Hvordan sensorene inne i fitness tracker fungerer

For bare et par år siden var treningsarmbånd i utgangspunktet glorifiserte skrittellere som ble brukt på håndleddet. Nå gjør de alt fra å måle pulsen din på løpetur til å advare deg om å komme deg ut av solen. Og de er overalt. Alle selskaper fra Fitbit til Jawbone og Microsoft lager et ganske avansert stykke håndleddsbåret teknologi nå – alt med løftet om bedre helse.

Men hva er det i disse tingene?

Selv om treningsbånd er ganske enkle sammenlignet med fullverdige smartklokker, har et økende antall sensorer stappfulle inni dem gjort dem til komplekse laboratorier på håndleddet ditt. For eksempel annonserer Microsofts Band 10 forskjellige sensorer i den lille pakken. Med forventningene høyere enn noen gang, blir band veldig tekniske og kompliserte å konkurrere.

Dette er sensorene inni, som får det til å skje.

Akselerometre

Den vanligste og grunnleggende trackeren inkludert er akselerometeret. Den kan brukes til flere ting, men blir vanligvis satt i gang med å telle trinn. Ved å måle orientering og akselerasjonskraft kan de bestemme om enheten er horisontal eller vertikal, og om den beveger seg eller ikke.

Ikke alle akselerometre er skapt like. Du finner både digitale og analoge, forskjellige følsomheter og forskjellige antall akser. De helt grunnleggende vil kun ha to akser, mens tre-akse sensorer kan måle sin posisjon i tre dimensjoner. På dette tidspunktet bruker de fleste treningssporere ganske avanserte akselerometre for økt nøyaktighet.

GPS

GPS er flere tiår gammel teknologi, men utseendet i treningsband er relativt nytt fordi sjetonger blir mer effektive — ingen vil ha et stort bånd på håndleddet for å få plass til en gigant batteri.

Det globale posisjoneringssystemet a består av et nettverk av totalt 29 satellitter som kretser rundt jorden - hvor som helst bør en person være innenfor rekkevidde av fire satellitter som trengs for å finne en nøyaktig plassering.

GPS-mottakeren mottar et høyfrekvent radiosignal med lav effekt fra satellittene. Tiden det tar for et signal å nå håndleddet ditt kan oversettes til avstanden din fra satellitten, som kan oversettes til nøyaktige koordinater med data fra nok satellitter. GPS-brikker fortsetter å bli bedre til å håndtere batteribruk, men GPS er fortsatt ganske strømkrevende sammenlignet med andre sensorer.

I motsetning til enkel skritttelling, lar GPS løpere, turgåere og syklister enkelt kartlegge treningen og analysere terrenget der de trente.

Optiske pulsmålere

I motsetning til EKG en lege kan bruke for å måle pulsen din, måler en optisk pulsmåler pulsen ved hjelp av lys. En LED lyser gjennom huden, og en optisk sensor undersøker lyset som spretter tilbake. Siden blod absorberer mer lys, kan svingninger i lysnivå oversettes til hjertefrekvens - en prosess som kalles fotopletysmografi.

For øyeblikket er det ikke så nøyaktig å bruke en optisk pulsmåler på håndleddet som å bruke en på fingertuppen eller på brystet. De brystbårne modellene etterligner nærmere en EKG-maskin.

Det er også mange nyanser til fotopletysmografi, så det blir mer variasjon fra merke til merke. For eksempel må hvert bånd kompensere for hudtonen. Til tross for noen høye produsenter, kan nøyaktigheten av resultatene variere betydelig. Disse er ikke for profesjonelle idrettsutøvere, de er mer brukt for generell hjertefrekvensveiledning - spesielt de håndleddsbårne typene.

Galvanisk hudresponssensor

Galvaniske hudresponssensorer måler hudens elektriske tilkobling. Når indre eller ytre krefter forårsaker opphisselse - av noe slag - blir huden en bedre leder av elektrisitet. I hovedsak, når du begynner å svette, enten fra trening eller noe annet, vil bandet kunne overvåke det.

Å oppdage når noen svetter gir programvaren mer informasjon om hva en bruker gjør, noe som muliggjør bedre helsesporing. Å være i stand til å korrelere aktivitetsnivået med en annen kilde enn bare tyngdekraften fra akselerometeret, lar disse programmene ta på seg en mer trener-lignende rolle – og anbefaler spesifikke øvelser og nivåer av anstrengelse.

Termometre

Selv et grunnleggende termometer kan gi verdifull informasjon i form av hudtemperaturen din. Økende hudtemperatur kan indikere for et treningsbånd at du anstrenger deg, eller hvis pulsen ikke øker tilsvarende, at du kanskje blir syk.

Sensorer for omgivelseslys

Sensorer for omgivelseslys er rundt oss. For eksempel ber en telefonen din dimme skjermen om natten og gjøre den lysere i solen. En treningsmåler bruker den til samme formål, og for å oppdage tidspunktet på dagen.

Slik en omgivelseslyssensor fungerer, er lysspekteret innsnevret slik at bare former for lys som er synlig for det menneskelige øyet oppdages. Det lyset blir oversatt til et digitalt signal og matet til prosessoren inne i båndet.

UV-sensorer

Men hva med andre former for lys? I stedet for å fortelle treningsbåndet ditt hvor lyst det er rundt deg, forteller UV-sensorer det når du kan absorbere skadelig UV-stråling – vanligvis fra solen. Programvare sammenligner disse dataene med verdiene som er anerkjent av forskere som skadelige, og varmer deg til å komme deg ut av solen hvis du sannsynligvis brenner deg.

Bioimpedanssensorer

Jawbones nye UP3-armbånd bruker en enkelt bioimpedenssensor for å dekke tre baser: hjertefrekvens, respirasjonsfrekvens og galvanisk hudrespons. I følge selskapets egen blogg post som forklarer teknologien: "Sensoren måler svært små impedansendringer i kroppen din. For hjertefrekvens måler vi impedansendringene som skapes av volumet av blod som strømmer i ulnar- og radialarteriene."

Den samme sensoren, som bæres rundt håndleddet, vil også kunne fortelle respirasjon og hydrering ved å se på beregninger som oksygen i blodet. Den gjør dette ved å bruke fire elektroder som driver en liten bit elektrisk energi til hverandre, og deretter måle resultatene.

Konklusjon

Disse sensorene kan gi et treningsbånd med massevis av data om puls, kroppstemperatur og til og med høyde, men det er ikke mye verdt uten programvare for å oversette det til nyttige råd. Fra å forutse sykdom til å anspore deg til mer trening i morgen, det er alle disse sensorene som fungerer sammen som virkelig gir et klart bilde av helsen din i dag, og hva du kan gjøre for å forbedre den i morgen.

Redaktørenes anbefalinger

• Xiaomis Mi Smart Band 4 er et ønskelig, billig treningsbånd/smartklokke-massh-up
• De beste billige treningssporerne i 2019
• Fitbits nye treningssporer er den billigste, men du kan ikke kjøpe den selv