In einem Smartphone steckt allerhand Technik – vom Akku über das Display bis zum Prozessor. Heute nehmen wir die Handysensoren ins Visier: Wir verraten Dir, welche Sensoren im Handy stecken und was sie machen.
- Barometer
- Beschleunigungssensor
- Bildsensor(en)
- Fingerabdrucksensor
- GPS
- Gyroskop
- Infrarotsensor
- Magnetometer
- Mikrofon
- Näherungssensor
- Umgebungslichtsensor
Barometer
Dein Handy kann den Luftdruck messen. Das klappt mittels einer winzig dünnen Siliziummembran mit eingelassenen Dehnungsstreifen. Allerdings wird dieser Sensor nicht dazu genutzt, um das Wetter vorherzusagen. Vielmehr ergänzt das Barometer andere Sensoren, wie etwa den GPS-Empfänger, indem es Höhenangaben liefert. Das macht nicht nur die Navigation genauer, sondern auch Angaben wie beim Wandern verbrannte Kalorien, da das Smartphone Anstieg und Abstieg mit berücksichtigen kann.
Beschleunigungssensor
Der Beschleunigungssensor zählt zu den bekannteren Handysensoren. Wie der Name sagt, erkennt der Sensor Beschleunigung – und zwar in drei Richtungen: seitlich, hoch/runter, vorwärts/rückwärts. Er hat also die Aufgabe, eine Veränderung der Lage zu erkennen. Ändert sich die Ausrichtung des Geräts, verändert sich auch die Richtung, aus der die Schwerkraft auf das Smartphone wirkt. Zusammen mit dem Rotationssensor (Gyroskop) ermöglicht der Beschleunigungssensor so das automatische Drehen des Bildschirms.
Außerdem hilft er, die Genauigkeit beim Navigieren zu verbessern, zum Beispiel beim Durchfahren eines Tunnels, wenn das Handy eine kurze Zeit lang kein GPS-Signal empfängt. Weiterhin bildet er die Basis für die Schrittzählerfunktion. Der Beschleunigungssensor ist gut darin, Bewegung zu registrieren, kennt jedoch die exakte Position Deines Smartphones nicht.
Bildsensor(en)
"Bitte lächeln!" Wofür Du vor zehn Jahren wahrscheinlich noch eine Digitalkamera dabei hattest, erledigst Du heute mit einem Tippen auf das Smartphone-Display. Den Foto- oder Bildsensoren sei Dank. Dabei handelt es sich um Chips mit lichtempfindlicher Oberfläche, die das von der Kameralinse eingefangene Licht in Pixel verwandeln. Die Bildqualität ist entscheidend von der Sensorgröße sowie dem Verhältnis von Auflösung und Sensorgröße abhängig. Vereinfacht kannst Du Dir merken: Je größer der Sensor, desto mehr Licht kann eingefangen werden. Das wirkt sich positiv auf die Bildqualität aus.
Fingerabdrucksensor
Fingerabdrücke sind einzigartig. Daher werden sie auch vom Smartphone für sicherheitsrelevante Anwendungen genutzt – für das Entsperren des Displays ebenso wie für die Autorisierung von Käufen beispielsweise. Für Handys kommen drei unterschiedliche Arten von Fingerabdrucksensoren zum Einsatz: optische, kapazitive oder Ultraschallsensoren.
Optische Sensoren funktionieren ähnlich wie eine Kamera und können sehr leicht ausgetrickst werden. Kapazitive Fingerabdrucksensoren sind etwas genauer, sie vergleichen eine Veränderung der elektrischen Ladung, wenn Du Deinen Finger auflädst. Die Ladung verändert sich nämlich nur im Bereich der Fingerrillen. Am genausten arbeiten jedoch Fingerabdrucksensoren mit Ultraschall. Diese nutzen Schallwellen, um die Rillen in Deinem Finger zu erkennen. Alle diese Sensoren gleichen dann die erfassten Daten mit dem gespeicherten Fingerabdruck ab und geben das Display, die Zahlung oder ähnliches nur bei Übereinstimmung frei.
Übrigens: Fingerabdrucksensoren, die in das Display des Smartphones integriert sind, nutzen optische oder Ultraschallverfahren.
GPS
GPS, kurz für Global Positioning System, zählt sicher zu den bekanntesten Handysensoren. Ein Empfänger im Smartphone bekommt Signale von mindestens vier GPS-Satelliten im All und kann anhand dieser die Position auf der Erde sowie die Geschwindigkeit bei Bewegung ermitteln. Vereinfacht erklärt funktioniert das so, dass das Smartphone die Zeit misst, die die Satellitensignale bis zum Empfänger benötigt haben, und daraus die Entfernung zu den Satelliten berechnet. Um die Position noch genauer bestimmen zu können, nutzt das Handy aber noch weitere Daten von Mobilfunksender und WLAN-Access-Points im Empfangsbereich.
Gyroskop
Das Gyroskop beziehungsweise der Rotationssensor unterstützt den Beschleunigungssensor beim Ermitteln der Smartphone-Ausrichtung. Damit macht er zum Beispiel das Steuern von Handyspielen per Bewegung möglich. Außerdem macht er die Positionsbestimmung im Raum per GPS noch genauer und unterstützt Technologien wie eine Bildstabilisierung beim Fotografieren.
Der Rotationssensor ist wenige Millimeter klein und erkennt Drehungen um drei Achsen mithilfe der Corioliskraft und dem sogenannten Stimmgabelprinzip: Dabei werden Veränderungen von Schwingungen bei Drehung erfasst und die Ausrichtung des Handys im Raum ermittelt.
Infrarotsensor
Hat Dein Smartphone keinen Fingerabdrucksensor, nutzt es eventuell einen Infrarotsensor zur Gesichtserkennung. Ein solcher kommt etwa bei aktuellen iPhones für Apples Face-ID-Funktion zum Einsatz. Diese Technologie nutzt Infrarotlicht, um eine dreidimensionale Karte Deines Gesichts zu erstellen. Dabei werden zahlreiche kleine Punkte auf Dein Gesicht projiziert und von einer Infrarotkamera erfasst. Anders als eine reguläre Kamera funktioniert der Infrarotsensor auch bei schlechten Lichtverhältnissen. Die erfassten Daten werden mit dem gespeicherten Modell Deines Gesichts abgeglichen und das Smartphone-Display bei Übereinstimmung freigegeben.
Magnetometer
Mithilfe des Magnetometers kann Dein Handy herausfinden, wo sich der magnetische Norden befindet. Es handelt sich also um einen digitalen Kompass, der das magnetische Feld der Erde nutzt, um die Himmelsrichtung zu ermitteln. Zusammen mit dem Beschleunigungssensor und dem Rotationssensor kann die Position des Smartphones im Raum bestimmt werden. Nützlich ist das zum Beispiel beim Navigieren zu Fuß: Dank des Magnetometers kann Dir das Handy auf der Karte nicht nur den Weg anzeigen, sondern auch die Richtung, in die Du aktuell guckst.
Mikrofon
Klar, das Mikrofon im Handy wird benötigt, um Telefonate tätigen zu können. Allerdings gibt es noch weitere Anwendungsmöglichkeiten. Andere Apps nutzen diesen Handysensor etwa zum Messen von Umgebungsgeräuschen, zum Beispiel für den Einsatz als Babyfon oder zur Raumüberwachung. Auch Sprachrekorder-Software oder Spracherkennungsdienste wie Google Assistant oder Siri benötigen Zugriff auf das Mikrofon.
Näherungssensor
Der Näherungssensor im Handy erkennt, wenn sich etwas dem Smartphone-Display nähert. Dafür sendet er nicht sichtbare Infrarotstrahlen aus und registriert deren Reflexion. Nähert sich beispielsweise Dein Ohr dem Display zum Annehmen eines Anrufs, sorgt der Näherungssensor dafür, dass das Display ab einer bestimmten Nähe deaktiviert wird. So wird verhindert, dass Du den Touchscreen beim Telefonieren versehentlich betätigst. Nimmst Du das Smartphone wieder vom Ohr, wird auch der Screen wieder aktiviert.
Umgebungslichtsensor
Im Dunklen muss das Smartphone-Display nicht so hell leuchten wie bei direkter Sonneneinstrahlung. Die automatische Bildschirmhelligkeit ist ein praktisches Feature, das es dank des Umgebungslichtsensors gibt. Der Sensor enthält in der Regel ein lichtempfindliches Element, das die Helligkeit der Umgebung erfasst, sowie einen Farbfilter, der zusätzlich die Farbtemperatur – also die Rot-, Grün- und Blauanteile des Umgebungslichts registriert. Anhand dieser Daten werden die Helligkeit, der Kontrast sowie die Farbsättigung des Bildschirms automatisch angepasst. Ganz schön praktisch, oder?
