Die besten Physik-Multisensor-Apps für Android und iOS
Aktuelle Smartphones sind viel näher an Mr. Spocks Tricoder, als man meint. Mit den richtigen Apps gelingen viele Messungen schon heute.
- Dr. Hans-Peter Schüler
Ein aktuelles Smartphone enthält jede Menge Sensoren. Einige Fühler dürfte man kennen, etwa die Fotozelle für die Helligkeitsanpassung des Displays und den Lagesensor fürs automatische Drehen der Anzeige. Aber wussten Sie, dass manche Handys auch Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und magnetische Feldstärke in der Umgebung messen können? In den App Stores von Apple und Google tummeln sich zahllose Apps, mit denen sich die Smartphone-üblichen Sensoren abfragen lassen. Wir wollten wissen, was man von diesen Multisensor-Apps erwarten darf, und stellen sieben Exemplare vor.
Beschleunigungs- und Lagesensoren
Mit einer Federwaage unterscheidet ein Handy zwischen oben und unten: Ein kleines Gewicht ist innerhalb eines Mikrochips so gelagert, dass es sich gegen eine Federkraft in einer Richtung bewegen kann. Unmittelbar daneben liegt eine fixe Leiterbahn, die zusammen mit dem Gewicht so verdrahtet ist, dass beide zusammen den Kondensator eines RC-Glieds bilden. Bewegt man das Handy, bewegt sich unter dem Einfluss der Beschleunigung auch das Gewicht und verändert die Kapazität des Kondensators. Das lässt sich über den Wechselstrom-Widerstand des RC-Glieds messen. Durch drei derartige Sensoren lassen sich die Kräfte in X-, Y- und Z-Richtung verfolgen. Die Vektorsumme der drei Komponenten ergibt dann die exakte Lotrechte, wenn das Handy nicht bewegt wird. Ansonsten gibt der Sensor anhand der gemessenen Kräfte Aufschluss über die zugehörigen Beschleunigungskomponenten. Außerdem taugt das Handy als Schwingungsmesser, wenn es die Beschleunigungswerte im zeitlichen Verlauf auswertet.
In einem Mikrochip-Accelerometer bilden die elastisch gelagerte blaue und die fixe grüne Komponente einen Kondensator, dessen Kapazität sich bei mechanischer Beschleunigung des Chips ändert.
Wie genau die Sensoren der drei Dimensionen aufeinander abgestimmt sind, lässt sich abschätzen, wenn man die Lage-Anzeige des Handys in unterschiedlichen Ausrichtungen mit der einer physischen Wasserwaage vergleicht. Wir fanden dabei in keinem Fall Abweichungen zwischen Handy und Wasserwaage. Genau so wie der auch als Accelerometer bezeichnete lineare Beschleunigungsmesser funktioniert das Gyrometer zum Messen von Winkelbeschleunigungen – nur dass dabei in jeder Ebene kein linear verschiebbares Element zum Einsatz kommt, sondern ein drehbares ähnlich der Unruh einer mechanischen Uhr.
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