Hur sensorerna inuti fitness tracker fungerar

För bara ett par år sedan var fitnessarmband i princip glorifierade stegräknare som bars på din handled. Nu gör de allt från att mäta din puls på en löprunda till att varna dig för att komma ut ur solen. Och de finns överallt. Alla företag från Fitbit till Jawbone och Microsoft tillverkar en ganska avancerad teknik som bärs på handleden nu – allt med löfte om bättre hälsa.

Men vad finns det i dessa saker egentligen?

Även om träningsband är ganska enkla jämfört med fullskaliga smartklockor, har ett växande antal sensorer fullproppade inuti förvandlat dem till komplexa laborationer på din handled. Till exempel annonserar Microsofts Band 10 olika sensorer i det lilla paketet. Med förväntningarna högre än någonsin blir band väldigt tekniska och komplicerade att tävla.

Relaterad

  • Fitbits barnvänliga Ace 2 fitness tracker är nu tillgänglig för förbeställning
  • Amazon sänker priserna på Samsung Gear Fit och Fitbit Alta aktivitetsspårare
  • Amazon sänker priserna på Fitbit fitness trackers för det nya året

Det här är sensorerna inuti, som får det att hända.

Accelerometrar

Den vanligaste och vanligaste spåraren som ingår är accelerometern. Den kan användas för flera saker, men är vanligtvis satt i arbete med att räkna steg. Genom att mäta orientering och accelerationskraft kan de avgöra om enheten är horisontell eller vertikal och om den rör sig eller inte.

Rekommenderade videor

Alla accelerometrar är inte skapade lika. Du hittar både digitala och analoga, olika känsligheter och olika antal axlar. De mycket grundläggande kommer bara att ha två axlar, medan tre-axliga sensorer kan mäta sin position i tre dimensioner. Vid det här laget använder de flesta träningsspårare ganska avancerade accelerometrar för ökad noggrannhet.

GPS

GPS är decennier gammal teknik, men dess utseende i fitnessband är relativt nytt eftersom chips blir mer effektiva — ingen vill ha ett stort band på handleden för att rymma en jätte batteri.

GPS är fortfarande ganska energikrävande jämfört med andra sensorer.

Det globala positioneringssystemet a består av ett nätverk av totalt 29 satelliter som kretsar runt jorden - var som helst bör en person vara inom räckhåll för fyra satelliter som behövs för att fastställa en exakt plats.

GPS-mottagaren tar emot en högfrekvent radiosignal med låg effekt från satelliterna. Tiden det tar för en signal att nå din handled kan översättas till ditt avstånd från satelliten, vilket kan översättas till exakta koordinater med data från tillräckligt många satelliter. GPS-chips fortsätter att bli bättre på att hantera batterianvändning, men GPS är fortfarande ganska energikrävande jämfört med andra sensorer.

Till skillnad från enkel stegräkning tillåter GPS löpare, vandrare och cyklister att enkelt kartlägga sin träning och analysera terrängen där de cyklade.

Optiska pulsmätare

Till skillnad från det EKG som en läkare kan använda för att mäta din puls, mäter en optisk pulsmätare din puls med hjälp av ljus. En lysdiod lyser genom huden och en optisk sensor undersöker ljuset som studsar tillbaka. Eftersom blod absorberar mer ljus kan fluktuationer i ljusnivån översättas till hjärtfrekvens - en process som kallas fotopletysmografi.

För närvarande är det inte lika exakt att använda en optisk pulsmätare på handleden som att använda en på fingertoppen eller på bröstet. De bröstburna modellerna efterliknar en EKG-maskin närmare.

Grund B1
Grund B1 rivning (Bild: iFixit)

Det finns också många nyanser i fotopletysmografi, så det blir mer variation från märke till märke. Till exempel måste varje band kompensera för hudtonen. Trots vissa höga av tillverkarna kan noggrannheten av resultaten variera avsevärt. Dessa är inte för professionella idrottare, de används mer för övergripande hjärtfrekvensvägledning - särskilt de handledsburna typerna.

Galvanisk hudresponssensor

Galvaniska hudresponssensorer mäter hudens elektriska anslutningsmöjligheter. När inre eller yttre krafter orsakar upphetsning - av något slag - blir huden en bättre ledare av elektricitet. När du börjar svettas, antingen från träning eller något annat, kommer bandet att kunna övervaka det.

En lysdiod lyser genom huden och en optisk sensor undersöker ljuset som studsar tillbaka.

Att upptäcka när någon svettas ger programvaran mer information om vad en användare gör, vilket möjliggör bättre hälsospårning. Att kunna korrelera aktivitetsnivån med en annan källa än bara gravitationen från accelerometern, tillåter dessa program att ta på sig en mer tränarliknande roll – rekommendera specifika övningar och nivåer av ansträngning.

Termometrar

Även en grundläggande termometer kan ge värdefull information i form av din hudtemperatur. Stigande hudtemperatur kan indikera för ett träningsband att du anstränger dig, eller om din puls inte stiger i enlighet med detta, att du kanske håller på att bli sjuk.

Sensorer för omgivande ljus

Sensorer för omgivande ljus finns runt omkring oss. Till exempel säger en till din telefon att dämpa skärmen på natten och göra den ljusare i solen. En träningsspårare använder den för samma ändamål och för att detektera tiden på dygnet.

Samsung Gear Fit
Samsung Gear Fit rivning (Bild: iFixit)

Så som en sensor för omgivande ljus fungerar, är ljusspektrumet smalare så att endast former av ljus som är synliga för det mänskliga ögat upptäcks. Det ljuset översätts till en digital signal och matas till processorn inuti bandet.

UV-sensorer

Men hur är det med andra former av ljus? Istället för att tala om för ditt träningsband hur ljust det är runt omkring dig, berättar UV-sensorer när du kan absorbera skadlig UV-strålning – vanligtvis från solen. Programvaran jämför dessa data med de värden som forskare erkänt som skadliga, och värmer dig för att komma ut ur solen om du riskerar att bränna dig.

Bioimpedanssensorer

Jawbones nya UP3-armband använder en enda bioimpedenssensor för att täcka tre baser: hjärtfrekvens, andningsfrekvens och galvanisk hudrespons. Enligt företagets egen blogg posta som förklarar tekniken, "Sensorn mäter mycket små impedansförändringar i din kropp. För hjärtfrekvens mäter vi impedansförändringarna som skapas av blodvolymen som flödar i ulnar och radialartärerna."

Samma sensor, som bärs runt handleden, kommer också att kunna berätta andning och hydrering genom att titta på mätvärden som syre i blodet. Den gör detta genom att använda fyra elektroder som driver en liten bit elektrisk energi till varandra och sedan mäter resultaten.

Slutsats

Dessa sensorer kan ge ett träningsband med mängder av data om din puls, kroppstemperatur och till och med höjd, men det är inte värt mycket utan programvara för att översätta det till användbara råd. Från att förutse sjukdom till att sporra dig till mer träning imorgon, det är alla dessa sensorer som fungerar tillsammans som verkligen ger en tydlig bild av din hälsa idag och vad du kan göra för att förbättra den i morgon.

Redaktörens rekommendationer

  • Xiaomis Mi Smart Band 4 är ett önskvärt, billigt fitnessband/smartwatch-mix
  • De bästa billiga träningsspårarna 2019
  • Fitbits nya fitnesstracker är den billigaste, men du kan inte köpa den själv