Kiểm tra cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận hỏng theo những cách tinh vi: một lớp dầu mỏng, miếng dán màn hình lệch hoặc lỗi tái hiệu chuẩn có thể khiến màn hình đen kịt trong cuộc gọi hoặc từ chối bật. Việc kiểm tra xác nhận cảm biến chỉ nhìn thấy vật khi chúng gần, bỏ qua ánh sáng môi trường đúng cách và tạo chuyển tiếp gần/xa sạch thay vì rung động. Thợ sửa thường cần xác minh tiệm cận sau khi thay màn hình vì lỗ kim IR phải căn chỉnh hoàn hảo với khe dưới màn hình. Nhà phát triển ứng dụng cũng thử nghiệm các trường hợp biên — vật tối vs sáng phản chiếu IR rất khác, và một số bề mặt đen mờ đăng ký là xa ngay cả khi chạm màn hình.

Trên Android, Sensor.TYPE_PROXIMITY trả về centimet, nhưng nhiều điện thoại chỉ báo cáo hai giá trị: 0 cm (gần, màn hình bị chặn) và phạm vi tối đa của cảm biến (thường 5–8 cm = xa). API W3C ProximitySensor hiển thị một giá trị liên tục theo centimet cùng với hằng số phạm vi min và max. Trên iOS, trạng thái tiệm cận chỉ được hiển thị dưới dạng boolean (true/false) thông qua UIDevice.proximityState — không có số đo khoảng cách liên tục có sẵn cho ứng dụng web. Thay đổi độ sáng cũng có thể được báo cáo dưới dạng lux từ một cảm biến ánh sáng môi trường cùng vị trí, nhưng đó là một API riêng biệt. Luôn kiểm tra sensor.max để biết phạm vi hiệu quả — bất cứ thứ gì vượt quá trả về max.

Cảm biến tiệm cận dựa vào phản xạ quang học của ánh sáng IR, nên bất kỳ vật nào hấp thụ IR — vải đen, tóc tối, vỏ điện thoại mờ — phản hồi rất ít tín hiệu và đăng ký là xa. Vật sáng hoặc bóng phản chiếu mạnh và kích hoạt trạng thái gần dễ dàng. Đây là giới hạn cơ bản của cảm biến dựa trên IR. Một số điện thoại cao cấp dùng chip thời gian bay (ToF) đo thời gian bay khứ hồi thực tế của xung IR, cho khoảng cách chính xác bất kể màu bề mặt. Chip ToF cũng ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời môi trường. Nếu cảm biến của bạn có vẻ bỏ qua tóc tối của bạn trong cuộc gọi, đó là hành vi bình thường cho thiết kế dựa trên phản xạ — thử đặt điện thoại khác cách trên tai.

Ánh sáng mặt trời sáng chứa lượng lớn năng lượng IR trong cùng dải với LED của cảm biến, sẽ làm bão hòa photodiode và làm nó nhầm lẫn. Chip tiệm cận hiện đại giải quyết điều này bằng phát hiện đồng bộ: LED xung ở tần số đã biết (thường 100 Hz) và photodiode chỉ giải điều chế năng lượng tín hiệu ở tần số đó, từ chối IR môi trường ổn định. Một số chip cũng dùng bộ lọc thông dải quang học hẹp tập trung ở 940 nm để chặn ánh sáng mặt trời nhìn thấy và gần-IR. Nếu bạn mang điện thoại ra ngoài vào ngày nắng và cảm biến tiệm cận ngừng hoạt động, chip có khả năng đã hết phạm vi động. Đặt lại bằng cách che cảm biến ngắn gọn, sau đó bỏ che — hầu hết chip tự động hiệu chuẩn đường cơ sở môi trường tại điểm đó.

Hầu hết cảm biến tiệm cận tiêu dùng phát ở 940 nm (một số ở 850 nm). Bước sóng 940 nm có hai lợi thế quan trọng. Thứ nhất, nó nằm trong một vùng lõm hẹp trong phổ mặt trời nơi hơi nước khí quyển hấp thụ ánh sáng mặt trời, giảm nhiễu nền ngoài trời. Thứ hai, nó xa ánh sáng nhìn thấy (380–700 nm) nên người dùng không thấy ánh sáng đỏ trên điện thoại mặc dù LED đang xung liên tục. Đánh đổi là photodiode silicon có độ nhạy hơi thấp hơn ở 940 nm so với 850 nm, đòi hỏi nhiều công suất LED hơn. Chip ToF như STM VL53L0 dùng 940 nm xung ở khoảng dưới-nano giây. LED IR chỉ tiêu thụ microampe nên tác động pin không đáng kể.

Hai API liên quan. Các DeviceProximityEvent và UserProximityEvent kế thừa được W3C chuẩn hóa vào năm 2012 nhưng đã bị xóa khỏi hầu hết trình duyệt do lo ngại về quyền riêng tư (chúng có thể nhận dạng người dùng theo hình dạng tai và khoảng cách đầu). Generic Sensor API mới hơn hiển thị ProximitySensor, nhưng hỗ trợ bị giới hạn — hiện chỉ Chromium với cờ Generic Sensor được bật. Trên iOS, không có API tiệm cận nào được hiển thị cho web; ứng dụng gốc dùng UIDevice.proximityMonitoringEnabled. Công cụ này dùng phát hiện tính năng: nó thử Generic Sensor trước, lùi về DeviceProximityEvent nếu có sẵn, và nếu không hiển thị thông báo 'không được hỗ trợ' duyên dáng. API Permissions cũng kiểm soát quyền truy cập trên Chromium.

Chip tiệm cận tiêu dùng (AMS TMD2725, STM VL6180X, Vishay VCNL4040) được đặc trưng bởi phạm vi phát hiện (thường 5–100 mm cho phản xạ, lên đến 200 cm cho ToF), bước sóng (850 hoặc 940 nm), từ chối ánh sáng môi trường (chỉ định là μW/cm² của IR đồng phát), thời gian phản hồi (50–200 ms), và trường nhìn góc (15–30°). IEC 60825 định nghĩa phân loại an toàn mắt cho LED IR — gần như tất cả cảm biến điện thoại là Loại 1 (an toàn cho mắt trong mọi điều kiện). ISO 13628 bao gồm thử nghiệm cảm biến tiệm cận trong môi trường công nghiệp. Đối với chip ToF, tiêu chuẩn an toàn laser ANSI Z136.1 đặt giới hạn phơi nhiễm; bộ phát ToF tiêu dùng hoạt động dưới các ngưỡng này. LED IR của chip cũng tiêu thụ dòng tối thiểu (~10 mA xung) nên tác động pin không đáng kể.