Mobil cihazlarda yakınlık sensörü — nedir, türleri ve çalışma prensibi

Telefonda yakınlık sensörü nedir

Yakınlık sensörü, akıllı telefonun ön panelinin üst kısmında, kulaklık hoparlörünün yanında bulunan temassız bir kızılötesi sensördür. Bir kızılötesi LED (IR LED) ve bir fotodetektörden (fotodiyot veya fototransistör) oluşur. Yakınlık sensörüne sahip ilk seri üretim akıllı telefon Apple iPhone (2007) idi — o zamandan beri sensör, tüm modern telefonlarda zorunlu bir bileşen haline geldi.

Konum ve tasarım

Sensör genellikle ekran camının altında gizlidir ve yalnızca belirli bir açıdan küçük bir nokta olarak görünür. Modern modeller, cam yansımalarından kaynaklanan yanlış tetiklemeleri önlemek için dar bir ışın açısına (15–30 derece) sahip optik bir modül kullanır. Üreticiler arasında Sharp, ams OSRAM (TMD serisi), Silicon Labs ve sözleşmeli ortakları bulunur.

İki tip sensör

Mobil cihazlarda ayrık sensörler (IR LED + fotodiyotlu ayrı çip) ve entegre modüller (tek çipte her iki öğe) kullanılır. Entegre çözümler (ams TMD2635, boyut 1×1×0,5 mm), modern amiral gemilerinin ultra ince gövdelerinde kullanılır ve kartta minimum yer kaplar.

Kızılötesi sensör nasıl çalışır

Yakınlık sensörünün çalışma prensibi, yansıyan IR radyasyonunun yoğunluğunun ölçülmesine dayanır. Kızılötesi LED bir ışık darbesi (850–940 nm) yayar ve fotodiyot bir nesneden yansıyan ışık miktarını ölçer. Yansıyan sinyal bir eşiği aşarsa, nesne yakın (3–5 cm'den az) olarak kabul edilir.

Ortam ışığı bastırma

Ana teknik zorluk, güneş ışığı girişimi ve diğer IR kaynaklarından gelen gürültüdür. Çözüm, emisyon modülasyonudur: IR LED, 10–100 kHz'de darbeler yayar ve fotodetektör, DC bileşenini filtreleyerek sinyali senkronize olarak algılar. ams Application Note AN000610 (2024)'e göre, senkronize algılama, ortam aydınlatmasını 40–60 dB bastırır.

Kalibrasyon ve eşikler

Tetikleme eşiği, üretici tarafından kalibrasyon sırasında ayarlanır ve ekran camının şeffaflığına bağlıdır. Tipik bir eşik, 2–4 cm'lik bir yansıma mesafesine karşılık gelir. Bir parmak veya kulak eşikten daha yakına yerleştirildiğinde, sensör 0 (yakın) çıkışı verir; aksi takdirde, maksimum menzil değerini (modele bağlı olarak 8–10 cm) döndürür.

Yakınlık sensörü ile ToF sensörü arasındaki fark

IR yakınlık sensörü yansıma yoğunluğunu ölçer — iki durumlu ikili bir sensör. Uçuş süresi (ToF), ışığın bir nesneye gidip gelmesi için geçen süreyi ölçer ve birkaç metreye kadar hassas mesafe ölçümüne olanak tanır. Mobil cihazlarda, ToF sensörleri (STMicroelectronics'ten VL53L5) kamera otofokusu ve AR uygulamaları için kullanılır.

Ne zaman IR yakınlık ne zaman ToF kullanılır

Görüşme sırasında ekranı kapatma görevi için basit bir ikili IR sensör yeterlidir — maliyeti, bir ToF modülünün $1–$3'ine karşı $0,10–$0,30'dur. ToF sensörü hassas mesafe ölçümü ekler ancak temel görev için aşırıdır. Bazı amiral gemileri (Samsung Galaxy S23 Ultra), her iki teknolojiyi de entegre eden birleşik modüller kullanır.

Android'de sensöre programatik erişim

Android, Sensor.TYPE_PROXIMITY aracılığıyla yakınlık sensörüne erişim sağlar. API'nin temel bir özelliği, sensörün yalnızca iki pratik olarak anlamlı değer döndürmesidir: 0 (nesne yakın) ve hiçbir nesne olmadığında maksimum menzil değeri (genellikle 5–10 cm). Dahili algoritmalar, sinyalin analog doğasını gizler.

Sensörle çalışma

Sensörün ikili doğası, uygulamanın bir nesneye olan tam mesafeyi alamayacağı anlamına gelir — yalnızca algılama bölgesinde bir engel olup olmadığını öğrenebilir. Bu bir donanım sınırlamasıdır. Daha hassas ölçümler için, standart TYPE_PROXIMITY API'si aracılığıyla bir ToF sensörü (varsa) kullanın, ancak ToF'lu cihazlarda analog değerler döndürür.

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 ve güç yönetimi

Yakınlık sensörünü kaydederken, uygulamanın ekran kapalıyken çalışmaya devam etmesi gerekiyorsa (örneğin, görüşme kaydı) SCREEN_OFF_WAKE_LOCK kullanmak önemlidir. Wake Lock olmadan, CPU uyku moduna geçebilir ve sensör verisi almayı durdurabilir. SENSOR_DELAY_UI bayrağı (200 ms) çoğu senaryo için yeterlidir.

Uygulamalarda yakınlık sensörünün kullanımı

Sensörün temel işlevi görüşmeler sırasında ekranı kapatmak olsa da, geliştiriciler daha yaratıcı kullanımlar buluyor. Glimmer uygulaması, ekran önünde el hareketiyle parçaları atlamak için yakınlık sensörünü kullanır — bir şarkıyı atlamak için avucunuzu kaydırın. Pil etkilenmez: sensör yalnızca 0,3–0,7 mA tüketir.

• Otomatik yanıtlama ve görüşme kaydı — uygulama, telefonun kulağa yaklaştırıldığını algılar ve hoparlörü veya kaydı etkinleştirir.
• Cep modu — telefon cepteyken ekranı kilitler ve titreşimi devre dışı bırakır. Sensör her 1–2 saniyede bir yoklanır.
• Yakınlık ön izlemesi — galeri uygulamalarında, eli ekrana yaklaştırmak gizli kontrolleri gösterir.
• Temassız oyun — sensörün önündeki el hareketinin düğme basmasının yerini aldığı basit oyunlar.

Sorunlar ve sınırlamalar

Yakınlık sensörlerinin ana sorunu, ekran koruyucuları ve kılıflar kullanılırken yanlış tetiklemelerdir. Bazı üreticiler (Google Pixel 8, 2023) IR yerine ultrasonik bir yakınlık sensörü kullanır — herhangi bir ekran koruyucu ve herhangi bir kalınlıktaki ekran boyunca çalışır, ancak daha düşük doğruluğa ve daha yüksek gecikmeye (100 ms'ye kadar) sahiptir. Kalın cam (0,5 mm'den fazla) IR radyasyonunu dağıtarak sürekli tetiklemeye neden olur. Çözüm, sensör için hassas kesikli kılıflar kullanmaktır. İkinci bir dezavantaj, değişken şeffaflığa sahip OLED ekranlar (ekran altı sensör) aracılığıyla çalışamamasıdır.

Ekran altı yakınlık sensörü

2024–2025 yıllarında üreticiler, üst çerçeveyi 1–2 mm'ye indiren ekran altı yakınlık sensörlerini uygulamaya başladı. Ekran altı yakınlık sensörüne sahip ilk seri üretim cihaz, Xiaomi 14 Ultra (2024) oldu, ardından OnePlus 12 ve Samsung Galaxy S25 geldi. Teknoloji, OLED piksellerden kısmen geçen 940 nm'de IR radyasyonu kullanır. Samsung Display Technical Paper (2024)'e göre, IR radyasyonu için OLED şeffaflığı %15–25'tir — bu, 600 cd/m²'ye kadar ekran parlaklığında sensörün çalışması için yeterlidir. Daha yüksek parlaklıkta, matris IR'ye karşı opak hale gelir ve sensörün ölçüm için 1–2 kare boyunca arka ışığı kapatması gerekir.

Yakınlık sensörünün yazılım öykünmesi

Android uygulamaları geliştirirken, öykünücü yakınlık sensörünü desteklemez — yazılımla öykünülmesi gerekir. Fiziksel bir cihazda, uygun ABS_MT_TOUCH_MAJOR kodlarıyla adb komutunu kullanabilirsiniz: adb shell sendevent /dev/input/eventX. Testlerde görüşme sırasında ekran kapanmasını simüle etmek için, onSensorChanged çağrıldığında 0 döndüren bir mock nesnesiyle SensorManager kullanın.

Yakınlık sensörünü test etme

Bir Android cihazda yakınlık sensörünü test etmek için Telefon uygulamasını açın, *#0*# (Samsung'da) tuşlayın ve Sensor'ü seçin. Parmağınızı ekranın üst kısmına yaklaştırdığınızda, sensör değeri “Far”'dan “Near”'a değişmelidir. Sensör yanıt vermezse, ekranın üst kısmını temizleyin ve sensörü kapatan bir ekran koruyucu olup olmadığını kontrol edin. iPhone'da test, Ayarlar'daki sistem teşhisi aracılığıyla yapılır.