Smartphone sensoren: hét complete overzicht van alle mogelijkheden

Jouw huidige smartphone is qua rekenkracht krachtiger dan de computersystemen die NASA ter beschikking had toen het voor het eerst naar de maan vloog. Wist je dat die moderne supercomputer in je broekzak daarnaast een twintigtal sensoren bevat met vele toepassingen die jouw dagelijkse leven een stuk gemakkelijker maken? 

Met een smartphone sta je door al die mogelijkheden midden in het leven. Het is daarom ook niet verwonderlijk dat uit onderzoek blijkt dat driekwart van de Nederlanders rechtsomkeert maakt als ze er achter komen dat ze hun favoriete speeltje zijn vergeten. Saillant detail is dat we al die super kracht vaak slechts gebruiken om vogels richting varkens te schieten in een spelletje Angry Birds. En dat is jammer als je weet wat er tegenwoordig allemaal kan.  

Daarom zetten we hierna alle mogelijkheden uiteen zodat jouw app concept alle mogelijkheden ten volle kan benutten. In hoofdlijnen kunnen we de sensoren en hun toepassingen verdelen in de categorieën audiovisueel, verbinding, beweging en omgeving.  

AUDIOVISUEEL

Camera
De camera in je smartphone stelt je in staat alles vast te leggen wat in je omgeving gebeurt door middel van foto of video. Maar hij stelt je ook in staat om te communiceren door middel van live video. De camera in je smartphone heeft hele industrieën op zijn kop gezet en nieuwe termen zoals de selfie opgeleverd, dat in 2013 zelfs werd verkozen tot woord van het jaar.

Maar de camera is ook een moderne scanner waarmee we documenten, QR codes of barcodes scannen. Daarnaast doet de bijbehorende flitser vaak dienst als zaklamp en kunnen we door een slimme samenwerking met de camera er zelfs de hartslag in onze vingertop mee registreren. 

Microfoon
De microfoon was vroeger een essentieel onderdeel van onze mobiel omdat we er toen alleen mee belden. Maar tegenwoordig wordt de microfoon voor vele andere toepassingen ingezet. Spraakcommando’s zijn daarvan een voorbeeld. De swipe and click navigatie wordt steeds meer vervangen door spraak assistenten zoals Siri. Vooral handig op momenten dat je de handen even niet vrij hebt.

Maar de microfoon biedt ook mogelijkheden om omgevingsgeluid te registreren. Denk daarbij bijvoorbeeld aan decibelmeters of sleep monitoring tools die met behulp van de microfoon registreren of je goed slaapt en niet te veel snurkt in de nacht. 

VERBINDING

Wifi
Is er hier wifi? Waarschijnlijk een van de meeste gestelde vragen als we tegenwoordig op een nieuwe locatie arriveren. Sterker nog, het speelt zelfs een belangrijke rol bij het kiezen van een vakantiebestemming. Wifi moet er zijn omdat het ons in staat stelt om op een goedkope manier in contact te blijven met onze familie en vrienden.

3G - 4G
Mobiele verbindingen worden steeds sneller. Daarnaast worden databundels ruimer en zijn de exorbitante roaming kosten in Europa na de zomer van 2017 verleden tijd.  Waarschijnlijk kunnen we in 2020 zelfs profiteren van 5G netwerken waarmee snelheden van 1Gbps (Gigabit per seconde) gehaald worden. Dat is sneller dan vaste verbindingen op dit moment zijn.  

GPS
Met het Global Positioning System (GPS) kunnen we onze positie bepalen. Feitelijk is het geen echte verbinding omdat het bij GPS om eenrichtingsverkeer gaat. Onze smartphone bepaalt zijn positie op aarde door gebruik te maken van een systeem van minimaal 24 satellieten die in zes vaste banen, in een vaste tijd rond de aarde draaien en elk een eigen signaal uitzenden. De nauwkeurigheid van de plaatsbepaling varieert, afhankelijk van het systeem en de omstandigheden.

In de praktijk is de nauwkeurigheid in het open veld tussen de drie en vijf meter. Dan zijn de ontvangstcondities namelijk optimaal. In een bebouwd gebied kan de nauwkeurigheid teruglopen tot tien of twintig meter. In zeer smalle straten of binnenshuis kan de GPS ontvangst aanzienlijk slechter zijn of zelfs wegvallen. De nauwkeurigheid van GPS leunt namelijk sterk op een direct zicht op de satellieten. In principe zijn er drie nodig voor een plaatsbepaling, maar een vierde is nodig voor een nauwkeurigheid tot op enkele meters. 

Zowel Android als Apple smartphones gebruiken naast GPS ook de afstand tot bekende Wifi netwerken en GSM masten om de nauwkeurigheid van de plaatsbepaling te verbeteren. Ontwikkelaars hebben toegang tot deze opties om een goede plaatsbepaling te garanderen. 

Bluetooth
Bluetooth stelt ons in staat om de smartphone te verbinden met andere hardware en apparaten in de directe omgeving. Het effectieve bereik is daarbij meestal beperkt tot enkele tientallen meters en daarnaast afhankelijk van het vermogen van het apparaat. Bluetooth wordt meestal gebruikt voor een draadloze verbinding met bijvoorbeeld audio apparatuur, printers of smartwatches. 

Meer dan de helft van de gebruikers (57%) zet de Bluetooth verbinding regelmatig uit om de batterij van de smartphone te sparen.  Ook GPS (50%) en Wifi (25%) worden om die reden vaak tijdelijk uitgezet.  

NFC
Near Field Communication (NFC) is ook een draadloze communicatiemethode, die zoals de naam het al zegt, alleen op een zeer korte afstand werkt (10 centimeter). Apparaten die een NFC chip bevatten kunnen informatie uitwisselen. Bankpassen, Ov-kaarten en ook smartphones kunnen daarom via NFC draadloos transacties uitvoeren. 

NFC is bruikbaar in de meeste Android toestellen. Helaas is dat nog niet het geval voor Apple smartphones. Nieuwe iPhones en iPads hebben wel een NFC chip aan boord, maar die kan maar voor één toepassing worden ingezet. Andere toepassingen dan het contactloos betalen via Apple Pay blokkeert Apple voor ontwikkelaars. Het bedrijf zet daarmee een belangrijke rem op de definitieve doorbraak van NFC voor app toepassingen.      

Infrarood
De bekendste toepassing van infrarood is de communicatie tussen afstandsbediening en televisie. Infrarood maakt zappen mogelijk. Infrarood vereist wel een directe zichtlijn op het aan te sturen apparaat. Denk daarbij niet alleen aan televisies, maar ook aan computers, beamers, verlichting, airconditioning, deurvergrendeling of domotica apparaten.

Communicatie tussen twee apparaten is mogelijk als beiden hetzelfde protocol volgen. In principe kan een smartphone met infrarood fungeren als een universele afstandsbediening voor alle denkbare apparaten. Helaas beperkt de toepassing van infrarood zich wederom tot Android smartphones, omdat Apple tot op heden geen infrarood hardware heeft opgenomen in haar smartphones.

Beacons
Beacons of iBeacons zijn in de basis niks meer of minder dan kleine bluetooth zenders. De basis is een Bluetooth Low Energy (BLE) chip, een batterij en een omhulsel. Ieder Beacon heeft een uniek nummer dat continue via bluetooth wordt uitgezonden. Een smartphone kan dit signaal weer oppikken. Door een locatie te voorzien van meerdere Beacons weet je waar iemand zich bevindt ten opzichte van het apparaat. iBeacons kun je dus zien als een methode van indoor positie bepaling. Juist daar waar GPS wat minder bruikbaar is. 

Apple heeft de technologie omarmd als een alternatief voor NFC. In vergelijking met NFC is de reikwijdte van de Beacons een belangrijk voordeel. NFC haalt slechts enkele tientallen centimeters. Beacons reiken tot wel 70 meter. Daarnaast zijn ze waterdicht en je plaatst ze waar je maar wilt. Er is geen ingewikkeld installatie proces voor nodig. 

De echte kracht van iBeacons komt duidelijk naar voren als je ze combineert met apps op een smartphone. iBeacons werken zowel in combinatie met Android als Apple toestellen. De smartphone weet wie je bent en via de iBeacons weet de app ook waar je bent. 

Allerlei contextuele diensten en notificaties kunnen met die wetenschap worden ontwikkeld. Denk daarbij bijvoorbeeld aan:

• Indoor plaatsbepaling en navigatie
• Sales promotion (in-store promotie)
• Loyalty (klantenkaarten)
• Toegangscontrole (alternatief voor toegangspassen)
• Transacties (contactloos betalen)

BEWEGING

Kompas (magnetometer)
Een smartphone weet in welke richting je beweegt. Het bevat namelijk een digitaal kompas. Die werkt op basis van een magnetometer of ook wel geomagnetische sensor genoemd. Dit is een kleine chip in de smartphone die magnetisme in meerdere richtingen kan meten. Net als een traditioneel kompas met een naald weet je smartphone dus altijd waar het noorden, oosten, zuiden en westen is.

De magnetometer wordt ook voor andere toepassingen gebruikt dan het kompas. Zo bevatten VR apparaten vaak een magnetische besturingsknop. Daarnaast bevatten smartphone en tablet hoezen vaak een kleine magneet. Door het detecteren van deze magneet met de magnetometer wordt het scherm automatisch gedimd als de cover gesloten is. 

De magnetometer kan ook ingezet worden als een soort van metaaldetector, omdat ieder metaal in principe magnetisch geladen is. Deze optie is zeker niet foutloos, maar werkt in open omgevingen waar weinig ander metaal aanwezig is.  

Gyroscoop
Een gyroscoop meet de rotatie van je smartphone op 3 assen (X, Y, Z). Er kan mee worden bepaald in welke stand het apparaat zich bevindt: recht, schuin, liggend, staand. Door de gyroscoop met de accelerometer (zie later) te koppelen, wordt er naast richting ook bewegingssnelheid gemeten. Door hem tot slot met het digitale kompas te combineren, wordt het mogelijk om beweging langs 6 assen te meten en registreren. 

De bekendste toepassing waarbij de gyroscoop wordt ingezet zijn games. Denk maar eens aan race- of shooter games waarbij je de smartphone in allerlei richtingen manoeuvreert. Daarnaast gebruiken allerlei activity trackers en bewegingsapps de gyroscoop. Ook voor zoiets simpels als een waterpas app is deze sensor onmisbaar. Je kunt er namelijk ook de hoeken van voorwerpen in je omgeving mee meten en zodoende bepalen of dat schilderij aan de muur echt recht hangt. 

Versnellingsmeter (accelerometer)
De accelerometer met de kracht van een versnelling in een bepaalde richting (X, Y, Z). Denk bij toepassingen van de versnellingsmeter maar eens aan de WII controller. Dat is de meest eenvoudige uitleg van hoe de sensor werkt. Simpel gezegd is het een bewegingsmeter. Hij kan bijvoorbeeld het schudden, trillen of kantelen van een toestel vaststellen. 

Een gyroscoop bepaalt alleen de stand waarin de smartphone zich bevindt, de versnellingsmeter meet de kracht van de eventuele beweging die er mee gepaard gaat. Veel stappentellers kunnen niet zonder de accelerometer in je smartphone. Met de sensor kun je daarnaast G-krachten registreren, aardbevingen detecteren maar ook de versnelling van een optrekkende auto meten. 

OMGEVING 

Je smartphone registreert veel meer van wat er in de omgeving gebeurt dan veel mensen weten. Niet alleen de beelden en geluiden. Wist je dat de smartphone vaak ook een modern weerstation is, lichtsterktes kan meten en objecten in de buurt van het scherm waarneemt? 

Temperatuur
Meten van de omgevingstemperatuur in graden. 

Barometer (Luchtdruk)
De luchtdruk wordt gemeten meten in hPa of mbar. Daarmee fungeert de smartphone als een barometer maar kan deze ook hoogteverschillen meten. 

Vochtigheid
De relatieve luchtvochtigheid wordt gemeten in een percentage.

Omgevingslichtsensor
Meet de hoeveelheid licht (lux) in de omgeving. De smartphone weet daardoor of het licht of donker is. Een veelgebruikte toepassing is het automatisch aanpassen van de helderheid van het smartphone scherm op het omgevingslicht. Maar omdat de sensor ook de RGB waarden van het licht kan meten, kunnen zelfs de kleuren op je scherm worden afgestemd op het type omgevingslicht.

Nabijheidssensor (Hall sensor)
Kan worden gebruikt om de afstand te meten van een object ten opzichte van de voorkant van het scherm. Wordt bijvoorbeeld gebruikt om te meten of je de smartphone tegen je oor houdt. Het scherm dimt dan automatisch zodat je niet per ongeluk allerlei toetsen indrukt.

OVERIG

Vingerafdruksensor
Leg een vinger op deze sensor en de telefoon herkent je aan je vingerafdruk. Niet alleen smartphones maar ook nieuwe laptops worden steeds vaker met deze vorm van beveiliging uitgerust. Veel gemakkelijk voor de gebruiker natuurlijk dan het intikken van een code of wachtwoord. Die beveiligingsmechanismen blijven in de achtergrond wel bestaan als alternatief voor het geval de vingerafdruk sensor niet werkt. 

3Dtouch
De iPhone 6S was de eerste smartphone met een drukgevoelig scherm. Met het zogeheten 3Dtouch kunnen afhankelijk van de uitgeoefende druk op het scherm acties worden uitgevoerd. Het scherm kan drie verschillende niveaus registreren: een tik, een zachte druk en een stevige druk.  

Een tik opent een app, een zachte druk biedt de optie om een app te verwijderen en een stevige druk opent een submenu met veelgebruikte functies binnen de app. Dat menu is te vergelijken met de functie van een rechtermuisknop.  

Hartslag
Sommige Samsung smartphones en daarnaast veel smartwatches zijn uitgerust met een hartslag sensor. Deze sensor licht je huid op met een led of infrarood lampje en monitort visuele veranderingen op basis van je bloedcirculatie. Met een camera of fotodiode kan dit verschil gemeten worden. Als je hart klopt, stroomt er namelijk iets meer bloed. Tussen de slagen door is dat wat minder.  

Het aantal slagen per minuut en de variatie (HRV) tussen deze hartslagen zijn een goede indicator voor conditie, stressniveau en de mate van herstel tussen trainingen. Over het algemeen zijn metingen met een professionele borstband wel betrouwbaarder, vandaar dat die in sport- en medische kringen meer gangbaar is. 

Status batterij, wifi & mobiele netwerk
Dit zijn geen echte sensoren, maar het is voor een app ontwikkelaar wel mogelijk om de status van de batterij, wifi en het mobiele netwerk uit te lezen. Zo kun je een waarschuwing tonen als er geen verbinding is of data lokaal opslaan totdat er weer bereik is. Ook is het mogelijk om taken die veel van de batterij vragen tijdelijk op te schorten als deze onvoldoende is opgeladen. Apps die de batterij leegslurpen van een smartphone behoren namelijk tot één van de belangrijkste frustraties van gebruikers.