Что теперь могут делать смарт-часы и фитнес-браслеты? Характеристики фитнес-браслета зависят от этой модели. Наиболее распространенными функциями являются: — мониторинг физической формы тела пользователя.
Акселерометр: что это, как работает и зачем нужен в фитнес-браслете, часах и смартфоне
В большинстве описаний современных смартфонов, тренажеров или смарт-часов сообщается о датчике под названием «акселерометр». Его также можно назвать «датчиком ускорения» или G. Читайте ниже, чтобы узнать, что это такое, как он работает и почему он необходим в мобильных телефонах, часах и браслетах.
Проще говоря, акселерометр — это устройство, которое измеряет ускорение (величину изменения скорости). Название происходит от латинского «accelerero», что буквально переводится как «ускорение», и греческого «metreo», что означает «считать».
Измеряя величину динамического ускорения, можно определить, как быстро и в каком направлении движется устройство с акселерометром. По конструкции акселерометры классифицируются на моно-, дублирующие и трилоскопические (одно-, двух- и трехосевые). Например, трехосный акселерометр может определять величину и направление ускорения в виде векторных значений по всем трем осям.
Их часто путают с гироскопами, это совершенно разные датчики, но они часто дополняют друг друга для достижения более точных результатов и иногда могут выполнять одни и те же функции. Разница между ними заключается в том, как они работают и насколько эффективно выполняют ту или иную задачу.
Как правило, в устройствах используются акселерометры для определения направления, вибрации, колебаний и координат места ускорения. Например, на смартфоне акселерометр отвечает за перевернутое изображение при изменении положения тела, а спортивный браслет активирует экран при повороте запястья.
Где применяется акселерометр?
Датчики ускорения используются в широком спектре приложений.
- Навигационные устройства летательных аппаратов. Без приборов на основе гироскопов и акселерометров не может обойтись ни один самолет, вертолет и даже квадрокоптер. Так, например, для работы квадрокоптера необходимо минимум три гироскопа.
- Автомобили. В автомобилях акселерометр интегрируется в системы безопасности и стабилизации. Прибор определяет экстренное торможение или дорожно-транспортное происшествие и запускает электрическую цепь, которая заставляет подушки безопасности срабатывать.
- Промышленность. Датчики активно используются в различных станках, агрегатах и производственных линиях в системах защиты для отключения питания в случае поломок или при достижении критических значений.
- Электроника. В компьютерах и ноутбуках акселерометр применяется для защиты жестких дисков от ударов и падений. В случае обнаружения падения прибор отдает команду считывающим головкам принять безопасное положение для избегания повреждения диска и потери данных.
- В смартфонах и планшетах акселерометр отвечает за смену ориентации экрана при повороте корпуса, а также за управление игровым процессом при наклонах гаджета. В фитнес-браслетах и часах акселерометр применяется для подсчета шагов, отслеживания сна и активации экрана поднятием запястья.
- Бытовая техника. Да, акселерометрами могут оснащаться даже стиральные машины, утюги и тепловентиляторы. Например, в утюгах акселерометр, обнаружив его падение, отключает питание, чтобы не допустить возникновения пожара.
Как работает акселерометр?
Большинство устройств оснащены емкостными, пиратскими и пиратскими электрическими устройствами. Акселерометры часто представляют собой микроэлектромукальные системы (МЭМС), состоящие из различных компонентов размером от 1 до 100 микрометров каждый. Размер устройства обычно не превышает размеров согласующей головки.
Механические акселерометры
Для механических устройств проще объяснить принцип работы акселерометра. Он состоит из пружины, подвижной массы и демпфера, прикрепленного к оболочке. Масса, или просто вес, соединена с пружинами. В задней части вес поддерживается амортизатором, который ослабляет воздействие веса. Когда тело ускоряется, пружины деформируются (растягиваются или сжимаются) на оси, противоположной весу, чтобы оставаться в исходном положении, т.е. позади или обгоняя тело. Величина деформации является основой для расчета устройства.
Для получения информации о положении объекта в трехмерном пространстве используются три таких устройства, объединенных в комплекс.
Конечно, никто не стал бы «втискивать» столь крупный дизайн в массивный спортивный браслет или смартфон. Таким образом, они заменяются небольшими чипами. Хотя микросхемы сложнее шариковых и пружинных устройств, они имеют те же основные элементы.
Такие чипы имеют корпус часов или смартфона, «гребенчатую» часть с пластинами, составляющими стороны, и ряд неподвижных пластин, на которые поступают результаты измерений. Этот участок можно перемещать вперед и назад, изменяя значение напряженности поля вокруг контактов. Полученные данные передаются в электронную систему и программное обеспечение для обработки, которое рассчитывает естественное положение устройства.
Внутренняя работа акселерометров
Однако интересно то, как изготавливаются такие акселерометры. При толщине около 500 микрон их не может сделать ни один инструмент. Вместо этого инженеры используют кремний и уникальную химию кремния с другими материалами. Весь процесс строительства полностью автоматизирован и проходит на линиях электропередач без вмешательства человека.
Следующий короткий видеоролик также помогает понять, как работает акселерометр
Если вы не планируете регулярно плавать с браслетом для тренировок, но оставляете его открытым перед мытьем рук и ищете надежный трекер, который выдержит брызги, дождь и капли пота, вам следует придерживаться водонепроницаемости IP67. WR30.
Акселерометр и гироскоп или как работает шагомер в фитнес браслете
Акселерометры (Sensor G) — это устройства, которые определяют ускорение объектов в пространстве. Благодаря данным акселерометра фитнес-браслет подсчитывает количество сделанных шагов и скорость движения. Браслет для упражнений оснащен трехкомпонентным акселерометром, который отслеживает ускорение по трем координатным осям.
Таким образом, акселерометр, встроенный в фитнес-детектор, определяет, является ли рука пользователя неподвижной или движется с определенным ускорением. Данные об ускорении, измеренные акселерометром, передаются на микропроцессор фитнес-браслета, где они обрабатываются. Обработка осуществляется специальным алгоритмом, который определяет, связано ли движение руки с перемещением в пространстве или это просто жест. Современные устройства могут также определять активность (ходьба, бег).
Акселерометры не только измеряют пройденное расстояние, но и могут использоваться для анализа сна. Следовательно, G-сенсор фиксирует малейшие движения человека во время ночного отдыха. Наиболее продвинутые модели используют его для определения стадий сна.
Гироскопы — это устройства, отслеживающие изменения в положении объектов. Другими словами, гироскоп вычисляет угол, под которым изменяется ориентация объекта в пространстве. В нашем случае речь идет о браслете для упражнений, надеваемом на руку пользователя.
Благодаря гироскопу микропроцессор смарт-часов распознает ходьбу и бег, а также другие виды физической активности, такие как
Сочетание акселерометра и гироскопа дает более полную трехмерную картину движений руки в пространстве. Это повышает точность подсчета шагов и автоматического определения активности.
На некоторых браслетах экран может включаться, когда рука направлена к лицу. За эту функцию также отвечает гироскоп. Это очень полезная функция, позволяющая пользователю легко управлять устройством.
Почему фитнес браслет неправильно считает шаги?
На самом деле, портативные фитнес-трекеры анализируют все движения рук в течение дня. Некоторые из них алгоритм браслета распознает как шаги. Такие действия, как вождение автомобиля, одевание, принятие душа и жестикуляция, могут вызвать ложные срабатывания шагомера. Кроме того, алгоритм подсчета шагов не учитывает множество индивидуальных параметров походки каждого из нас.
Эти ложные срабатывания могут привести к ошибке до 30% при подсчете шагов в конце дня. Обратите внимание, что все фитнес-браслеты имеют разную погрешность, так как точность измерения зависит не только от установленного акселерометра, но и от алгоритма подсчета шагов. Здесь мы отобрали лучшие фитнес-браслеты с точными шагомерами (с минимальными погрешностями).
Поскольку суть фитнес-браслета заключается в регистрации вашей активности, а не в предоставлении точных цифр, небольшие погрешности в показателях шагомера не являются проблемой. Количество шагов отображается только в том случае, если вы были достаточно активны в этот день.
Пульсометр – как работает и какова точность
Технология, с помощью которой работает пульсометр, называется фотоплазмографией. Зеленый светодиод используется для излучения света, а детектор — для регистрации отраженного уровня. Когда сердце сокращается, повышается кровяное давление и увеличивается капиллярный кровоток. В результате поглощается больше света, излучаемого светодиодами, обнаруженными детектором. На основе этой информации определяется частота сердечных сокращений.
Это полезно для тех, кто следит за частотой пульса во время физических упражнений, повседневной деятельности и даже во время сна. Для наиболее точного измерения браслет должен плотно прилегать к поверхности кожи.
В любом случае, фитнес-браслет не является дорогостоящим медицинским прибором, а пульс измеряется с небольшой погрешностью. Особенностью этого метода измерения частоты сердечных сокращений является то, что погрешность увеличивается по мере увеличения частоты сердечных сокращений, начиная со 100 ударов в минуту. Однако точность мониторов частоты сердечных сокращений в состоянии покоя обычно не превышает 2%.
Если вы ищете фитнес-браслет, который точно измеряет пульс в состоянии покоя и минимизирует ошибки при выполнении упражнений, рекомендуем ознакомиться со следующими рейтингами
Военные корабли оснащены целой системой гироскопов. Он регулирует боеготовность корабельных орудий. Самолеты должны быть оснащены этими механизмами. На самолетах датчики служат для информирования экипажа о работе систем навигации и стабилизации.
Что такое гироскоп и как он работает?
История гироскопа началась в 1817 году, когда Джон Боненберг изобрел подвес, который вращал раму горизонтально, вертикально или под углом. Прибор был усовершенствован, и в 1852 году известный физик Ж. Фуко представил гироскоп, который используется для определения положения земной оси. Сегодня гироскопы широко используются в различных устройствах ориентации в пространстве. Их особые свойства и функции позволяют использовать их в известных нам устройствах.
При создании гироскопа действуют законы вращения твердых тел. Устройство позволяет пользователю стабилизировать положение при незначительных отклонениях и активировать обратный момент. Само слово происходит от двух греческих слов. ‘gyro’ означает круг, а ‘scope’ — я вижу, т.е. вращение или круг.
Сегодня этот термин и его родственники можно услышать повсюду. Примером может служить гироскопический скутер. А для взлета квадрокоптеров требуется не менее трех таких устройств. Смартфоны, планшеты и популярные смарт-часы также оснащены этими устройствами.
Как работает гироскоп
Соответствующим гироскопом является хорошо известное йоло или вращающееся колесо. В гироскопе ротор является вращающейся частью и выглядит как темный край. Ротор закреплен на подвеске, а рама подвески перемещается на трех уровнях, что называется фекальной подвеской или подвеской на шарнирных осях.
Специальные датчики, называемые весами, реагируют на изменение положения тела в пространстве. Устройство создает гироскопическое явление посредством обратного крутящего момента, придавая телу первое фиксированное положение. Кроме того, благодаря современной электронной системе, для стабилизации подключается специальный датчик разгрузки.
Благодаря изобретательности устройства и действительно широким возможностям стабилизации, с подавляющим большинством современных устройств устройство может обходиться без гироскопа. Гироскопы оснащены:.
- водные судна – чтобы обеспечивать навигацию относительно оси вращения Земли;
- все летательные устройства, требующие навигации и стабилизации;
- всевозможные гаджеты: планшеты, игровые приставки, смартфоны. Здесь уже использованы более усовершенствованные, микроэлектромеханические гироскопы.
Стабилизируя положение тела в пространстве и позволяя определять угол обхода, гироскопы делают многие устройства более функциональными и удобными в использовании.
Гироскоп в телефонах
Мобильные телефоны не имеют гироскопов в обычном смысле этого слова. Смартфоны содержат микроэлектромеханические системы или МЭМС со встроенными микромеханическими и микроэлектронными компонентами. Кроме того, конструкция гироскопа на смартфоне сильно отличается от привычного восприятия, но цель определения собственного угла наклона по отношению к поверхности Земли остается.
Преобразование механической энергии в электрическую формирует серию битов или двоичных кодов. Все компьютерные системы работают с помощью двоичного кода. Малогабаритные устройства, такие как смартфоны, не имеют буквального понятия, но внутри них установлены специальные движущиеся массы. Перемещение подвижной массы вызывает изменение электрической емкости конденсатора, которое регистрируется микропроцессором.
Конденсатор может быть заменен на пирато-дробилку, которая широко используется в датчиках положения, таких как акселерометры. Давление и скорость преобразуются в электрические сигналы: они специально обрабатываются микропроцессором. В смартфоне установлены акселерометры и гироскопы. Эти инерционные МЭМ имеют различные принципы работы. Многие современные смартфоны имеют оба типа устройств.
Наличие гироскопа в мобильном телефоне зафиксировано в технической документации. Это компактный чип, который можно увидеть, только разобрав устройство.
Для чего нужен гироскоп в смартфоне
Трудно переоценить назначение гироскопа в смартфоне. В конце концов, именно это делает наши мобильные телефоны такими большими: они
- использовать функцию встряхивания: раньше, до применения гироскопов в телефонах, для принятия звонка требовалось сделать свайп по экрану. Теперь же достаточно простого встряхивания! Никаких лишних затрат времени и сил, ведь, помимо принятия входящих звонков, встряхивание позволяет активизировать телефон при просматривании фотографий, пролистывании мелодий в плейлисте;
- более полно использовать функцию калькулятора. Теперь стало возможным без использования рук выполнять многие действия, при повороте экрана на 90° появляется панель с дополнительными функциями;
- находить поблизости смартфоны, в которых активизирована функция Bluetooth$
- получить доступ к дополнительным функциям с вычислением угла наклона (например в процессе строительства);
- гораздо лучше ориентироваться на местности с вычислением координат и расположением относительно земной оси, а также определять направление, что важно для полноценной работы навигатора.
Значительно расширяя функциональность смартфонов, гироскопы становятся самым полезным и практичным гаджетом для многофункционального использования.
Гироскоп в смарт часах
Умные часы или фитнес-браслет стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Это значительно облегчает повседневную жизнь и мотивирует вас быть активным и позитивным в жизни. Когда вы поднимаете руку во время ношения смарт-часов, экран становится активным благодаря гироскопу. И если вы меняете положение руки, положение изображения меняется на экране смарт-часов. Поэтому читать вращающийся текст рукой безопасно даже во время вождения.
Новые часы Apple Watch также оснащены специальной функцией для распознавания чрезвычайных ситуаций, когда человек лежит и неподвижен. Благодаря гироскопу активируются экстренные вызовы!
Именно гироскоп «отвечает» за подсчет сожженных калорий при занятиях различными видами спорта и подсчет количества шагов, сделанных при ходьбе. Гироскопы на смарт-часах могут определять качество нашего отдыха, анализируя частоту падений во время сна.
Гироскопы необходимо охарактеризовать как устройства, которые не только облегчают многие наши действия, но и предоставляют огромное количество информации. Гаджеты стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и наличие гироскопа облегчает их использование.
