) a standard TYPE_PROXIMITY API-n keresztül, de a ToF-fel rendelkező eszközökön az analóg értékeket ad vissza.

val proximitySensor = sensorManager
    .getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)

sensorManager.registerListener(
    object : SensorEventListener {
        override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
            val distance = event.values[0]
            val maxRange = proximitySensor?.maximumRange ?: 10f

            when {
                distance < maxRange -> lockScreen()
                else -> unlockScreen()
            }
        }

        override fun onAccuracyChanged(
            sensor: Sensor, accuracy: Int
        ) {}
    },
    proximitySensor,
    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
)

Wake Lock és energiafelügyelet

A közelségérzékelő regisztrálásakor fontos a SCREEN_OFF_WAKE_LOCK használata, ha az alkalmazásnak kikapcsolt képernyő mellett kell működnie (pl. hívásrögzítés). Wake Lock nélkül a CPU alvó módba kapcsolhat, és az érzékelő adatai nem érkeznek meg. A SENSOR_DELAY_UI (200 ms) jelző elegendő a legtöbb forgatókönyvhöz.

A közelségérzékelő alkalmazása az appokban

Bár az érzékelő fő funkciója a képernyő kikapcsolása hívás közben, a fejlesztők kreatívabb felhasználási módokat találnak. A Glimmer alkalmazás a közelségérzékelőt használja a számok váltásához kézmozdulattal a képernyő előtt — mozgassa a tenyerét a szám átugrásához. Az akkumulátor töltése nem szenved: az érzékelő energiafogyasztása mindössze 0.3–0.7 mA.

• Automatikus válasz és hívásrögzítés — az alkalmazás érzékeli, amikor a telefont a fülhöz emelik, és aktiválja a hangszórót vagy a rögzítést.
• Zsebmód — a képernyő lezárása és a rezgés kikapcsolása, amikor a telefon zsebben van. Az érzékelőt 1–2 másodpercenként ellenőrzik.
• Közelítés előnézethez — galériaalkalmazásokban a kéz képernyőhöz közelítése megjeleníti a rejtett vezérlőelemeket.
• Érintés nélküli vezérlésű játékok — egyszerű játékok, ahol a kéz mozgatása az érzékelő előtt helyettesíti a gombnyomást.

Problémák és korlátozások

A közelségérzékelők fő problémája a hamis leolvasások védőüvegek és tokok használata esetén. Egyes gyártók (Google Pixel 8, 2023) ultrahangos közelségérzékelőt használnak IR helyett — ez bármilyen védőüvegen és bármilyen vastagságú képernyőn keresztül működik, de kisebb pontossággal és nagyobb késleltetéssel (akár 100 ms). A vastag üveg (több mint 0.5 mm) szétszórja az IR-sugárzást, folyamatos aktiválódást okozva. Megoldás — az érzékelőhöz precíz kivágással rendelkező tokok használata. Második hátrány — a változó átlátszóságú OLED-képernyőkön (under-display sensor) keresztüli működésképtelenség.

Under-display közelségérzékelő

2024–2025-ben a gyártók elkezdték bevezetni a kijelző alatti közelségérzékelőket (under-display), ami lehetővé tette az okostelefon felső keretének 1–2 mm-re csökkentését. Az első sorozatgyártású under-display proximity készülék a Xiaomi 14 Ultra (2024) volt, ezt követte a OnePlus 12 és a Samsung Galaxy S25. A technológia 940 nm hullámhosszú IR-sugárzást használ, amely részben áthalad az OLED-kijelző pixelein. A Samsung Display Technical Paper (2024) szerint az OLED IR-sugárzással szembeni átlátszósága 15–25% — ez elegendő az érzékelő működéséhez 600 cd/m² képernyőfényerőig. Nagyobb fényerőnél a mátrix átlátszatlanná válik IR-re, és az érzékelőnek ki kell kapcsolnia a háttérvilágítást 1–2 kockára a méréshez.

A közelségérzékelő szoftveres emulációja

Android-alkalmazások fejlesztésekor az emulátor nem támogatja a közelségérzékelőt — azt szoftveresen kell emulálni. Fizikai eszközön a hibakereséshez használható az adb parancs: adb shell sendevent /dev/input/eventX a megfelelő ABS_MT_TOUCH_MAJOR kódokkal. A képernyő hívás közbeni kikapcsolásának szimulálásához tesztekben használjon SensorManager-t egy mock objektummal, amely a 0 értéket adja vissza az onSensorChanged hívásakor.

A közelségérzékelő tesztelése

A közelségérzékelő ellenőrzéséhez Android-eszközön nyissa meg a Telefon alkalmazást, tárcsázza a *#0*# (Samsungon) és válassza a Sensor lehetőséget. Az ujjnak a képernyő felső részéhez közelítésekor az érzékelő értékének «Far»-ról «Near»-ra kell változnia. Ha az érzékelő nem reagál — törölje le a képernyő felső részét, és ellenőrizze, hogy védőüveg nem takarja-e az érzékelőt. iPhone-on az ellenőrzés a rendszerdiagnosztikán keresztül történik a beállításokban.