Як працюють датчики у фітнес-трекері

Всього пару років тому фітнес-браслети були в основному прославленими лічильниками кроків, які носили на зап’ясті. Зараз вони роблять все, починаючи від вимірювання пульсу під час бігу до попередження про те, щоб ви йшли з сонця. І вони скрізь. Кожна компанія, від Fitbit до Jawbone і Microsoft, зараз створює досить передову технологію для носіння на зап’ясті — і все це обіцяє покращити здоров’я.

Але що в цих речах взагалі?

Незважаючи на те, що ремінці для фітнесу досить прості в порівнянні з повноцінними розумними годинниками, зростаюча кількість датчиків, розміщених усередині, перетворила їх на складні лабораторії на зап’ясті. Наприклад, Microsoft Band рекламує 10 різних датчиків у крихітній упаковці. Оскільки очікування вищі, ніж будь-коли, гурти стають дуже технічними та складними для змагання.

Це датчики всередині, які забезпечують це.

Акселерометри

Найпоширенішим і основним трекером є акселерометр. Його можна використовувати для багатьох речей, але зазвичай використовується для підрахунку кроків. Вимірюючи орієнтацію та силу прискорення, вони можуть визначити, горизонтально чи вертикально розташований пристрій і рухається він чи ні.

Не всі акселерометри однакові. Ви знайдете як цифрові, так і аналогові, різної чутливості та різної кількості осей. Найпростіші матимуть лише дві осі, тоді як триосьові датчики можуть вимірювати своє положення у трьох вимірах. На даний момент більшість фітнес-трекерів використовують досить просунуті акселерометри для підвищення точності.

GPS

GPS — це технологія, яка існує десятиліттями, але її поява у фітнес-браслетах відносно нова, оскільки чіпи стають ефективнішими — нікому не потрібна величезна стрічка на зап’ясті, щоб розмістити гіганта акумулятор.

Глобальна система позиціонування a включає в себе мережу з 29 супутників, що обертаються навколо Землі — у будь-якому місці людина повинна бути в радіусі дії чотирьох супутників, необхідних для визначення точного місцезнаходження.

GPS-приймач приймає високочастотний малопотужний радіосигнал із супутників. Час, потрібний для того, щоб сигнал досягнув зап’ястка, можна перевести у відстань від супутника, яку можна перевести в точні координати за допомогою даних із достатньої кількості супутників. Мікросхеми GPS продовжують покращувати роботу з використанням батареї, але GPS все ще досить енергоємний порівняно з іншими датчиками.

На відміну від простого підрахунку кроків, GPS дозволяє бігунам, пішоходам і велосипедистам легко складати карту своїх вправ і аналізувати місцевість, на якій вони виконували тренування.

Оптичні пульсометри

На відміну від ЕКГ, яку лікар може використовувати для вимірювання вашого пульсу, оптичний пульсометр вимірює ваш пульс за допомогою світла. Світлодіод світить крізь шкіру, а оптичний датчик перевіряє світло, яке відбивається. Оскільки кров поглинає більше світла, коливання рівня освітленості можна перевести в частоту серцевих скорочень – процес називається фотоплетизмографією.

Наразі використання оптичного пульсометра на зап’ясті не настільки точне, як використання на кінчику пальця або на грудях. Моделі, що носяться на грудях, більше імітують ЕКГ.

У фотоплетизмографії також є багато нюансів, тому від марки до марки буде більше варіацій. Наприклад, кожна стрічка має компенсувати тон шкіри. Незважаючи на деяку висоту з боку виробників, точність результатів може істотно відрізнятися. Вони не для професійних спортсменів, вони більше використовуються для загального контролю частоти серцевих скорочень, особливо на зап’ясті.

Датчик шкірно-гальванічної реакції

Датчики гальванічної реакції шкіри вимірюють електричний зв’язок шкіри. Коли внутрішні чи зовнішні сили викликають збудження — будь-якого роду — шкіра стає кращим провідником електрики. По суті, коли ви почнете потіти через фізичні вправи чи щось інше, браслет зможе відстежувати це.

Виявлення, коли хтось потіє, дає програмному забезпеченню більше інформації про те, що робить користувач, що дозволяє краще відстежувати стан здоров’я. Можливість співвіднести рівень активності з іншим джерелом, ніж просто сила тяжіння з акселерометра, дозволяє цим програмам взяти на себе більш схожу на тренера роль — рекомендувати конкретні вправи та рівні напруга.

Термометри

Навіть простий термометр може надати цінну інформацію про температуру вашої шкіри. Підвищення температури шкіри може вказувати на те, що ви навантажуєте фітнес-браслет, або, якщо частота серцевих скорочень не підвищується відповідно, ви можете захворіти.

Датчики зовнішнього освітлення

Датчики освітленості навколо нас. Наприклад, один говорить вашому телефону затемнювати екран вночі та освітлювати його на сонці. Фітнес-трекер використовує його з тією ж метою, а також для визначення часу доби.

Як працює датчик зовнішнього освітлення, спектр світла звужується таким чином, що виявляються лише форми світла, видимі людським оком. Це світло перетворюється на цифровий сигнал і подається до процесора всередині діапазону.

УФ-датчики

Але як щодо інших форм світла? Замість того, щоб повідомляти фітнес-браслету, наскільки яскраво навколо вас, УФ-датчики повідомляють йому, коли ви можете поглинати шкідливе ультрафіолетове випромінювання – зазвичай від сонця. Програмне забезпечення порівнює ці дані зі значеннями, які вчені визнають шкідливими, і зігріває вас, щоб утекти від сонця, якщо ви можете обгоріти.

Датчики біоімпедансу

Новий браслет UP3 від Jawbone використовує один датчик біоімпедансу для охоплення трьох основних показників: частоти серцевих скорочень, частоти дихання та шкірно-гальванічної реакції. Відповідно до власного блогу компанії пост пояснюючи технологію: «Датчик вимірює дуже незначні зміни імпедансу у вашому тілі. Що стосується частоти серцевих скорочень, ми вимірюємо зміни імпедансу, спричинені об’ємом крові, яка тече в ліктьовій і променевій артеріях».

Той самий датчик, який носять на зап’ясті, також зможе визначити дихання та гідратацію, дивлячись на такі показники, як кисень у крові. Це робиться за допомогою чотирьох електродів, які передають невелику кількість електричної енергії один одному, а потім вимірювання результатів.

Висновок

Ці датчики можуть забезпечувати фітнес-браслет величезною кількістю даних про ваш пульс, температуру тіла та навіть висоту, але без програмного забезпечення це нічого не коштує, щоб перетворити їх на корисні поради. Від передчуття хвороби до спонукання до активних вправ завтра – усі ці датчики працюють разом, які справді дають чітку картину вашого здоров’я сьогодні та те, що ви можете зробити, щоб його покращити завтра.

Рекомендації редакції

• Mi Smart Band 4 від Xiaomi – це бажане, дешеве поєднання браслета для фітнесу та смарт-годинника
• Найкращі дешеві фітнес-трекери 2019 року
• Новий фітнес-трекер Fitbit є найдешевшим, але ви не можете купити його самостійно