Neben den bekannten Komponenten wie Prozessor und Grafikkarte arbeiten viele kleine Helfer in mobilen Geräten wie Notebooks, Tablets oder Smartphones fast unsichtbar im Hintergrund. Eine zunehmende Anzahl von Sensoren übernehmen immer mehr Kontrollfunktionen und können Automatismen anstoßen, die den Anwendern das Leben leichter machen sollen.
Mit der Einführung der Programmierschnittstelle Windows 7 Sensor API hat Microsoft den Entwicklern weitere Türen zu neuen Anwendungsmöglichkeiten in Verbindung mit Sensoren geöffnet.
Wir stellen Ihnen aktuell verwendete Sensoren vor und beschreiben, für welche Anwendungen sie von den Herstellern verwendet werden.
Accelerometer (Bewegungs-, Beschleunigungssensor)
Der Accelerometer kann bei entsprechender Softwareprogrammierung eine Vielzahl von Anwendungen in einem Gerät übernehmen. Bereit seit einigen Jahren statten manche Hersteller vor allem ihre Business-Notebooks mit Accelerometern aus. Der Sensor soll bei rascher Bewegung, wie zum Beispiel einem Sturz, veranlassen, dass der Lesekopf der Festplatte sofort in einer Parkposition einrastet. So soll der Verlust der Daten verhindert werden.
Richtig bekannt wurde der Accelerometer in der ITK-Branche aber erst mit der Einführung des iPhones und dem anschließenden Start von Windows 7. Smartphones und Tablet-PCs kippen, je nachdem, ob der Anwender das Gerät im Quer- oder Längsformat hält, die Bildschirmdarstellung in die richtige Lage. Vor allem Geräte mit E-Book-Reader profitieren von dieser Möglichkeit.
Manche Geräte lassen sich in begrenztem Umfang sogar programmtechnisch durch Neigen oder Kippen bedienen. So kann zum Beispiel bei der neuen "Vaio P-Serie" durch Neigen des Geräts nach rechts oder links im Browser nach vorne oder zurückgeblättert werden.
Feuchtigkeitsmesser
Feuchtigkeit und Nässe sind die natürlichen Feinde aller elektronischen Geräte. Schüttet ein Nutzer ein Glas Wasser über seine PC-Tastatur, wird sie ausgetauscht. Schüttet er dagegen dieses Wasser über sein offenes Notebook, heißt das in den meisten Fällen das Aus.
Notebooks und Netbooks sind nicht mit Feuchtigkeitsmessern ausgestattet. Jedoch hat Apple dem iPhone einen solchen Sensor spendiert. Für den Hersteller ist der Schuss allerdings nach hinten losgegangen. Denn, wenn die Indikatoren in einem für viele Anwender normalen Betrieb übertrieben reagieren, kann das Gerät nahezu unbrauchbar sein. Geschehen in Asien, wo Apples iPhone mit der 95-prozentigen Luftfeuchtigkeit nicht zurecht kommt und viele Geräte bereits den Geist aufgeben haben.
Fingerprint-Sensor
Vor rund sechs Jahren begannen Notebookhersteller, Zugangsberechtigungen über Biometrie einzuführen. Der Fingerprint-Sensor, der zu diesem Zeitpunkt als wichtiges neues Feature im Markt implementiert wurde, gehört seit einigen Jahren bei vielen Laptops bereits zum Standard der sogenannten Single Sign-On-Technologie.
Am meisten verbreitet ist das Erfassen der spezifischen Fingermerkmale per optischem Sensor. Bei diesem Verfahren wird Licht von einer speziellen Leuchtquelle durch ein Prisma auf die Fingeroberfläche gestreut. Die reflektierten Lichtstrahlen nimmt eine im Gerät integrierte CCD-Kamera auf und verarbeitet die Daten zu einem Schwarzweißbild, das die Besonderheiten des aufgenommenen Profils eines Fingerabdrucks zeigt. Die Auflösung dieser Systeme bestimmen der Sicherheitsgrad und der Verwendungszweck. Bei den kleinen fein strukturierten Fingerkuppen von Kindern wird beispielsweise eine Scantiefe von etwa 1000 dpi empfohlen, bei Erwachsenen genügt bereits eine Auflösung von bis zu 500 dpi.
Kapazitiver Sensor: Bei dieser Methode dient die Oberflächenbeschaffenheit des Fingerabdrucks als Kontakt und entlädt die Kondensatorplatten unterschiedlich. Kapazitive Systeme erfassen mittels einer so genannten Scanplatte, in der sich je nach Ausführung über 100.000 kapazitive Sensorelemente befinden, die Fingeroberfläche. Bei dieser Methode dient die Oberflächenbeschaffenheit des individuellen Fingerabdrucks als Kontakt und entlädt die kleinen Kondensatorelemente unterschiedlich. Die daraus resultierenden Kapazitätsdifferenzen erfasst eine spezielle Elektronik und erzeugt ein Graustufenbild der Fingerrillen. Ähnlich wie das optische System erreicht die kapazitive Methode eine Auflösung von zirka 500 dpi
Der Anwender identifiziert sich per Fingerabdruck üblicherweise bereits im BIOS und setzt damit den Systemstart frei. Weiterhin können Anwendungen oder verschlüsselte Daten per Fingerabdruck freigeschaltet werden. Vergessene Passwörter und zeitraubende Anrufe beim User-Support gehören damit der Vergangenheit an. Der Luxus, nicht für jede Applikation ein Passwort eingeben zu müssen ersetzt aber nach wie vor nicht eine 100-prozentige Sicherheit. Sensible Anwendungen wie Online Banking sollte nach wie vor über Passwörter bedient werden.
GPS-Sensor (Global Positioning System)
GPS hat richtige Bekanntheit im Massenmarkt erst mit der Enführung von Auto-Navigationssystemen erlangt. Mittlerweile werden auch zahlreiche Smartphone-Modelle, Tablet-PCs, Netbooks und Notebooks mit der Technik ausgestattet. Vorwiegender Grund ist das Angebot von zahlreichen Navigationslösungen, die auf diesen Geräten installiert werden können. Vor allem in Smartphones wird das GPS-System auch zur Standortbestimmung des Nutzers verwendet. So können zum Beispiel sich im Umkreis befindliche interessante Gebäude, wie Behörden, Kaufhäuser oder Krankenhäuser angezeigt und im Bedarfsfall der Weg dorthin abgefragt werden.
Alle dazu notwendigen Daten zur Positionsbestimmung und Zeitmessung erhält das System über eine wechselnde Anzahl von rund 30 die Erde umkreisenden Satelliten.
Kamerasensor
Der Name ist Programm, heißt es in diesem Fall. Auch dieser Sensor treibt den Preis eines mobilen Gerätes schon lange nicht mehr in die Höhe. In diesem Segment machten es die PDA- und Handy-Hersteller den Notebook-Herstellern vor. Während der Kamerasensor zu Beginn in Handys und Smartphones für das Knipsen von unbewegten Bildern eingebaut wurde, kamen einige Jahre später zusätzliche Anwendungsmöglichkeit hinzu, die diesem Sensor auch den Weg in größere mobile Geräte wie Netbooks, Notebooks und Tablet-PCs ebneten. Chatrooms, die Zunahme von Social-Media-Plattformen und Web-Konferenzen lieferten stichhaltige Argumente für den Kauf eines Gerätes mit Webcam.
Noch nicht sehr weit verbreitet ist eine weitere Anwendung. Die Möglichkeit, sich per Gesichtserkennung in ein Notebook oder Netbook einzuloggen. Auch diese Authentifizierungssysteme in mobilen Geräten arbeiten mit dem Kamerasensor zusammen. Es werden oft auch die Windows-Authentifikationssysteme unterstütz, wodurch einzelne geschützte Bereiche nur über diese Authentifizierung freigegeben werden können.
Umgebungslichtsensor (ALS)
Der üblicherweise am Rand des Displays eingebaute Umgebungslichtsensor (Ambient Light Sensor) misst die Helligkeit des auf den Monitor einfallenden Lichts. Hat der Anwender die Funktion aktiviert, verringert oder verstärken die Modelle einiger Hersteller, entsprechend den gemessenen Daten, daraufhin die Helligkeit des Displays.
Diese Funktion unterstützt den Anwender dabei, die Akku-Laufzeit noch ein wenig erhöhen, falls das Gerät nicht am Stromnetz angeschlossen ist. Denn vor allem die Monitorbeleuchtung zählt bei Laptops zu den Stromfressern. Bei Geräten, die mit dieser Technologie ausgestattet sind, sollte der Anwender darauf achten, dass der Sensor durch nichts verdeckt wird. So reicht bei einem Smartphone unter Umständen schon die falsche Fingerhaltung beim Telefonieren oder ein Aufkleber am Displayrand eines Notebooks an der falschen Stelle. Bei den meisten mobilen Geräten ist der ALS im Auslieferungszustand deaktiviert und kann durch eine Tastenkombination "scharf"-geschaltet werden.
Mache Hersteller bieten auch eine beleuchtete Tastatur an, deren Leuchtkraft sich am Umgebungslichtsensor orientiert.
Akustiksensor
Foto: Asus
Auch bei diesem Messinstrument ist unschwer zu erraten, dass es sich dabei um ein Mikrofon handeln muss. Je nach Anwendungsszenario sollte bei Notebook & Co. jedoch geprüft werden, ob ein integriertes Mikrofon ausreicht. Beispiele hierfür ist die Nutzung von VoIP-Diensten, die Teilnahme an Online-Konferenzen oder in Chatrooms. Die Akustik kann beim Gesprächspartner manchmal zu Wünschen übrig lassen. Schlechte Tonqualität und Rückkopplungen können eine Unterhaltung unangenehm stören, und ein externes Headset könnte die bessere Wahl sein.
Näherungssensor
Foto: Ronald Wiltscheck
Der Näherungs- oder auch Proximity-Sensor kümmert sich um alles, was mit dem Abstand zu einem mobilen Gerät zu tun hat. So schalten beispielsweise Touchscreens von Smartphones beim Telefonieren ab, wenn das Ohr am Display ist. So wird ein versehentliches Auslösen einer anderen Applikation verhindert. Das Gegenteil, nämlich das Starten eines Vorgangs nutzt zum Beispiel der Navigationsanbieter Navigon. Neue Modelle blenden auf Winkbewegungen vor dem Display entsprechende Anwendungen ein. Eine Berührung des Gehäuserahmens soll automatisch die Sprachsteuerung des Geräts starten.
Auch bei Notebooks lässt sich einstellen, dass sich das Touchpad abschaltet, wenn sich die Finger auf der Tastatur bewegen, um unbeabsichtigte Cursor-Bewegungen zu vermeiden. Weitere praktische Anwendungen finden sich zum Beispiel im Diebstahlschutz oder bei der Objektüberwachung. Eine Software kann in Verbindung mit dem Priximity-Sensor lauten oder über Web-Anbindung auch stillen Alarm geben, sobald jemand in einer voreingestellten Zeit sich einem definierten Radius nähert.
Temperatursensor
Bei, durch die Bauweise im Platz begrenzten, Notebooks Netbooks und Tablet-PCs spielt das Thema Temperatur eine noch wichtigere Rolle, als in Desktop-PCs. Im besten Fall verbaut der Hersteller mehrere Temperatursensoren. Der wichtigste befindet sich im Prozessor. Dieser sorgt nicht nur für eine an die Temperatur angepasste Steuerung des Lüfters. Sollte der Prozessor auf längere Zeit einen eingestellten Hitzegrenzwert überschreiten, regelt er auch das Heruntertakten der CPU und im schlimmsten Fall das völlige Abschalten. Ebenfalls über aufgebrachte Sensoren überwacht, wird die Temperatur des Mainboards.
Der zentrale Lüfter eines Noteboks wird über das BIOS gesteuert, das die Regulierung sowohl über Einzelwerte oder auch über den Gesamtwert alle Sensoren vornimmt. Die Lüfteraktivitäten sind von den Herstellern im Vorfeld auf das entsprechende Gerät bezogen eingestellt und lassen sich im Normalfall vom Anwender nicht ändern. Läuft also der Lüfter eines Notebooks auffällig länger oder häufiger bei gleichgebliebenem Nutzungsverhalten, sollten die entsprechenden Komponenten überprüft werden oder das Notebook generell von Staub befreit werden.
Auch Festplatten verfügen über einen Temperatursensor. Die Sensoren der HDDs lassen sich über SmartTools, auslesen, die im Internet zu finden sind.
Manche Hersteller gönnen ihren Geräten auch einen Temperatursensor in ihren Original-Akkus. Dieser befindet sich in der Ladeelektronik und kappt, sobald ein definierter Grenzwert beim Be- und Entladen des Gerätes überschritten wird, die Zufuhr oder Entladung. Dass nicht alle Notebooks mit dieser Art von Akkus arbeiten, beweisen zahlreich dokumentierte Brände und Explosionen sowie Rückrufaktionen. (bw)