Как работают датчики внутри фитнес-трекера

Всего пару лет назад фитнес-браслеты представляли собой прославленные счетчики шагов, которые носили на запястье. Теперь они делают все: от измерения частоты пульса во время пробежки до предупреждений о необходимости держаться подальше от солнца. И они повсюду. Каждая компания, от Fitbit до Jawbone и Microsoft, сейчас производит довольно продвинутые технологии для ношения на запястьях — и все это с обещанием улучшения здоровья.

Но что вообще в этих вещах?

Несмотря на то, что фитнес-браслеты довольно просты по сравнению с полноценными умными часами, растущее количество встроенных внутри датчиков превратило их в сложные лаборатории на вашем запястье. Например, Microsoft’s Band рекламирует 10 различных датчиков в крошечной упаковке. Поскольку ожидания выше, чем когда-либо, группы становятся очень техничными, и им становится сложнее соревноваться.

Связанный

  • Удобный для детей фитнес-трекер Fitbit Ace 2 теперь доступен для предварительного заказа
  • Amazon снижает цены на трекеры активности Samsung Gear Fit и Fitbit Alta
  • Amazon снижает цены на фитнес-трекеры Fitbit к новому году

Это внутренние датчики, благодаря которым это происходит.

Акселерометры

Наиболее распространенным и базовым трекером является акселерометр. Его можно использовать для разных целей, но обычно его используют для подсчета шагов. Измеряя ориентацию и силу ускорения, они могут определить, находится ли устройство горизонтально или вертикально, а также движется оно или нет.

Рекомендуемые видео

Не все акселерометры одинаковы. Вы найдете как цифровые, так и аналоговые, с разной чувствительностью и разным количеством осей. Самые базовые из них будут иметь только две оси, тогда как трехосные датчики могут измерять свое положение в трех измерениях. На данный момент большинство фитнес-трекеров используют довольно продвинутые акселерометры для повышения точности.

GPS

GPS – технология, созданная десятилетиями, но ее появление в фитнес-браслетах относительно новое, поскольку чипы становятся более эффективными — никому не нужен огромный ремешок на запястье, на котором можно разместить гигантский аккумулятор.

GPS по-прежнему довольно энергоемкий по сравнению с другими датчиками.

Глобальная система позиционирования включает в себя сеть из 29 спутников, вращающихся вокруг Земли — в любом месте человек должен находиться в радиусе действия четырех спутников, необходимых для определения точного местоположения.

GPS-приемник принимает высокочастотный маломощный радиосигнал со спутников. Время, необходимое сигналу для достижения вашего запястья, можно перевести в расстояние до спутника, которое можно перевести в точные координаты с помощью данных с достаточного количества спутников. Чипы GPS продолжают лучше справляться с расходом заряда батареи, но GPS по-прежнему довольно энергоемок по сравнению с другими датчиками.

В отличие от простого подсчета шагов, GPS позволяет бегунам, пешеходам и велосипедистам легко составлять карту своих тренировок и анализировать местность, по которой они шли.

Оптические пульсометры

В отличие от ЭКГ, который врач может использовать для измерения частоты сердечных сокращений, оптический монитор сердечного ритма измеряет частоту сердечных сокращений с помощью света. Светодиод светит сквозь кожу, а оптический датчик исследует отраженный свет. Поскольку кровь поглощает больше света, колебания уровня света могут быть преобразованы в частоту сердечных сокращений — процесс, называемый фотоплетизмографией.

В настоящее время использование оптического пульсометра на запястье не так точно, как на кончике пальца или на груди. Модели для ношения на груди более точно имитируют аппарат ЭКГ.

Базис Б1
Демонтаж базиса B1 (Изображение: iFixit)

Фотоплетизмография также имеет множество нюансов, поэтому вариаций от бренда к бренду будет больше. Например, каждая полоса должна компенсировать оттенок кожи. Несмотря на некоторые завышенные требования производителей, точность результатов может существенно различаться. Они не предназначены для профессиональных спортсменов, они больше используются для общего контроля сердечного ритма, особенно для тех, которые носят на запястье.

Датчик кожно-гальванической реакции

Датчики гальванической реакции кожи измеряют электрическую связь кожи. Когда внутренние или внешние силы вызывают возбуждение — любого рода — кожа становится лучшим проводником электричества. По сути, когда вы начинаете потеть, будь то во время тренировки или чего-то еще, браслет сможет это отслеживать.

Светодиод светит сквозь кожу, а оптический датчик исследует отраженный свет.

Обнаружение того, что кто-то потеет, дает программному обеспечению больше информации о том, что делает пользователь, что позволяет лучше отслеживать состояние его здоровья. Будучи в состоянии соотнести уровень активности с другим источником, кроме гравитации, по данным акселерометра, позволяет этим программам взять на себя роль тренера — рекомендовать конкретные упражнения и уровни подготовки. напряжение.

Термометры

Даже простой термометр может предоставить ценную информацию о температуре вашей кожи. Повышение температуры кожи может указывать фитнес-браслету на то, что вы перенапрягаетесь, а если ваш пульс не повышается соответствующим образом, то вы, возможно, заболели.

Датчики внешней освещенности

Датчики внешней освещенности окружают нас повсюду. Например, ваш телефон просит затемнить экран ночью и сделать его ярче на солнце. Фитнес-трекер использует его с той же целью и для определения времени суток.

Samsung Gear Fit
Демонтаж Samsung Gear Fit (Изображение: iFixit)

Принцип работы датчика внешней освещенности заключается в том, что спектр света сужается так, что обнаруживаются только те формы света, которые видимы человеческим глазом. Этот свет преобразуется в цифровой сигнал и подается на процессор внутри диапазона.

УФ-датчики

А как насчет других форм света? Вместо того, чтобы сообщать вашему фитнес-браску, насколько ярко вокруг вас, УФ-датчики сообщают ему, когда вы можете поглощать вредное УФ-излучение – обычно от солнца. Программное обеспечение сравнивает эти данные со значениями, признанными учеными вредными, и согревает вас, чтобы вы убрались на солнце, если есть вероятность обгореть.

Биоимпедансные датчики

В новом браслете UP3 от Jawbone используется один датчик биоимпеданса, который измеряет три показателя: частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и кожно-гальваническую реакцию. По данным собственного блога компании почта объясняя технологию: «Датчик измеряет очень незначительные изменения импеданса внутри вашего тела. Что касается частоты сердечных сокращений, мы измеряем изменения импеданса, вызванные объемом крови, текущей в локтевых и лучевых артериях».

Тот же датчик, который можно носить на запястье, также сможет определять дыхание и гидратацию, анализируя такие показатели, как уровень кислорода в крови. Для этого используются четыре электрода, которые передают друг другу небольшое количество электрической энергии, а затем измеряют результаты.

Заключение

Эти датчики могут предоставить фитнес-браслету массу данных о вашем пульсе, температуре тела и даже высоте, но без программного обеспечения бесполезно превращать эти данные в полезные советы. От прогнозирования болезни до побуждения вас завтра к большему количеству упражнений — все эти датчики работают. вместе, которые действительно дают четкое представление о вашем здоровье сегодня и о том, что вы можете сделать, чтобы его улучшить. завтра.

Рекомендации редакции

  • Mi Smart Band 4 от Xiaomi — это желанная и дешевая смесь фитнес-браслета и умных часов.
  • Лучшие недорогие фитнес-трекеры 2019 года.
  • Новый фитнес-трекер от Fitbit — самый дешевый, но его нельзя купить самостоятельно.