Sådan fungerer sensorerne i fitness-trackeren

For bare et par år siden var fitnessarmbånd dybest set glorificerede skridttællere, der blev båret på dit håndled. Nu gør de alt fra at måle din puls på en løbetur til at advare dig om at komme ud af solen. Og de er overalt. Alle virksomheder fra Fitbit til Jawbone og Microsoft laver et ret avanceret stykke håndledsbåret teknologi nu - alt sammen med løftet om bedre sundhed.

Men hvad er der overhovedet i disse ting?

Selvom fitnessbånd er ret simple sammenlignet med smartwatches, har et stigende antal sensorer, der er proppet inde, forvandlet dem til komplekse laboratorier på dit håndled. For eksempel annoncerer Microsofts Band 10 forskellige sensorer i den lille pakke. Med forventninger højere end nogensinde, bliver bands meget tekniske og komplicerede at konkurrere.

Det er sensorerne indeni, der får det til at ske.

Accelerometre

Den mest almindelige og grundlæggende tracker inkluderet er accelerometeret. Den kan bruges til flere ting, men sættes typisk i gang med at tælle skridt. Ved at måle orientering og accelerationskraft kan de bestemme, om enheden er vandret eller lodret, og om den bevæger sig eller ej.

Ikke alle accelerometre er skabt lige. Du finder både digitale og analoge, forskellige følsomheder og forskellige antal akser. De helt basale vil kun have to akser, mens tre-akse sensorer kan måle deres position i tre dimensioner. På dette tidspunkt bruger de fleste fitness-trackere ret avancerede accelerometre for øget nøjagtighed.

GPS

GPS er årtier gammel teknologi, men dens udseende i fitnessbånd er relativt ny, fordi chips bliver mere effektive - ingen vil have et stort bånd om deres håndled til at rumme en kæmpe batteri.

Det globale positioneringssystem a omfatter et netværk af i alt 29 satellitter, der kredser om Jorden - hvor som helst skal en person være inden for rækkevidde af fire satellitter, der er nødvendige for at lokalisere en nøjagtig placering.

GPS-modtageren modtager et højfrekvent radiosignal med lav effekt fra satellitterne. Den tid, det tager for et signal at nå dit håndled, kan oversættes til din afstand fra satellitten, som kan oversættes til præcise koordinater med data fra nok satellitter. GPS-chips bliver fortsat bedre til at håndtere batteriforbrug, men GPS er stadig ret strømkrævende sammenlignet med andre sensorer.

I modsætning til simpel skridttælling giver GPS løbere, vandrere og cyklister mulighed for nemt at kortlægge deres træning og analysere terrænet, hvor de trænede.

Optiske pulsmålere

I modsætning til det EKG, en læge kan bruge til at måle din puls, måler en optisk pulsmåler din puls ved hjælp af lys. En LED skinner gennem huden, og en optisk sensor undersøger lyset, der hopper tilbage. Da blod absorberer mere lys, kan udsving i lysniveauet oversættes til hjertefrekvens - en proces kaldet fotoplethysmografi.

I øjeblikket er det ikke lige så præcist at bruge en optisk pulsmåler på håndleddet som at bruge en på fingerspidsen eller på brystet. De brystbårne modeller efterligner i højere grad en EKG-maskine.

Der er også mange nuancer til fotopletysmografi, så der vil være mere variation fra mærke til mærke. For eksempel skal hvert bånd kompensere for hudtonen. På trods af nogle høje producenter, kan resultaternes nøjagtighed variere betydeligt. Disse er ikke til professionelle atleter, de er mere brugt til overordnet pulsvejledning - især de håndledsbårne typer.

Galvanisk hudresponssensor

Galvaniske hudresponssensorer måler hudens elektriske forbindelse. Når indre eller ydre kræfter forårsager ophidselse - af enhver art - bliver huden en bedre leder af elektricitet. I det væsentlige, når du begynder at svede, enten fra træning eller noget andet, vil bandet være i stand til at overvåge det.

Registrering, når nogen sveder, giver softwaren flere oplysninger om, hvad en bruger gør, hvilket giver mulighed for bedre helbredssporing. At være i stand til at korrelere aktivitetsniveauet med en anden kilde end blot tyngdekraften fra accelerometeret, giver disse programmer mulighed for at påtage sig en mere træner-lignende rolle - anbefale specifikke øvelser og niveauer af anstrengelse.

Termometre

Selv et grundlæggende termometer kan give værdifuld information i form af din hudtemperatur. Stigende hudtemperatur kan indikere over for et fitnessbånd, at du anstrenger dig, eller hvis din puls ikke stiger tilsvarende, at du måske er ved at blive syg.

Omgivende lyssensorer

Omgivende lyssensorer er overalt omkring os. For eksempel fortæller man din telefon, at den skal dæmpe sin skærm om natten og gøre den lysere i solen. En fitness-tracker bruger den til samme formål og til at registrere tidspunktet på dagen.

Som en sensor for omgivende lys fungerer, er lysspektret indsnævret, så kun former for lys, der er synligt for det menneskelige øje, registreres. Dette lys omsættes til et digitalt signal og føres til processoren inde i båndet.

UV-sensorer

Men hvad med andre former for lys? I stedet for at fortælle dit fitnessbånd, hvor lyst det er omkring dig, fortæller UV-sensorer det, hvornår du muligvis absorberer skadelig UV-stråling - normalt fra solen. Software sammenligner disse data med de værdier, som videnskabsmænd anerkender som skadelige, og varmer dig til at komme ud af solen, hvis du sandsynligvis brænder.

Bioimpedans sensorer

Jawbones nye UP3-armbånd bruger en enkelt bioimpedenssensor til at dække tre baser: hjertefrekvens, respirationsfrekvens og galvanisk hudrespons. Ifølge virksomhedens egen blog stolpe der forklarer teknologien: "Sensoren måler meget små impedansændringer i din krop. For hjertefrekvens måler vi de impedansændringer, der skabes af mængden af ​​blod, der strømmer i arterierne Ulnar og Radial."

Den samme sensor, båret rundt om håndleddet, vil også være i stand til at fortælle vejrtrækning og hydrering ved at se på målinger som ilt i blodet. Det gør den ved at bruge fire elektroder, der driver en lille smule elektrisk energi til hinanden, og derefter måle resultaterne.

Konklusion

Disse sensorer kan give et fitnessbånd en masse data om din puls, kropstemperatur og endda højde, men det er ikke meget værd uden software til at omsætte det til nyttige råd. Fra at forudse sygdom til at anspore dig til mere motion i morgen, det er alle disse sensorer, der virker sammen, der virkelig giver et klart billede af dit helbred i dag, og hvad du kan gøre for at forbedre det i morgen.

Redaktørernes anbefalinger

• Xiaomis Mi Smart Band 4 er et ønskeligt, billigt fitnessbånd/smartwatch-mash-up
• De bedste billige fitness-trackere i 2019
• Fitbits nye fitnesstracker er den billigste, men du kan ikke købe den selv