Sensore di prossimità nei dispositivi mobili — cos’è, tipi e principio di funzionamento

Cos’è un sensore di prossimità in un telefono

Il sensore di prossimità è un sensore a infrarossi senza contatto situato nella parte superiore del pannello frontale dello smartphone, accanto all’altoparlante per l’orecchio. È costituito da un LED a infrarossi (IR LED) e un fotorivelatore (fotodiodo o fototransistor). Il primo smartphone di massa con un sensore di prossimità fu l’Apple iPhone (2007) — da allora, il sensore è diventato un componente obbligatorio in tutti i telefoni moderni.

Posizione e design

Il sensore è solitamente nascosto sotto il vetro del display ed è visibile solo da una certa angolazione come un piccolo punto. I modelli moderni utilizzano un modulo ottico con un angolo di fascio stretto (15–30 gradi) per evitare falsi attivazioni dovuti a riflessi sul vetro. I produttori includono Sharp, ams OSRAM (serie TMD), Silicon Labs e i loro partner contrattuali.

Due tipi di sensori

I dispositivi mobili utilizzano sensori discreti (chip separato con IR LED + fotodiodo) e moduli integrati (entrambi gli elementi su un singolo chip). Le soluzioni integrate (ams TMD2635, dimensioni 1×1×0,5 mm) vengono utilizzate nei telai ultra-sottili dei flagship moderni e occupano spazio minimo sulla scheda.

Come funziona un sensore a infrarossi

Il principio di funzionamento di un sensore di prossimità si basa sulla misurazione dell’intensità della radiazione IR riflessa. Il LED a infrarossi emette un impulso di luce (850–940 nm) e il fotodiodo misura la quantità di luce riflessa da un oggetto. Se il segnale riflesso supera una soglia, l’oggetto viene considerato vicino (meno di 3–5 cm).

Soppressione della luce ambientale

La principale sfida tecnica è l’interferenza solare e il rumore proveniente da altre sorgenti IR. La soluzione è la modulazione dell’emissione: il LED IR emette impulsi a 10–100 kHz e il fotorivelatore rileva il segnale in modo sincrono, filtrando la componente continua. Secondo la nota applicativa ams AN000610 (2024), il rilevamento sincrono sopprime l’illuminazione di fondo di 40–60 dB.

Calibrazione e soglie

La soglia di attivazione viene impostata dal produttore durante la calibrazione e dipende dalla trasparenza del vetro del display. Una soglia tipica corrisponde a una distanza di riflessione di 2–4 cm. Quando un dito o un orecchio viene posizionato più vicino della soglia, il sensore emette 0 (vicino); altrimenti, restituisce il valore di portata massima (8–10 cm a seconda del modello).

Differenza tra sensore di prossimità e sensore ToF

Il sensore di prossimità IR misura l’intensità di riflessione — un sensore binario con due stati. Il tempo di volo (ToF) misura il tempo impiegato dalla luce per raggiungere un oggetto e tornare indietro, consentendo una misurazione precisa della distanza fino a diversi metri. Nei dispositivi mobili, i sensori ToF (VL53L5 di STMicroelectronics) vengono utilizzati per l’autofocus della fotocamera e le applicazioni di RA.

Quando usare IR proximity vs. ToF

Per il compito di spegnere lo schermo durante una chiamata, un semplice sensore IR binario è sufficiente — il suo costo è di $0,10–$0,30 contro $1–$3 per un modulo ToF. Un sensore ToF aggiunge la misurazione precisa della distanza, ma è eccessivo per il compito di base. Alcuni flagship (Samsung Galaxy S23 Ultra) utilizzano moduli combinati che integrano entrambe le tecnologie.

Accesso programmatico al sensore in Android

Android fornisce accesso al sensore di prossimità tramite Sensor.TYPE_PROXIMITY. Una caratteristica principale dell’API è che il sensore restituisce solo due valori praticamente significativi: 0 (oggetto vicino) e il valore di portata massima (di solito 5–10 cm) quando nessun oggetto è presente. Gli algoritmi interni nascondono la natura analogica del segnale.

Lavorare con il sensore

La natura binaria del sensore significa che l’app non può ottenere la distanza esatta da un oggetto — solo se un ostacolo è presente o assente all’interno della zona di rilevamento. Questa è una limitazione hardware. Per misurazioni più precise, utilizzare un sensore ToF (se disponibile) tramite l’API TYPE_PROXIMITY standard, ma sui dispositivi con ToF restituisce valori analogici.

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 e gestione dell’alimentazione

Quando si registra il sensore di prossimità, è importante utilizzare SCREEN_OFF_WAKE_LOCK se l’app deve continuare a funzionare con lo schermo spento (ad esempio, registrazione di chiamate). Senza Wake Lock, la CPU potrebbe entrare in modalità sospensione e smettere di ricevere i dati del sensore. Il flag SENSOR_DELAY_UI (200 ms) è sufficiente per la maggior parte degli scenari.

Utilizzo del sensore di prossimità nelle applicazioni

Sebbene la funzione principale del sensore sia spegnere lo schermo durante le chiamate, gli sviluppatori trovano utilizzi più creativi. L’app Glimmer utilizza il sensore di prossimità per saltare i brani con un movimento della mano davanti allo schermo — fai scorrere il palmo per saltare una canzone. La batteria non viene influenzata: il sensore consuma solo 0,3–0,7 mA.

• Risposta automatica e registrazione chiamate — l’app rileva quando il telefono viene avvicinato all’orecchio e attiva l’altoparlante o la registrazione.
• Modalità tasca — blocca lo schermo e disattiva la vibrazione quando il telefono è in tasca. Il sensore viene interrogato ogni 1–2 secondi.
• Anteprima per prossimità — nelle app di galleria, avvicinare la mano allo schermo mostra controlli nascosti.
• Giochi senza contatto — giochi semplici dove il movimento della mano davanti al sensore sostituisce la pressione dei pulsanti.

Problemi e limitazioni

Il problema principale dei sensori di prossimità sono le false attivazioni quando si utilizzano pellicole protettive e custodie. Alcuni produttori (Google Pixel 8, 2023) utilizzano un sensore di prossimità a ultrasuoni invece dell’IR — funziona attraverso qualsiasi pellicola protettiva e display di qualsiasi spessore, ma ha precisione inferiore e latenza maggiore (fino a 100 ms). Il vetro spesso (oltre 0,5 mm) disperde la radiazione IR, causando attivazione costante. La soluzione è utilizzare custodie con un ritaglio preciso per il sensore. Un secondo inconveniente è l’impossibilità di funzionare attraverso display OLED con trasparenza variabile (sensore sotto il display).

Sensore di prossimità sotto il display

Nel 2024–2025, i produttori hanno iniziato a implementare sensori di prossimità sotto il display, riducendo la cornice superiore a 1–2 mm. Il primo dispositivo prodotto in serie con un sensore di prossimità sotto il display è stato Xiaomi 14 Ultra (2024), seguito da OnePlus 12 e Samsung Galaxy S25. La tecnologia utilizza radiazione IR a 940 nm che passa parzialmente attraverso i pixel OLED. Secondo il documento tecnico di Samsung Display (2024), la trasparenza OLED per la radiazione IR è del 15–25% — sufficiente per il funzionamento del sensore con luminosità dello schermo fino a 600 cd/m². A luminosità più elevata, la matrice diventa opaca agli IR e il sensore deve spegnere la retroilluminazione per 1–2 fotogrammi per misurare.

Emulazione software del sensore di prossimità

Nello sviluppo di app Android, l’emulatore non supporta il sensore di prossimità — deve essere emulato via software. Su un dispositivo fisico, è possibile utilizzare il comando adb: adb shell sendevent /dev/input/eventX con i codici ABS_MT_TOUCH_MAJOR appropriati. Per simulare lo spegnimento dello schermo durante una chiamata nei test, utilizzare SensorManager con un oggetto mock che restituisce 0 quando viene chiamato onSensorChanged.

Test del sensore di prossimità

Per testare il sensore di prossimità su un dispositivo Android, apri l’app Telefono, componi *#0*# (su Samsung) e seleziona Sensor. Quando avvicini il dito alla parte superiore dello schermo, il valore del sensore dovrebbe passare da “Far” a “Near.” Se il sensore non risponde, pulisci la parte superiore dello schermo e verifica la presenza di una pellicola protettiva che copre il sensore. Su iPhone, il test viene eseguito tramite la diagnostica di sistema in Impostazioni.