Архив Галактики

Исследования с использованием датчиков мобильных устройств

Web-сервисы и не только... Путевые заметки Баданова / 04.06.2016

Работа с мобильными приложениями, использующими различные датчики, позволяет получить достаточно точные данные для проведения школьных исследований. Для работы возможно использование одного мобильного устройства или просто распределить выбор инструментов среди членов исследовательской команды по направлениям возможного использования мобильного устройства с теми или иными датчиками. Использование мобильных устройств может быть только частью проекта.

Начало в посте «Смартфон - ваша мобильная исследовательская лаборатория»

Датчик звука
Например, в недавно прошедшей акции "Аудио-карта родной природы. Весна" можно было дополнительно добавить в отчёт некоторые произвольные данные. О них несколько неявно прозвучало в постах и комментариях, что городской шум, шум леса может быть помехой в записи и распознавании солиста. Так вот с помощью мобильного устройства можно измерить фоновый шум и измерить уровень звука голоса птицы. Я попробовал это сделать. Для этого воспользовался бесплатным мобильным приложением Android Sensor Box, которое авторы позиционируют как инструмент для тестирования работы встроенных датчиков мобильного устройства. Но использование кнопки «датчик звука» позволяет оценить уровень фонового шума и пиковые значения при пении птиц или иных звуков. Причем приложение рисует график. А данные с экрана мобильного устройства можно легко получить, сделав скриншот.

Для создания скриншотов используется комбинация клавиш «Включить» и «Убавить звук». Для этого их нужно одновременно нажать и зафиксировать на 1-2 сек. После этого изображение с копией экрана будет сохранено в галерее мобильного устройства.



Пик получился на значении около 85 дб., при среднем значении фонового шума около 40дб. А если бы я замерил голос вороны (есть такой эпизод в отчетах), когда она отпугивала от своего птенца прохожих, то здесь данные просто зашкалили бы. Просто как то не пришло в голову в тот момент это сделать.

Интересные опыты можно провести при изучении качества звукопоглощения различными материалами.
Еще датчик звука с этим приложением можно попробовать использовать и в летнем лагере. Можно измерить фоновый шум в столовой, на концертной площадке, во время отбоя и т.д. Здесь можно пофантазировать. Может появиться желание провести конкурс на самый громкий крик, хлопок в ладоши. Или в ситуации, когда состязаются две или несколько команд и зрители голосуют за своих, то мобильное устройство беспристрастно поможет измерить энтузиазм болельщиков.

Я воспользовался одним мобильным приложением для работы с датчиком звука, но их разработано множество (многие инструменты на русском языке и бесплатны для использования). Для того, чтобы выяснить какие мобильные приложения работают с датчиком звука достаточно в поисковой строке Android Play Market написать sound sensor, то на экране появится список приложений.




Инструкция по работе с мобильным приложением Android Sensor Box доступна здесь.

Теперь посмотрим, что можно исследовать с помощью датчика света.
Для проведения исследований воспользовался бесплатным мобильным приложением Android Sensor Box. Самое простое, что напрашивается - это определить уровень освещенности в различных помещениях и найти самое плохо освещённое место. В образовательной организации таким образом можно оценить выполнены ли требования САНПИН по уровню освещённости. А дома оценить уровень комфортности освещения в различных помещениях. Понятно, что эти данные приблизительные, но достаточно точные. Сравнивал показания смартфона с сертифицированным прибором при проведении исследования специалистами. Разница некоторая есть, но в совершенно незначительная.



При попытке измерить уровень на улице, обнаружилось, что датчик света, который установлен в моём смартфоне не позволяет этого сделать. Так как у него есть предельный уровень, который легко достижим в солнечную погоду. При измерениях в пасмурную погоду удалось получить требуемые показания.

В качестве исследований можно выбрать следующее:
• Измерение потерь при использовании различных фильтров и парниковых укрывных материалов.
• Измерение потерь при отражении света от зеркала, металла…
• Измерение уровня освещения для работы с рассадой, растениями
• Измерение уровня свечения экрана, телевизора…
• Измерение уровня освещения при использовании разного типа осветительных приборов на контрольном расстоянии
• И многое другое.

Для того, чтобы выяснить какие ещё мобильные приложения работают с датчиком света в поисковой строке Android Play Market пишем light sensor, и на экране появится список доступных мобильных приложений.



Несмотря на положительный опыт работы с первым мобильным приложением, попробовал воспользоваться еще и Sensors Muiltitool. Получил результаты по показаниям сравнимые с Android Sensor Box .



Появилась возможность копировать и сохранять полученные данные измерений кнопкой мобильного приложения. Мобильное устройство чертит график изменения освещенности. эти возможности могут быть использованы в проведении разнообразных исследований.

И самый распространенный датчик -Акселерометр

Получил довольно длинный список доступных мобильных приложений на Android Play Market. Воспользовался строкой поиска (accelerometer sensor).



Попробовал воспользоваться ещё раз мобильным приложением Sensors Muilitool ( оно в своей работе использует доступные датчики мобильного устройства). Оценил интересную возможность проведения исследований с использованием движения в разных плоскостях и получение результирующих данных. И полученные данные при этом можно сохранять с помощью приложения.



Протестировал еще несколько приложений. Многие мобильные приложения демонстрируют возможность использования мобильного устройства в качестве обычного столярного уровня. Это уже позволяет получить некоторые данные, которые можно использовать в исследовании.



Особенно удобными в проведении исследований и измерений мне показались мобильные приложения, которые позиционируются как измерительные инструменты без упоминания используемых конкретных датчиков. В этих приложениях может использоваться комбинация датчиков. Подробно о мобильном приложении On Protractor, которое оказалось одним из самых простых и надёжных, рассказал в посте "Полезные приложения-инструменты на экране мобильного устройства" . Здесь есть инструкции и примеры использования.

Добавлю ещё несколько вариантов использования датчика Акселерометр.
В мире существует несколько наклонённых сооружений (падающие башни) и с помощью мобильного приложения On Protractor можно провести небольшое исследование. Рядом с Йошкар-Олой (здесь я живу) находится город Казань. В этом городе есть известная во всём мире башня Сююмбике. Она имеет наклон. Воспользовался смартфоном и попробовал измерить угол наклона. Он получился несколько приблизительным. (Из минусов этого приложения, что фоновое изображение, на которое наводится смартфон, не фокусируется и получается расплывчатым)



А если нет рядом такой башни, то наверняка можно встретить наклонённый столб:



Еще можно измерить углы наклона скатных сооружений (крыш).

Есть мобильные приложения использующие этот датчик (а иногда целый комплекс датчиков) для подсчёта шагов, что расширяет возможное применение мобильного устройства не только в проведении исследований (можно попробовать вычислить среднюю длину шага разных людей на заданном расстоянии, скорость движения), но и для поддержания уровня физического здоровья. Есть особенность. Тихий и неспешный ход мобильные приложения могут обработать некорректно, реагируя лишь на средний и быстрый шаг, а также бег. Причина в том, что датчик акселерометр лучше реагирует на быстрые перемещения устройства в пространстве.



Заинтересовало приложение Шагомер (помечено в списке, как установленное). Не часто, но иногда использую, правда, только в личных целях.


Ещё почитать на тематику поста:

"Использование смартфонов и планшетных компьютеров в учебном физическом эксперименте"

Форум в поддержку темы поста здесь.


Успешной работы!