Акселерометр в часах что это. Акселерометр в часах и фитнес-браслетах: принцип работы и назначение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое акселерометр в умных часах и фитнес-браслетах. Как работает акселерометр в носимых устройствах. Для чего нужен акселерометр в смарт-часах и трекерах активности. Чем отличается акселерометр от гироскопа.

Содержание

Что такое акселерометр в носимых устройствах

Акселерометр — это датчик, измеряющий ускорение и наклон устройства. В умных часах и фитнес-браслетах он выполняет следующие функции:

Подсчет шагов и пройденного расстояния
Определение активности пользователя (ходьба, бег, сон и т.д.)
Включение экрана при повороте запястья
Отслеживание качества сна

Этот компактный датчик стал неотъемлемой частью современных носимых гаджетов, расширяя их функциональность для фитнеса и мониторинга активности.

Как работает акселерометр в смарт-часах и фитнес-трекерах

Принцип работы акселерометра в носимых устройствах основан на измерении инерционных сил, действующих на чувствительный элемент датчика при движении. Упрощенно это можно представить так:

Внутри датчика находится подвижная инерционная масса на пружинах
При движении устройства масса смещается, деформируя пружины
Специальные сенсоры измеряют величину смещения
Электронная схема преобразует эти данные в цифровой сигнал
Программное обеспечение анализирует сигналы и определяет тип активности

Современные акселерометры в часах и браслетах — это миниатюрные микроэлектромеханические системы (MEMS) размером всего несколько миллиметров. Они способны измерять ускорение по трем осям с высокой точностью.

Для чего нужен акселерометр в умных часах

Акселерометр является ключевым датчиком для многих функций современных смарт-часов:

Подсчет шагов и измерение пройденного расстояния
Определение интенсивности физической активности
Подсчет сожженных калорий
Анализ фаз и качества сна
Обнаружение падений и экстренных ситуаций

Включение экрана при повороте запястья
Управление жестами в некоторых моделях часов

Без акселерометра большинство фитнес-функций умных часов были бы невозможны. Этот датчик позволяет устройству постоянно отслеживать движения пользователя.

Применение акселерометра в фитнес-браслетах

В фитнес-браслетах акселерометр используется преимущественно для следующих задач:

Подсчет шагов и пройденного расстояния
Определение типа и интенсивности физической активности
Анализ фаз сна (глубокий, быстрый, поверхностный)
Пробуждение пользователя в оптимальную фазу сна
Включение экрана при поднятии руки

Несмотря на компактные размеры, акселерометр в фитнес-браслете способен достаточно точно отслеживать движения пользователя в течение дня и ночи. Это позволяет браслетам формировать подробную статистику активности и сна.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Акселерометр и гироскоп — это разные датчики, которые часто используются совместно в носимых устройствах:

Акселерометр измеряет линейное ускорение и наклон устройства
Гироскоп определяет угловую скорость вращения устройства

Совместное использование этих датчиков позволяет точнее определять положение и движение устройства в пространстве. Например:

Акселерометр лучше подходит для подсчета шагов
Гироскоп точнее отслеживает повороты и вращения

В современных смарт-часах и фитнес-браслетах часто используется комбинированный 6-осевой датчик, объединяющий 3-осевой акселерометр и 3-осевой гироскоп. Это позволяет максимально точно анализировать движения пользователя.

Калибровка акселерометра в носимых устройствах

Для корректной работы акселерометра в умных часах и фитнес-браслетах может потребоваться его калибровка. Это особенно актуально в следующих случаях:

После падения или сильного удара устройства
При неточном подсчете шагов
Если экран перестал включаться при повороте запястья

Процесс калибровки обычно включает следующие шаги:

Положите устройство на ровную горизонтальную поверхность
Запустите встроенную функцию калибровки датчиков
Следуйте инструкциям на экране (обычно нужно повернуть устройство несколько раз)
Дождитесь завершения процесса калибровки

Регулярная калибровка акселерометра помогает поддерживать точность измерений и корректную работу функций устройства. Рекомендуется выполнять ее раз в несколько месяцев.

Перспективы развития акселерометров для носимых устройств

Технологии акселерометров постоянно совершенствуются. Основные направления развития для носимых устройств включают:

Повышение точности измерений
Уменьшение энергопотребления
Интеграция с другими датчиками (гироскоп, магнитометр)

Расширение возможностей распознавания активности
Использование машинного обучения для анализа данных

В будущем акселерометры в умных часах и фитнес-браслетах смогут еще точнее отслеживать движения пользователя и распознавать более сложные виды активности. Это позволит носимым устройствам предоставлять еще более подробную и полезную информацию о физической активности и здоровье пользователя.

Сенсоры и датчики в фитнес-браслетах и умных часах: как это работает?

Немногие владельцы умных устройств задаются вопросом, как именно работают различные датчики, которыми оснащены современные гаджеты. Стоит отметить, что еще пару лет назад «умный» браслет только и умел, что считать шаги. Теперь же фитнес-браслеты и умные часы умеют считать пройденное расстояние, распознавать свое положение в пространстве, реагировать на уровень освещения и делать многое другое. Как все это работает?

Акселерометры

Практически в любом фитнес-трекере есть акселерометр. Этот модуль может использоваться для выполнения различных задач, но основная функция акселерометра — подсчет количества сделанных шагов. Акселерометр также дает гаджету информацию о положении в пространстве и скорости передвижения.

Таким образом, трекер или часы «понимают», в каком положении сейчас находятся, «зная» о том, двигается владелец или нет.

Не все акселерометры одинаковы — есть цифровые, есть аналоговые, есть чувствительные, есть не очень.

GPS

Этой технологии исполнилось уже несколько десятков лет, но она до сих пор остается одной из наиболее востребованных. GPS позволяет определять координаты объекта с высокой точностью, используя сигнал, посылаемый спутниками (всего их 29).

GPS модуль в часах или трекере получает сигнал со спутника. А по времени, которое проходит с момента отправки сигнала спутником до момента фиксации модулем, можно определить примерное положение модуля. Чем больше спутников в зоне действия, тем точнее определяются координаты.

Соответственно, GPS модуль позволяет определять скорость передвижения, высоту над уровнем моря и некоторые другие параметры.

Оптические датчики сердечного ритма

Для определения частоты сердечного ритма не нужно идти к врачу. Современные оптические датчики могут довольно точно снять показания. Светодиоды такого датчика излучают свет, который поглощается тканями организма, включая кровь. При этом кровь поглощает больше света, чем, к примеру, кожа. Изменения количества крови в сосудах приводит к изменению уровня поглощения света, что и фиксирует датчик.

Специальный алгоритм на основе этих данных определяет частоту сердечного ритма. Самые продвинутые датчики приближаются по точности к ЭКГ.

Датчики электропроводимости кожи

Модули такого типа предназначены для измерения проводимости кожи. Чем больше влаги на коже, тем лучше ее проводимость. А по уровню увлажнения кожи можно определить и уровень активности тренировки.

Данные с таких датчиков коррелируют с показаниями других датчиков. А специальных алгоритм просчитывает данные, анализирует их и выводит в читаемом виде на дисплей часов или смартфона.

Термометры

Даже элементарный термометр может дать довольно точную оценку температуры кожи. Чем выше температура, тем активнее проходит тренировка. Информация о температуре кожи сравнивается с показаниями других датчиков, после чего устройство предоставляет данные об активности тренировки пользователю.

Оценка освещенности

Здесь все просто. Датчик освещенности обычно включает фотоэлемент, который дает больше тока, если уровень освещенности растет. Соответственно, устройство «понимает», какое сейчас время суток, сравнивая данные по уровню освещенности с показаниями времени.

Примерно так же работают и датчики УФ освещения, правда, в этом случае фотоэлемент настроен только на УФ-спектр, а не на регистрацию видимого освещения.

Биоимпедансные сенсоры

Датчики такого типа есть в Jawbone UP3 и некоторых других трекерах. Подобный модуль может определять сразу три показателя: частоту сердечного ритма, частоту дыхания и проводимость кожи.

По словам представителей компании, биоимпедансные сенсоры фиксируют мелкие изменения в организме, и на основе этих данных специальный алгоритм просчитывает указанные выше показатели.

Вывод

В фитнес-трекере или умных часах может быть большое количество разнообразных сенсоров. Но без детального анализа получаемых данных эта информация ничего не стоит. Поэтому большое значение имеет программное обеспечение, которое проводит обработку и хранение результатов измерения.

Чем совершеннее программа, тем больше полезной и, главное, понятной информации получает пользователь.

Метки мобильные датчики, разборка

что это, как работает и зачем нужен в фитнес-браслете, часах и смартфоне

Практически в каждом описании характеристик современного смартфона, фитнес-браслета или умных часов можно встретить упоминание датчика под названием «акселерометр». Еще его могут называть «датчик ускорения» или G-сенсор. Что это такое, как работает и зачем нужен в телефоне, часах или браслете, читайте далее.

Акселерометр: что это и зачем нужен?

Простым языком, акселерометр – это прибор, измеряющий ускорение (величину изменения скорости). Название прибора происходит от латинского «accelero», что дословно переводится, как «ускоряю» и греческого «metreō», что в переводе означает «измеряю».

Измерение величины динамического ускорения позволяет определить, насколько быстро и в каком направлении движется устройство с акселерометром. По конструктивному исполнению акселерометры подразделяются на однокомпонентные, двухкомпонентные, трёхкомпонентные (одноосевые, двух осевые и трехосевые). Например, 3-осевой датчик ускорения может определять величину и направление ускорения как векторную величину во всех трех осях.

Часто этот датчик путают с гироскопом, но это совершенно разные датчики, хотя часто они взаимодополняют друг друга для достижения более точных результатов, а иногда даже могут выполнять одни и те же функции. Отличаются же эти датчики принципом работы и эффективностью при выполнении конкретной задачи.

В основном в устройствах акселерометр используется для определения ориентации, ударов, вибрации и ускорения координат. Например, в смартфонах именно акселерометр отвечает за переворот картинки при изменении положения корпуса, а фитнес-браслетах он активирует экран при вращении запястья.

Где применяется акселерометр?

Датчик ускорения применяется в самых различных сферах:

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 оснащается емкостными, пьезорезистивными и пьезоэлектрическими приборами. Часто акселерометр представляет собой микроэлектромеханическую систему (MEMS), содержащую несколько компонентов, каждый размером от 1 до 100 микрометров. Размер же прибора обычно не превышает габариты спичечной головки.

Механический акселерометр

Объяснить принцип работы акселерометра проще на механическом приборе. Он состоит из пружины, прикрепленной к корпусу, подвижной массы и демпфера. Масса или, проще сказать, грузик, крепится к пружине. С обратной стороны грузик поддерживает демпфер, гасящий вибрации грузика. Во время ускорения корпуса пружина деформируется (растягивается или сжимается) по противоположным осям под воздействием грузика, стремящегося сохранить свое первоначальное положение, то есть отстать или опередить корпус. На величине деформации и основываются вычисления прибора.

Для получения информации о положении предмета в трехмерном пространстве используется три таких прибора, объединенных в один комплекс.

Конечно же, никто не будет «запихивать» в компактный фитнес-браслет или смартфон такую громоздкую конструкцию. Поэтому она заменяется миниатюрным чипом. Хотя чип и более сложный, чем прибор с шариком и пружиной, он имеет те же основные элементы.

У такого чипа имеется корпус, который крепится к часам или смартфону, «гребенчатая» секция с отведенными по сторонам пластинами и ряд фиксированных пластин, снимающих показания. Эта секция может перемещаться вперед и назад, изменяя значение напряженности поля вокруг контактов. Полученные данные передаются на обработку электроникой и программным обеспечением, после чего происходит вычисление физического расположения устройства.

Внутренняя работа акселерометра

Но самое интересное, как изготавливаются такие акселерометры. При толщине примерно 500 микрон ни один инструмент не сможет его создать. Вместо этого инженеры используют некоторые уникальные химические свойства кремния и силикона с другими веществами. Весь процесс изготовления полностью автоматизирован и выполняется на конвейерных линиях без участия человека.

Также понять как работает акселерометр поможет короткое видео ниже:

Чем отличается акселерометр от гироскопа?

Хотя в некоторых случаях гироскоп и акселерометр и могут выполнять одни и те же функции, это два абсолютно разных датчика, которые часто используются в паре для достижения максимального эффекта. Часто такой дуэт называют 6-осевым датчиком.

Акселерометр не умеет точно измерять угол поворота устройства в пространстве, а может лишь примерно его оценить. На практике это может выражаться в ложных срабатываниях и задумчивости в повороте экрана. И тут на помощь приходит гироскоп. Не вдаваясь в подробности о принципе работы данного прибора, скажем, что он может определять не только угол поворота устройства, но и скорость поворота, что, например, во время игры на смартфоне позволяет реализовать более быстрое и точное управление.

Иллюстрация работы механического гироскопа

Поэтому в большинстве устройств эти два прибора устанавливаются совместно для достижения наибольшей эффективности.

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

В фитнес-браслетах и умных часах акселерометр отвечает за несколько функций. Обнаруживая поднятие или вращение руки, он отдает сигнал для включения экрана. Также именно акселерометр отвечает за подсчет шагов и мониторинг сна. На акселерометре «завязана» и работа функции «Умный будильник», который будит владельца гаджета в фазе быстрого сна.

Акселерометр в телефоне

Первый акселерометр появился в телефоне Nokia 5500. Там он использовался для подсчета пройденных шагов. Такое решение многим понравилось и с тех пор компания Apple стала оснащать таким датчиком все модели своих iPhone. А начиная с iPhone, если не ошибаюсь, четвертого поколения, в дополнение к акселерометру компания стала оснащать свои смартфоны гироскопом. После этого наличие этой пары датчиков стало стандартом для большинства производителей мобильных устройств.

Акселерометр в телефоне отвечает не только за поворот экрана при наклоне корпуса. Он так же как и в случае с фитнес-браслетом позволяет вести учет пройденного расстояния. Еще акселерометру нашли применение в системных жестах. Например, отключение звука телефона встряхиванием или переворотом смартфона вниз экраном.

Как откалибровать акселерометр?

В некоторых случаях может потребоваться настройка или калибровка акселерометра. Например, если телефон не реагирует на поворот корпуса или не точно считаются шаги. Для смартфонов под управлением операционной системы ANDROID для этих целей есть несколько сторонних приложений, например GPS Status & Toolbox. Для iPhone таких приложений нет, поэтому в случае сбоев придется ограничиться перезагрузкой устройства. Обычно это помогает.

Некоторые производители фитнес-браслетов и смарт-часов также позволяют откалибровать акселерометр. Точнее, не откалибровать, а «обучить» с помощью «Меток поведения», то есть помогая датчику более точно понимать, какое именно действие владелец гаджета выполняет в тот или иной момент. Такая возможность есть у владельцев популярной линейки Xiaomi Mi Band и ряда других моделей.

Источник изображений: YouTube , Wikipedia

в фитнес браслете, в телефоне и в часах

Средняя оценка+3

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка+3

Когда-то это слово вызывало ассоциацию с лабораториями, испытательными стендами, скоростной техникой – и уж точно не с предметами, которые мы носим в карманах. Сейчас в порядке вещей, если вы носите с собой сразу три устройства, в состав которых входит акселерометр. Итак, мы расскажем что такое акселерометр и зачем он нужен в телефоне, в фитнес-браслете и часах и разберемся чем он отличается от гироскопа. А также произведем калибровку в смартфоне на Android и iPhone.

Содержание страницы

Что такое акселерометр

Если говорить простым языком, то акселерометр – это прибор для измерения ускорения. Он применяется как датчик изменения положения устройства в пространстве и таким образом определяет направление, степень, скорость отклонения. Именно акселерометр отвечает за разворот картинки на экране вашего смартфона при повороте корпуса или как еще пример, включает экран фитнес-браслета или смарт-часов, когда вы наклоняете запястье.

Сегодня акселерометр в телефоне – это обязательный элемент. Однако ещё десять-двенадцать лет назад первые смартфоны, в которых был G-сенсор, воспринимались как чудо. Давайте разбираться, зачем нужен этот датчик, если столько лет обходились без него.

Принцип работы

Образно говоря, акселерометр в смартфоне – это необходимый элемент для качественного отображения картинки. Впрочем, есть для него и другие применения. Современные телефоны вполне способны работать как шагомеры или отслеживать качество сна по тому, как вы ворочаетесь под одеялом.

Смотрите видео, где подробно рассказывается о принципе работы акселерометра:

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах помогает считать количество пройденных шагов. Собственно, это акселерометр в браслете и в smart-часах отслеживает ваши движения даже во сне. А программная обработка его показаний помогает распознать, идёте вы или бежите, с какой скоростью, как много шагов подряд сделали.

Когда вы поднимаете руку к лицу и дисплей автоматически включается – это тоже благодаря распознаванию жестов с помощью того же маленького, но полезного модуля.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне

Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы.

Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Именно поэтому, повернув корпус телефона, вы наблюдаете, как картинка на экране тоже поворачивается. Именно поэтому вы можете в гоночной игре рулить, используя смартфон или геймпад как рулевое колесо. Именно поэтому фитнес-трекер умеет подсчитывать ваши шаги или отслеживать качество сна.

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Практически во всех смартфонах и планшетах, выпущенных в эпоху Android и iOS, этот датчик есть. Даже в самом первом айфоне, выпущенном в 2007 году, и в первом Samsung Galaxy S, вышедшем в 2010-м.

Если вы сомневаетесь, есть ли он в вашем устройстве, то просто почитайте официальное описание. В ранних Андроид-смартфонах поворот экрана не обязательно включался по умолчанию, поэтому, если вы повернули свой телефон и дисплей не отреагировал, это ещё ни говорит об отсутствии акселерометра. Вероятнее всего, что он отключен в настройках телефона. Найдите похожую иконку, как на рисунке ниже и активируйте.

Настройка/калибровка акселерометра на смартфоне

Калибровка Android

Калибровка акселерометра на Android нужна, например, в случае, если смартфон начал неправильно считать шаги или неверно определять положение корпуса. Штатных программ для этого нет, но, чтобы откалибровать акселерометр, существуют специальные приложения, однако лучшим вариантом признаётся приложение GPS Status & Toolbox (Скачать Google Play). В его разделе Toolbox есть специальный инструмент, который так и называется – «Калибровка акселерометра». Положите телефон на ровную поверхность и следуйте инструкциям.

Посмотрите видео инструкцию, как быстро откалибровать телефон.

Калибровка G Sensor для игр

Посмотрите видео: калибровка G Sensor для игр на Android.

Калибровка iPhone

Инструментов для калибровки iPhone нет, но в случае чисто программного сбоя обычно спасает простая перезагрузка. Если проблема осталась, пишите в комментариях, постараемся помочь.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Как правило, акселерометр в смартфоне работает в паре с гироскопом. Эту практику ввела Apple в модели iPhone 4, и не прогадала. Комбинация двух датчиков сейчас стала настолько обыденной, что не все пользователи понимают разницу между этими двумя приборами.

Если вкратце, то в гироскопе ключевой массивный элемент закреплён и сопротивляется попытке поворота, порождая силу Кориолиса, которую можно измерить. Современный гироскоп способен в общем случае на более точное измерение угла наклона и более быструю реакцию. А сочетание этих двух датчиков даёт гораздо лучший результат, чем использование только одного.

Поэтому в современных смартфонах обычно устанавливается комплексный измеритель, в который входят оба датчика. Первую такую модель выпустила компания InvenSense в 2010 году, и в ней два 3-осных датчика формировали шестиосный комплекс. Разумеется, первыми инновацию оценили пользователи Apple, но вскоре она стала стандартом для всей индустрии.

Конечно, если вы спутаете акселерометр и гироскоп в «бытовом» смысле, это не страшно. Но вообще это совершенно разные измерительные приборы, и измеряют они разные значения, хотя и служат примерно для одной цели.

Вывод

Подведем итог. Акселерометр, это один из ключевых элементов современной носимой электроники, который расширяет функциональность и возможности управления. Сейчас он есть во всех смартфонах и смарт-часах, а в фитнес-трекерах является главным датчиком всей системы. Если остались вопросы, задавайте в комментариях, мы с радостью на них ответим.

Была ли полезной информация ?
ДаНет

Что такое акселерометр и для чего он нужен в смартфонах. Как работает акселерометр в фитнес-браслете.

Датчик под названием акселерометр (он же G-сенсор) создан для того, чтобы определять наклон устройства относительно положения земли. Так, каждый владелец смартфона или фитнес-браслета, часто не подозревая об этом, использует акселерометр.

Практически все современные смартфоны и планшеты оснащаются акселерометром. Он необходим для того, чтобы замерять уровень смещения относительно уровня покоя, в любое время замерять активность человека, распознавать и демонстрировать положение в пространстве. Встроенный акселерометр дает возможность оперативного управления телефоном за счет моментального реагирования на изменения его положения. За счет этого устройства при смене положения смартфона поворачивается его экран для максимального удобства. Кстати, именно акселерометр защищает от удаления всех записей в случае непредвиденной ситуации. Таким образом акселерометр является незаменимым элементом любого смартфона.

Если в смартфонах такой датчик устанавливается для определения положения экрана, то в фитнес-браслетах он применяется с единственной целью: подсчет числа сделанных шагов, а также определение пройденной человеком дистанции. Большинство моделей фитнес-браслетов также могут определять сердечный ритм и различать состояние бодрствования и сна.

В часах акселерометр устанавливается с той же целью, что и в фитнес браслетах Устройство подсчитывает количество шагов, показатели физической активности, создает отчеты в соответствующих приложениях, подсчитывает, какое количество калорий человек потратил в процессе физической тренировки. Фитнес-часы – это отличное устройство для тех, кто занимается спортом и следит за своим здоровьем.

Как это работает?

G-сенсор представляет собой крошечный чип. Он ставится на плате устройства. В двух словах: данный чип представляет собой особую инертную массу, которая крепится к достаточно гибкой и подвижной составляющей части, закрепляемой на на подвижном элементе. Чтобы подавлять любые случайные мини колебания инертная масса должна быть присоединена к демпферу.

Принцип акселерометра заключается в том, что он производит замер уровня смещения относительно уровня состояния покоя. Далее происходит преобразование получаемой информации в электросигнал. Последний, в свою очередь, переходит к программному обеспечению, электронике. Так выглядит упрощенный пример работы датчика. Чтобы акселерометр давал точные результаты для его изготовления требуются максимально точные пропорции и расчеты. Датчик не создается вручную. Для его изготовления используются химические реакции и полностью автоматизированное производство.

В чем преимущества фитнес-браслета со встроенным акселерометром?

Любой акселерометр-браслет намного удобнее, чем смартфон, используемый в тех же целях. Можно выделить следующие преимущества таких устройств:

Носить телефон в руке для того, чтобы фиксировать все данные при движении, неудобно. К тому, же его нельзя брать с собой при занятиях плаванием. Фитнес браслет надежно крепится на руке и сопровождает своего владельца повсюду.
Чтобы использовать смартфон в качестве фитнес-браслета, потребуется постоянно держать его подключенным к интернету и другим приложениям. Фитнес-браслет достаточно синхронизировать с интернетом всего один раз в сутки.
Чтобы сохранить данные в телефоне также потребуется использование специальных программ. В браслете сохранение данных осуществляется автоматически без загрузки каких-либо дополнительных приложений.

Отличия акселерометра от гироскопа

Сегодня многие не знают, чем отличается гироскоп от акселерометра. Многие путают даже названия этих устройств. Между тем, главное отличие заключается в принципе работы акселерометра и гироскопа. Если акселерометр замеряет уровень наклона по отношению к земле путем расчета собственного успокоения, то гироскоп производит замер угла наклона относительно земли. Эти острова могут работать по отдельности, но в большинстве смартфонов он устанавливаются совместно, дополняя работу друг друга.

Акселерометр в смарт часах что это

В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос: «Акселерометр в смарт часах что это?», а также дать полезные рекомендации для наших читателей. Что из этого получилось, читайте далее.

Apple выпустит осенью сразу несколько моделей умных часов iWatch. Детали о дизайне, дате выхода и функциях грядущего устройства девайса опубликовали со ссылкой на анонимные источники информагентство Reuters и тематическое издание MacWorld.

По данным СМИ, носимый компьютер Apple будет содержать 10 датчиков, включая сенсоры, фиксирующие активность при занятии фитнесом. Такое количество необходимо, чтобы функциональность iWatch была заведомо шире, чем у смартфонов. Делая замеры на протяжении всего дня, владелец гаджета сможет получить картину общего самочувствия и своего физического состояния.

1. Акселерометр

Акселерометр (G-сенсор) — это миниатюрный датчик, который, если говорить научным языком, измеряет проекцию кажущегося ускорения. Если говорить проще, то он определяет угол наклона гаджета относительно поверхности Земли. Программное обеспечение, получающее информацию об угле наклона с акселерометра, поворачивает изображение на экране.

Гироскоп (гиродатчик) служит для определения ориентации устройства в пространстве, для отслеживания его перемещения. Программное обеспечение, используемое вместе с гироскопом, способно быстро реагировать на перемещение девайса в пространстве и принимать соответствующие решения.

3. Магнитометр

Магнитометр – это модуль для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств материалов. Другими словами, цифровой компас.

4. Датчик барометрического давления

Барометр будет измерять атмосферное давление в текущем местоположении владельца iWatch и определять высоту над уровнем моря. Эта функция особенно пригодится, когда пользователь передвигается по наклонным плоскостям, будь то холм или гора, потому как барометр помогает, в зависимости от атмосферного давления и высоты, подсчитать точное количество калорий, которые сжигаются во время прогулки.

5. Датчик температуры окружающей среды

Это простой сенсор, с помощью которого «умные» часы смогут мониторить температуру окружающей среды. Стандартные датчики работают в диапазонах от -20 до +50С. С его помощью часы смогут определить оптимальный уровень комфорта и откорректировать погрешности давления, вызванные изменением температуры воздуха.

6. Монитор сердечного ритма

Монитор сердечного ритма или как их часто называют пульсометры, кардиомониторы или даже пульсомеры, в iWatch станет помощником как для профессиональных бегунов, так и для любителей джоггинга. Он позволит отслеживать сердечную деятельность, пульс и давление, помогая внести коррективы в план пробежек.

7. Датчик оксиометрии

С помощью датчика оксиометрии компьютеризированные часы смогут измерять насыщенность крови кислородом. Подобные сенсоры состоят из двух частей: светоизлучающих диодов и детектора света (фотодетектора). Световые лучи проходят через кожу. Кровь и ткани поглощают определенное количество света, излученного датчиком, которое зависит от степени насыщения гемоглобина крови кислородом. Фотодетектор, в свою очередь, улавливает свет, прошедший через ткани, а устройство рассчитывает показатели организма.

8. Датчик проводимости кожи

Модуль кожно-гальванической реакции будет измерять проводимость кожи. Данный параметр меняется в зависимости от состояния симпатической нервной системы. На изменения проводимости влияют бессознательные эмоции, такие как внезапный шум, запах, прикосновение, боль и т.д.

9. Датчик температуры кожи

Датчик температуры кожи будет измерять температуру тела человека. Сравнивая показания с модулем, фиксирующим температуру окружающего воздуха, устройство сможет определить интенсивность тренировки и нагрузок на организм человека.

Стандартный для мобильных устройств модуль приёма-передачи данных для спутникового контроля, использующий системы Global Positioning System для точного определения местонахождения человека.

О том, что iWatch будут созданы с большим упором именно на отслеживание множества параметров состояния здоровья пользователя, мы писали ещё в феврале. Именно поэтому последние утечки данных не вызывают удивления. Ранее сообщалось, Apple выбрала несколько известных спортсменов для тестирования своих часов.

Анонс часов ожидается в октябре с появлением их в продаже в течение месяца.

Следите за новостями Apple в нашем Telegram-канале, а также в приложении MacDigger на iOS.

Присоединяйтесь к нам в Twitter, ВКонтакте, Facebook, Google+ или через RSS, чтобы быть в курсе последних новостей из мира Apple, Microsoft и Google.

Носить телефон в руке для того, чтобы фиксировать все данные при движении, неудобно. К тому, же его нельзя брать с собой при занятиях плаванием. Фитнес браслет надежно крепится на руке и сопровождает своего владельца повсюду.
Чтобы использовать смартфон в качестве фитнес-браслета, потребуется постоянно держать его подключенным к интернету и другим приложениям. Фитнес-браслет достаточно синхронизировать с интернетом всего один раз в сутки.
Чтобы сохранить данные в телефоне также потребуется использование специальных программ. В браслете сохранение данных осуществляется автоматически без загрузки каких-либо дополнительных приложений.

«Умные» часы еще не успели закрепиться как класс устройств, а дизайнеры уже вовсю улучшают их эргономику. Как правило, умным часам (помимо работы от батарейки), ставят в вину то, что их экран редко повернут к человеку под правильным углом: определять время еще более или менее удобно, а вот читать сообщения – уже нет. Запястье приходится вращать, пытаясь найти правильное положение кисти. Корейский дизайнер Кван Ю (Kwan Yoo) предложил интересное решение этой проблемы.

В концепте Watch-ME дизайнер предлагает не просто использовать гибкий дисплей, а задействовать гироскоп, определяющий положение кисти и выводящий уведомления под правильным углом. Можно пить чай, печатать или вести машину и при этом отлично видеть текст: он будет «плавать» по дисплею вслед за движениями руки, всегда оставаясь на виду.

В версии Квана OLED-дисплей часов имеет размер 140×20 мм и растянут почти по всей длине браслета. На экране могут располагаться самые разные виджеты и уведомления. Со смартфоном Watch-ME соединяются традиционно – посредством Bluetooth.

Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Акселерометр в смарт часах что это»? Напишите об этом в комментариях.

Гироскоп в часах что это

Фитнес-браслет – это очень удобное и полезное устройство, которое помогает оставаться активным и контролировать состояние организма.

На рынке регулярно появляются более современные гаджеты, которые дополняются новыми функциями.

Большинство людей уже приобрели обновку, однако далеко не все владельцы фитнес-браслетов знают, что такое акселерометр.

Этот аппаратный компонент обычно встраивают в смартфон или трекер для фитнеса вместе с гироскопом, чтобы повысить функциональность гаджета.

Пользователям будет полезно знать, что из себя представляет акселерометр, как работает и какие преимущества дает.

Что это такое

Мало кто знает, что это такое акселерометр (G-сенсор) в фитнес-браслете. Это датчик, помогающий измерить кажущееся ускорение объекта, к которому он прикреплен. Под кажущимся ускорением понимают разницу между гравитационным, а также истинным ускорением.

Именно благодаря акселерометру, фитнес-браслет умеет подсчитывать количество шагов. Для этой цели в спортивный гаджет устанавливают трехкомпонентный датчик – это миниатюрное устройство, которое регистрирует ускорение по 3 осям координат. Такие сенсоры часто встраивают в смартфоны, а также планшеты. Нередко владельцы мобильных устройств, а также фитнес-браслетов даже не подозревают о том, что используют акселерометр.

Важно! Современные модели трекеров для фитнеса оснащаются акселерометром или гироскопом, которые отслеживают ориентацию объекта в пространстве. Далеко не все пользователи понимают, что эти устройства отличаются: акселерометр измеряет ускорение, а гироскоп – угол наклона девайса по отношению к поверхности земли.

С помощью акселерометра фитнес-трекер понимает, двигается ли рука пользователя с определенным ускорением или находится в неподвижном состоянии. Мало кто знает, что это устройство постоянно контролирует быстроту изменения скорости, затем передает данные в микропроцессор. Последнее устройство обрабатывает полученную информацию по определенному алгоритму, отличая перемещение в пространстве (с движением рук во время ходьбы) от обычных жестов руками.

Если акселерометр в фитнес-браслете дополнен гироскопом, то это позволяет получить микропроцессору более развернутую (трехмерную) картину движения руки пользователя. Благодаря этим аппаратным компонентам, трекер для фитнеса может точно отличить перемещение рук во время ходьбы от движений, совершаемых на месте.

Раньше об акселерометре с гироскопом слышали владельцы смартфонов, в которые их устанавливали перед массовым распространением фитнес-браслетов. Сейчас эти датчики встраивают по умолчанию практически во все мобильные устройства. Они помогают принимать вызов, встряхнув или повернув смартфон, перелистывать электронную книгу, переключать треки в аудиоплеере или управлять персонажем видеоигры. Ну и, конечно же, функция подсчета шагов на телефоне тоже реализуется благодаря акселерометру и гироскопу.

Однако большинство недорогих моделей трекеров для фитнеса оснащены только G-сенсором. Но если программное обеспечение гаджета хорошо налажено, то даже без гироскопа он может подсчитывать шаги с минимальной погрешностью. Мало кто знает, что именно это устройство помогает определять пройденное расстояние. Кроме того, практически все фитнес-браслеты могут измерять пульс и отслеживать часы бодрствования и сна.

Как работает, и как можно использовать

Чтобы понять, как действует акселерометр в фитнес-браслете и что это такое, нужно изучить механизм действия классического устройства. Мало кто знает, что оно состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Основной деталью конструкции является подвижная масса, которая прикреплена к упругому элементу. Пружина крепится к неподвижной поверхности. С противоположной стороны находится демпфер, который подавляет колебания груза.

Важно! Любые движения гаджета приводят к тому, что подвижная масса ускоряется, тогда деформируется пружина. Когда груз возвращается на место под воздействием упругого элемента, уровень смещения по отношению обычного положения фиксирует специальный датчик.

Акселерометры в фитнес-браслетах бывают разные, но чаще всего применяются емкостные и пьезоэлектрические.

Мало кто знает, как работает емкостный датчик и что это такое. При движении устройства груз давит на пластину, расположенную ближе. При сближении чувствительных элементов увеличивается емкость конденсатора. Микропроцессор производит обработку полученной информации и сигнализирует о движении.

В пьезоэлектрических устройствах вместо пластин применяется кристалл. Во время движения гаджета груз сжимает чувствительный элемент, и он создает разность потенциалов. Микроконтроллер регистрирует изменения.

Акселерометр в фитнес-браслете выглядит как миниатюрный чип, который расположен на плате устройства. Внутри него находится подвижная масса, а выглядит он как небольшой черный квадрат.

Принцип его работы не отличается от стандартного: когда меняется положение подвижной массы, то производится замер уровня смещения. Потом полученная информация преобразуется в электрический сигнал. Это наиболее простой пример работы G-сенсора.

Акселерометр в фитнес-браслете применяют во время ходьбы или бега, чтобы контролировать пройденную дистанцию. Умное устройство помогает подсчитать примерное количество шагов, ступенек. Несмотря на то, что результаты далеко не всегда точны, полученная информация поможет корректировать уровень активности и повысить результаты тренировок.

Не существует фитнес-браслетов, которые определят количество шагов без ошибки. На протяжении дня пользователь совершает непредсказуемые для гаджета движения (например, управление авто, поглощение пищи), которые он ошибочно воспринимает как шаги. К тому же, все люди имеют свой стиль хождения, поэтому нет единого алгоритма, который учитывает особенности походки и точно отличает шаги от других движений. Обычно погрешность находится в пределах от -30 до +10%.

В смартфонах акселерометры позволяют управлять героями из видеоигр или их транспортными средствами. Также датчик помогает менять ориентацию картинки или текста. В авиации G-сенсор обеспечивает работу навигационной системы, а в промышленности он используется в качестве устройства, которое преобразует постоянное низкое напряжение в переменное.

Отличия от гироскопа

Некоторые пользователи путают гироскоп с акселерометром. Однако эти устройства имеют существенные отличия.

Гироскоп в фитнес-браслете позволяет определять угол наклона гаджета по отношению к поверхности земли. Этот датчик вместе с акселерометром позволяет получить информацию о передвижении и физической активности человека. Они помогают определить обычную ходьбу и бег от более сложных занятий, например, йога, плавание. С помощью гироскопа и акселерометра фитнес-браслет собирает статистику, а потом передает ее в приложение смартфона. Эти аппаратные компоненты позволяют не только посчитать шаги, но и пройденное расстояние, высоту или количество ступенек.

Интересно! В смартфоне гироскоп тоже позволяет управлять героями игр или интерфейсом. Также его используют в автомобильной, авиационной, космической и других видах промышленности, где требуется определить положение объекта по отношению к поверхности земли.

Как упоминалось, акселерометр в фитнес-браслете позволяет измерить ускорение гаджета, в котором он установлен. Оба датчика способны передавать данные об ускорении в соответствующую программу. Тогда она определяет свое положение по отношению к земной поверхности.

Однако акселерометр имеет преимущество над гироскопом – во время измерения ускорения девайс способен очень точно определить расстояние, на которое он перемещается в пространстве. Поэтому фитнес-браслет с G-сенсором можно применять для подсчета количества шагов.

Таким образом, акселерометр и гироскоп помогают определить положение фитнес-браслет относительно земной поверхности. Но разница между ними все-таки есть: первое устройство позволяет вычислить ускорение гаджета по отношению к земле, а второе – угол его наклона. Эти функции могут заменять друг друга или дополнять. По этой причине современные фитнес-браслеты оснащают обоими датчиками.

Однако некоторые функции акселерометра недоступны гироскопу. Первое устройство формирует сигнал, позволяющий измерить дистанцию, которую прошел владелец фитнес-браслета.

Есть ли преимущества у гаджетов с такой функцией

Акселерометр в смартфонах расширяет возможности гаджета:

Позволяет автоматически менять ориентацию экрана во время поворота телефона.
Разрешает управлять игровым процессом в некоторых программах за счет поворота смартфона.
Мобильное устройство реагирует на жесты и выполняет определенные действия, например, при перевороте смартфона переключается песня.
Определяет, а также показывает изменение положения человека в пространстве с помощью навигационных программ, к примеру, Гугл Карты.
Отслеживает физическую активность, например, определяет расстояние чрез шагомер.

Однако фитнес-браслеты с акселерометром намного удобнее, чем телефон с таким же датчиком для отслеживания физической активности.

Плюсы трекера для фитнеса с G-сенсором, по сравнению с телефоном:

Носить смартфон во время ходьбы или бега в руке достаточно неудобно. Кроме того, телефон нельзя брать с собой в бассейн, а многие модели фитнес-браслетов водонепроницаемые, поэтому с ними можно плавать.
Заменить фитнес-браслет смартфоном возможно, но для этого нужно постоянно следить, чтобы он был подключен к интернету и другим программам. Трекер для фитнеса можно синхронизировать с телефоном и фирменным приложением 1 раз за сутки.
Сохранить информацию о тренировке на телефоне можно с помощью специальных приложений. На фитнес-браслете данные автоматически сохраняются и передаются в программу, где можно просмотреть все подробности.

Как видите, устройства с акселерометром имеют массу преимуществ перед гаджетами без этих датчиков. Для отслеживания физической активности фитнес-браслет с G-сенсором подходит намного больше, чем смартфон с ним.

ТОП-10 трекеров с акселерометром

Если вы решили приобрести фитнес-браслет с акселерометром, то нужно изучить список лучших устройств в 2019 году:

Garmin Vivosmart HR+. Оснащен акселерометром, высотометром и пульсометром. Он считает шаги, пройденное расстояние, потраченные калории и т.д. Фитнес-браслет работает в разных режимах, например, бег, езда на велосипеде, фитнес, плавание. Он отслеживает сон, ЧСС, минуты активности. А благодаря GPS-модулю, гаджет точно определяет координаты.
Huawei Honor Band 4. Имеет G-сенсор и пульсометр. Фитнес-браслет позволяет выбирать из списка спортивных режимов наиболее подходящий, например, ходьба, бег на улице или беговой дорожке, езда на велосипеде или тренажере, плавание. Устройство автоматически следит за активностью пользователя при занятиях спортом. Кроме того, оно распознает разные стили плавания (брасс, баттерфляй и т.д.). В статистике отображается следующая информация: скорость плавания, расстояние, калории и т.д.
Xiaomi Mi Band 3. Оснащен акселерометром и пульсометром. Чувствительный датчик позволяет считать шаги с минимальной погрешностью. Он правильно определяет пройденную дистанцию, количество калорий, этажи. Гаджет имеет водонепроницаемый корпус, поэтому в нем можно плавать, но специальный режим отсутствует. Кроме того, устройство хорошо понимает жесты.
Garmin Vivosmart 3. Оснащен пульсометром, акселерометром, барометром, датчиком освещенности. Фитнес-браслет считает шаги, дистанцию, калории, количество повторений, определяет минуты активности, измеряет пульс, отслеживает фазы сна. Кроме того, он позволяет оценить аэробное состояние, отследить стресс в течение всего дня. Он подходит для плавания и поддерживает различные спортивные режимы.
FitBit Charge 3. Имеет встроенный акселерометр, высотометр, сенсор освещенности, пульсометр. Это устройство считает минуты активности, шаги, время, потраченные калории. Фитнес-браслет позволяет определять цели, анализирует сон, определяет его качество. С ним можно плавать, а GPS выстроит маршрут пробежки.
Amazfit Cor. Оснащен 3-осевым акселерометром и оптическим датчиком ЧСС. Фитнес-браслет напоминает о движении, считает шаги, дистанцию, этажи, калории, определяет время активности, измеряет пульс. С ним можно плавать.
SMA B2. Имеет G-сенсор и пульсометр. Фитнес-браслет подсчитывает количество шагов, дистанцию, калории, напоминает о движении, измеряет ЧСС, кровяное давление. Позволяет выбирать режим пробежки или езды на велосипеде.
Samsung Gear Fit 2Pro. Оснащен акселерометром, гироскопом, высотометром, пульсометром. Фитнес-браслет напоминает об активности, определяет количество шагов, дистанцию, калории, пульс. Благодаря GPS, устройство записывает траекторию перемещения, выстраивает беговые маршруты. Он позволяет тренироваться в разных режимах (в том числе плавания).
Huawei Band 3 Pro. Имеет такой же набор датчиков, как предыдущий гаджет (кроме высотометра). Фитнес-браслет предлагает много полезных функций, например, измерение частоты сердцебиения, мониторинг сна, подсчет шагов, расстояния, количества кругов в бассейне и т.д. Автоматически определяет бег, езду на велосипеде и плавание.
Huawei Talkband B5. Оснащен акселерометром и пульсометром. Фитнес-браслет обладает всеми важными базовыми опциями, например, подсчет шагов, расстояния, калорий, пульса и т.д. Кроме того, он выступает в качестве средства мобильной связи.

Вышеописанные фитнес-браслеты с акселерометром позволят сделать жизнь активнее, тренировки – более разнообразными, правильно спать, следить за состоянием здоровья.

Полезное видео

Основные выводы

Теперь вы знаете, что это такое – акселерометр в фитнес-браслете, и зачем он нужен. Этот прибор измеряет кажущееся ускорение. Определяя эту характеристику, G-сенсор помогает ПО контролировать положение гаджета по отношению к земной поверхности, а также расстояние, на которое он был перемещен. Важно понимать, что акселерометр отличается от гироскопа, хотя оба устройства могут дополнять друг друга. В фитнес-браслете датчик позволяет считать шаги, расстояние, этажи. Акселерометр дает гаджету информацию о положении в пространстве и скорости движения пользователя. Поэтому трекеры с этими датчиками дают больше возможностей человеку, чем устройства без них. Чтобы правильно выбрать фитнес-браслет с акселерометром, нужно изучить список лучших гаджетов за 2019 год.

19 февраля 2014

Что такое акселерометр в смартфоне и фитнес-браслете? Объясняем на пальцах, как он работает

Последнее обновление:4 месяца назад

Оценка этой статьи по мнению читателей:

Казалось бы, акселерометрам в смартфонах уже «сто лет» и все, кому интересно было узнать, что это такое и как оно работает, давно прочли какую-то статью или посмотрели ролик в YouTube.

Мне действительно так казалось, пока я не почитал самые популярные выдачи Google по этому запросу. К удивлению, это были либо совершенно бестолковые и поверхностные статьи, перепечатанные копирайтерами, пишущими параллельно о моде и политике, либо статьи в стиле «как максимально сложно рассказать о простом».

Такая ситуация, конечно же, не может не радовать, ведь у нас появился отличный повод для новой интересной статьи!

Итак, что такое акселерометр — знают, наверное, все. Этот датчик используется в телефонах для определения положения устройства и автоматического поворота экрана. Также некоторые смартфоны используют акселерометр для определения падения, чтобы автоматически спрятать выдвигающуюся моторизированную селфи-камеру. Среди наших обзоров было много таких аппаратов.

Кроме того, акселерометр является сердцем всех смарт-часов и фитнес-трекеров, ведь именно он отслеживает любое движение пользователя. Да и на смартфонах есть шагомеры, также использующие акселерометр.

Остается лишь один и самый главный вопрос:

Как работает акселерометр?

Давайте на секундочку отбросим все эти технологии и подумаем, как вообще можно сделать устройство, которое бы показывало, скажем, угол своего наклона. Самое простое, что приходит на ум — это стеклянная колбочка с пузырьком воздуха внутри:

Если представить, что слева находится верхняя часть колбы (обозначим ее красным цветом), а справа — нижняя (синий цвет), тогда можно очень легко определять положение колбы в пространстве:

Когда пузырек окажется возле «красной» стороны — колба стоит вверх головой, а когда возле «синей» — она перевернута вверх ногами.

С этим, думаю, всё предельно ясно. Чтобы аналогия ближе отображала суть реального акселерометра, давайте заменим колбу с жидкостью и пузырьком на грузик, который закреплен на гибкой подвеске:

На картинке наше устройство лежит горизонтально на боку, поэтому грузик не провисает. Но если развернуть его в вертикальное положение, гибкие стержни сразу же прогнутся под весом грузика:

Из-за этого мы всегда будем знать, в каком положении находится наше устройство. Ведь грузик будет опускаться вниз под действием силы тяжести, которая прижимает все объекты, включая нас с вами, к центру земли. Да, мы не проваливаемся сквозь пол или асфальт, так как есть гораздо более мощная сила, отталкивающая нас от других объектов, но об этом чуть позже.

Обратите внимание на то, что наше примитивное устройство уже может не только показывать, держим ли мы его нормально или вверх ногами, но также и измерять ускорение!

Представьте, что будет, если мы резко поднимем это устройство вверх, когда грузик уже провисает на стержнях под своей тяжестью? Верно, он на короткое время прогнет гибкие стержни еще сильнее, а затем вернется к своему изначальному положению:

Точно также поведут себя стержни, если мы положим устройство на бок и затем резко переместим его влево. В этом случае, из-за ускорения, грузик на мгновение прогнет стержни в обратную сторону.

Это интуитивно понятно, так как каждый из нас на себе ощущал подобный эффект при разгоне автомобиля, когда во время быстрого ускорения нас прижимает к сидению, то есть, мы движемся в противоположную сторону ускорению автомобиля.

Получается, мы уже можем не только говорить о самом факте ускорения, но даже и вычислить его силу. Ведь чем сильнее грузик сместится в противоположную сторону, тем сильнее ускорение. Это как с автомобилем — чем быстрее разгон, тем сильнее нас прижимает к сидению.

Вот мы и разобрали базовый принцип работы акселерометра! Какой-то грузик под действием силы тяжести провисает на тонком гибком стержне. Если мы развернем телефон на 180 градусов, тогда стержни прогнутся в противоположную сторону.

Но, заметьте, что такое устройство сможет определять только верх и низ, а также ускорение вверх или вниз. Стержни не будут прогибаться влево или вправо, а также наше устройство не будет реагировать на ускорение вперед/назад (вглубь экрана):

К сожалению, одним акселерометром нам не обойтись, так как он будет измерять положение и ускорение устройства только по одной оси (в нашем примере — оси Y или вверх/вниз. И такие акселерометры действительно существуют — это одноосевые акселерометры.

Если мы хотим измерять положение и/или ускорение по всем осям (X, Y и Z или влево/вправо, вверх/вниз и от нас/к нам), тогда нам нужны 3 акселерометра или 3 отдельных грузика, которые будут размещаться внутри смартфона или фитнес-трекера соответствующим образом:

Такой акселерометр будет называться уже 3-осевым. В более дорогих фитнес-браслетах и смарт-часах есть 6-осевые датчики. Это значит, что помимо 3-осевого акселерометра, у них также есть 3-осевой гироскоп. Но об этом сенсоре мы поговорим как-нибудь в другой раз.

А как выглядит реальный акселерометр?

Я много времени уделил довольно простой (даже банальной) аналогии с грузиками, но что на самом деле размещается внутри смартфона или браслета? Вы же не думаете, что там внутри есть крохотная коробочка, в которой жестко закреплены гибкие стержни с подвешенными грузиками?

А зря! Ведь именно так и есть, только сами стержни и грузики выглядят немножко по-другому.

Существует целый класс устройств под названием MEMS (микроэлектромеханические системы). Сюда входят не только акселерометры, но и гироскопы, микрофоны, барометры и другие датчики. Отдельные «запчасти» этих крошечных механизмов могут быть в 100 раз тоньше человеческого волоса!

То есть, суть MEMS и заключается в том, чтобы использовать классические механизмы, но очень маленького размера.

Вот как схематически можно представить MEMS-акселерометр смартфона или смарт-часов, который отслеживает движение только влево-вправо:

Зеленым цветом здесь показан грузик, а темно-серым — гибкие стержни, которые прогибаются при ускорении смартфона или наклонах влево-вправо. Не обращайте пока внимание на синие палочки и на странную форму грузика.

Стержни и грузик могут выглядеть по-разному. Вот снимок под микроскопом реального MEMS-акселерометра, который также отслеживает движение/ускорение по одной оси X (влево-вправо):

Здесь мы видим немного другую форму грузика, а вместо стержней используется гибкая подвеска. Обведу их разными цветами, чтобы было понятней, где что находится:

Существуют и другие формы, но принцип один и тот же.

На этом моменте может показаться, что принцип работы акселерометра понятен. В смартфоне или фитнес-трекере на самом деле установлен микроскопический механизм, состоящий из грузика и гибкого подвеса. Но как использовать этот механизм?

Представьте, что вы роняете телефон и он падает на землю. Естественно, минимум один из акселерометров срабатывает, так как его грузик из-за ускорения смартфона отклоняется в обратную сторону. Но что дальше? Как смартфон знает, куда, как сильно и какой конкретно грузик отклонился?

Мы видим это глазами, но у смартфона внутри корпуса нет глаз. Или как фитнес-браслет при взмахе рукой «знает», что какой-то из микроскопических грузиков куда-то отклонился?

Для ответа на эти вопросы нам нужно разобраться еще с одним интересным физическим явлением. Давайте сконструируем что-то вроде примитивного аккумулятора, который можно очень быстро заряжать и разряжать. Сделать его можно буквально за пару минут из подручных средств.

Необходимо взять две металлические пластинки, прикрепить к ним провода и… всё! Если мы разместим эти пластины достаточно близко друг к другу, но только так, чтобы они не соприкасались, тогда у нас получится такая интересная «батарейка»:

Интересна она по той причине, что заряжать ее можно мгновенно (за доли секунд), но и отдает свой заряд она также мгновенно. Использовать такую «батарейку» в качестве аккумулятора невозможно, ведь она не способна отдавать заряд постепенно в течение долгого времени.

Как же это работает?

Когда мы подключаем к двум пластинкам настоящую батарейку, к одной из этих пластинок устремляются триллионы электронов — крошечных «сгустков» энергии.

В то же время батарейка начинает «вытягивать» электроны из другой пластинки. Это происходит по той причине, что разные концы батарейки имеют разный заряд — отрицательный («минус») и положительный («плюс»).

Положительный заряд батареи будет притягивать к себе электроны с синей пластинки (они имеют отрицательный заряд), а отрицательный заряд, на котором у батарейки уже очень много электронов, будет стремиться избавиться от них и выталкивать электроны на красную пластинку:

В общем, весь этот процесс закончится тогда, когда уже будет не хватать «давления» (напряжения) в батарейке, с которым она выталкивает одни электроны и притягивает другие.

Когда мы отключим батарейку от пластинок, то одна из них теперь будет хотеть избавиться от лишних электронов, а другая наоборот — их притянуть. Но сделать это напрямую не получится, ведь между пластинками есть «изоляция» — воздух:

Если бы мы подключили к этим пластинкам, например, лампочку, тогда она бы на мгновение ярко засветилась. Половина электронов от красной пластинки устремятся к синей, чтобы их везде оказалось поровну и пластинки «не испытывали» никакого давления. А движение электронов по проводам — это и есть ток, который «зажжет» лампочку.

Какое отношение всё это имеет к механическому акселерометру?

Чтобы соединить все точки рассказа, нужно знать еще одну маленькую деталь.

Дело в том, что мы легко можем узнать ёмкость нашей самодельной «батарейки» (я называю ее батарейкой для простоты восприятия, на самом деле такое незамысловатое устройство называется конденсатором). Под словом «ёмкость» я имею в виду количество заряда, которое пластинка может накопить, а затем отдать.

Как вы думаете, от чего зависит эта ёмкость? Конечно, сразу интуитивно напрашивается ответ — от размера пластинок. Ведь чем она крупнее, тем больше туда физически может поместиться электронов:

Мы видим, что справа больше электронов, а значит, эти две пластинки могут накопить больший заряд, соответственно, ёмкость правого конденсатора («батарейки») — выше.

Но есть еще один способ изменить ёмкость пластинок, не меняя их размер. Он следует из закона Кулона, суть которого заключается в том, что сила, с которой одни заряженные частички притягиваются к другим, зависит от расстояния между ними.

Дело в том, что между этими двумя пластинками появляется электрическое поле — невидимая сила, притягивающая разноименно заряженные частички (+ и —) и отталкивающая одноименно заряженные частички (— и — или + и +). Для этой силы ни воздух, ни другая изоляция не является помехой или преградой.

Именно поэтому невозможно сделать конденсатор из одной пластинки. Мы просто не «затолкаем» туда электроны, так как они будут моментально отталкиваться обратно. Но когда появились две пластинки с разными зарядами, появилась и сила, удерживающая этот переизбыток зарядов.

Согласно закону Кулона, чем ближе будут пластинки, тем выше будет сила взаимодействия между заряженными частичками, которая удерживает их, и мы сможем затолкать еще больше электронов при том же размере пластинок:

Это должно быть понятно даже интуитивно, так как все мы пробовали соединять два магнитика. Чем ближе они друг ко другу (при условии, что мы соединяем их разные полюса или «плюс» и «минус»), тем сильнее они притягиваются друг ко другу.

И вот теперь наших знаний достаточно, чтобы ответить на вопрос, как же на самом деле работает акселерометр в смартфонах и фитнес-браслетах.

Давайте посмотрим на 3D-модель вот такого микромеханического акселерометра:

Здесь мы видим «грузик» синего цвета на гибких подвесках (также синего цвета) по краям. Это акселерометр, который работает только по оси X, то есть, грузик смещается влево-вправо (на картинке он уже смещен вправо).

А теперь обратите внимание на темно-серые палочки. Я нарисую схематически вот этот кусочек, чтобы остальная часть акселерометра нам не мешала:

Так вот, синяя верхняя вертикальная палочка на грузике — это и есть одна из пластинок «батарейки» (конденсатора), которую мы только что подробно рассмотрели. Соответственно, серая палочка вверху — вторая пластинка (см. картинку ниже).

На эти пластинки подается заряд и, когда грузик движется вправо, верхние пластинки прижимаются друг к другу, но не соприкасаются. А внизу происходит обратная ситуация — две пластинки отдаляются друг от друга:

Так как две верхние пластинки приблизились вплотную друг к другу, то и заряд на них максимальный, то есть, мы говорим, что ёмкость верхнего конденсатора максимальна. А на двух нижних пластинках, напротив, заряд минимален, так как расстояние между ними увеличилось, соответственно, сила взаимодействия также снизилась.

Акселерометр непрерывно измеряет емкость такой пары конденсаторов — двух верхних и двух нижних пластинок. И по ним очень легко определяет, насколько грузик отклонился от состояния покоя:

Если ёмкость верхних пластинок максимальна, а нижних — минимальна, значит, грузик ушел максимально вправо
Если ёмкость верхних пластинок минимальна, а нижних — максимальна, значит, грузик ушел максимально влево
Если ёмкость верхних и нижних пластинок одинакова, значит грузик находится в состоянии покоя и акселерометр не зафиксировал никакого движения по оси X (влево-вправо)

Кроме того, мы можем легко определять ускорение устройства по степени (амплитуде) отклонения грузика.

Еще раз посмотрим это на увеличенной 3D-модели:

Акселерометр мобильных устройств работает с ничтожно малыми емкостями и зарядами, так как эти пластинки микроскопического размера. Поэтому в акселерометре не одна пластинка, а множество. И все верхние пластинки соединены между собой в одну, как и все нижние — между собой.

Грузик также является одной общей пластинкой, которая подключается к питанию с одной стороны стержня (на картинке этот контакт я подписал словом «грузик», хотя сам грузик синего цвета находится, естественно, посередине):

То есть, по сути, акселерометр состоит из двух конденсаторов («батареек»): одной большой верхней пластины с ребрами и грузика, а также одной большой нижней пластины с ребрами и того же грузика. Смартфон непрерывно измеряет ёмкости этих двух конденсаторов и сразу же понимает, что произошло какое-то движение, как только емкости меняются.

Вот и весь принцип работы этого крохотного инженерного чуда! Теперь дело остается за малым. Нужно просто связать определенное изменение ускорение акселерометра по всем осям с определенным действием.

К примеру, вот так выглядит изменение ускорения по всем 3 осям акселерометра моего фитнес-браслета, когда я просто иду:

Мы видим, что ускорение заметно изменяется только по одной оси X (показано синим цветом). А вот какие показания акселерометра будет регистрировать фитнес-браслет, когда я побегу:

Здесь мы видим, что из-за увеличения скорости движения рук увеличилась и сила ускорения. Кроме того, заметно изменяется ускорение не только по оси X, но и по оси Y (показано желтым цветом). Ведь при ходьбе мои руки были опущены вниз, а во время бега — полусогнуты.

Таким образом, браслету не составляет никакой трудности, например, автоматически определить ходьбу или бег. Ведь «рисунок» изменения ускорения по всем осям очень характерен для каждого вида активности.

При желании трекеры могли бы очень легко определять даже такие занятия, как чистка зубов или игра в теннис (при ударе ракеткой происходит характерное движение кистью, которое очень легко отследить по акселерометру).

Алексей, глав. ред. Deep-Review

P.S. Мы открыли Telegram-канал и сейчас готовим для публикации очень интересные материалы! Подписывайтесь в Telegram на первый научно-популярный сайт о смартфонах и технологиях, чтобы ничего не пропустить!

Умные часы

теперь могут определять, что делают ваши руки.

Одной из основных причин для приобретения умных часов является то, что они действуют как фитнес-трекер, отслеживая ваши физические движения в течение дня. Большинство умных часов оснащено акселерометрами, которые измеряют, как движения меняются с течением времени — в настоящее время это означает отслеживание того, ходите ли вы, бегаете, едете на велосипеде или спите.

Теперь два исследователя из Университета Карнеги-Меллона нашли способ использовать существующий акселерометр в умных часах LG, чтобы также измерять, что ваши руки делают, пока вы их носите.Документ, представленный на ежегодной конференции ACM по взаимодействию компьютера и человека, указывает на еще один способ, которым электроника может узнать о своих пользователях с помощью датчика, который уже существует в большинстве современных носимых устройств и смартфонов.

В ходе исследования исследователи отслеживали движения рук 50 участников, которые отмечали, что они делали руками через равные промежутки времени в течение почти 1000 часов, чтобы создать базу данных об общих движениях рук. Затем они смогли разработать алгоритм, который распознает 95.Точность 2% — иногда очень тонкие различия между 25 обычными движениями рук, включая мытье рук, мытье посуды, прокрутку на телефоне, использование пульта дистанционного управления и набор текста.

Чтобы уловить такие тонкие различия между движениями, исследователи перевели акселерометры в высокоскоростной режим, который предоставил им более детальную информацию, которая включала ориентацию руки, модели движений и даже некоторую биоакустическую информацию, которая состоит из микровибраций, которые распространяются вверх по руке пользователя.Крис Харрисон, глава Future Interfaces Group в Университете Карнеги-Меллона и соавтор статьи, говорит, что это почти как держать стетоскоп в руке. Сверточная нейронная сеть, которая представляет собой тип алгоритма машинного обучения, смогла найти закономерности, используя всю эту информацию, и связать ее с определенными движениями рук.

«Это открывает совершенно новый мир высококачественного распознавания действий, который ранее был невозможен», — сообщил Харрисон Fast Company по электронной почте.«Мы можем, например, отслеживать ваш набор текста, чтобы рекомендовать (или предписывать) перерывы».

Харрисон указывает на другие аналогичные контекстно-зависимые приложения. Например, ваши часы могут отслеживать, когда и как долго вы едите, для приложения, которое поможет вам отслеживать потребление калорий. Точно так же ваши часы могут напоминать вам о необходимости выпить больше воды, если они обнаруживают, что вы мало пили в определенный день.

Хотя эти приложения открывают новые возможности для использования, они также вызывают озабоченность по поводу конфиденциальности.Например, это исследование показывает, что, если бы Apple, Samsung или другой производитель умных часов внедрили аналогичную систему, владельцы часов могли бы предоставить производителю детальную картину того, что они делают большую часть времени, тем более что наша рука движения неразрывно связаны с нашей деятельностью. В результате соавтор статьи и аспирант Карнеги-Меллона Гирад Лапут считает, что вся обработка машинного обучения должна происходить на устройстве, без подключения к облаку, и это согласие будет жизненно важным.

Исследование показывает, как даже простые и повсеместные датчики, такие как акселерометры, можно использовать, чтобы предоставить еще больше информации о том, как люди проводят свое время. И хотя это исследование пока остается в академической сфере, есть большая вероятность, что вскоре оно попадет в ваши умные часы, особенно с учетом неистового желания технологических компаний получать данные.

Акселерометр и гироскоп: в чем разница?

Для определения положения и ориентации объекта используется множество различных сенсорных устройств.Наиболее распространенными из этих датчиков являются гироскоп и акселерометр. Несмотря на схожие цели, они измеряют разные вещи. При объединении в одно устройство они могут создать очень мощный массив информации.

Что такое гироскоп?

Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения ориентации. Его конструкция состоит из свободно вращающегося диска, называемого ротором, установленного на оси вращения в центре большего и более устойчивого колеса. Когда ось поворачивается, ротор остается неподвижным, что указывает на центральное гравитационное притяжение и, таким образом, направление «вниз».»

» Один типичный тип гироскопа состоит из подвешивания относительно массивного ротора внутри трех колец, называемых карданом «, согласно учебному пособию Университета штата Джорджия.» Установка каждого из этих роторов на высококачественные опорные поверхности гарантирует очень небольшой крутящий момент. может воздействовать на внутренний ротор ».

Гироскопы были впервые изобретены и названы в 19 веке французским физиком Жан-Бернаром-Леоном Фуко. Только в 1908 году немецкий изобретатель Х. Аншютц-Кемпфе разработал первый работоспособный гирокомпас. , согласно Британской энциклопедии.Он был создан для использования в подводных лодках. Затем, в 1909 году, на нем был создан первый автопилот.

Что такое акселерометр?

Акселерометр — это компактное устройство, предназначенное для измерения негравитационного ускорения. Когда объект, в который он встроен, переходит из состояния покоя в любую скорость, акселерометр рассчитан на то, чтобы реагировать на вибрации, связанные с таким движением. В нем используются микроскопические кристаллы, которые подвергаются нагрузке при возникновении вибрации, и из-за этого напряжения генерируется напряжение для создания показаний при любом ускорении.Акселерометры являются важными компонентами устройств, которые отслеживают физическую форму и другие измерения при количественном измерении самодвижения.

Первый акселерометр был назван машиной Атвуда и был изобретен английским физиком Джорджем Атвудом в 1783 году, согласно книге Вилле Каякари «Практические МЭМС».

Использование гироскопа или акселерометра

Основное различие между двумя устройствами простое: одно может определять вращение, а другое — нет. В некотором смысле акселерометр может определять ориентацию неподвижного объекта по отношению к поверхности Земли.При ускорении в определенном направлении акселерометр не может отличить это от ускорения, обеспечиваемого гравитационным притяжением Земли. Если принять во внимание этот недостаток при использовании в самолете, акселерометр быстро потеряет большую часть своей привлекательности.

Гироскоп сохраняет свой уровень эффективности за счет возможности измерения скорости вращения вокруг определенной оси. При измерении скорости вращения вокруг оси крена самолета он определяет фактическое значение до тех пор, пока объект не стабилизируется.Используя ключевые принципы углового момента, гироскоп помогает указать ориентацию. Для сравнения, акселерометр измеряет линейное ускорение на основе вибрации.

Типичный двухкоординатный акселерометр показывает пользователям направление силы тяжести в самолете, смартфоне, автомобиле или другом устройстве. Для сравнения, гироскоп предназначен для определения углового положения на основе принципа жесткости пространства. Приложения каждого устройства довольно сильно различаются, несмотря на схожее предназначение.Гироскоп, например, используется в навигации на беспилотных летательных аппаратах, компасах и больших лодках, что в конечном итоге способствует стабильности в навигации. Акселерометры также широко распространены в использовании и могут быть найдены в машиностроении, машиностроении, мониторинге оборудования, мониторинге зданий и сооружений, навигации, транспорте и даже в бытовой электронике.

Появление акселерометра на рынке бытовой электроники с появлением таких широко распространенных устройств, как iPhone, использующих его для встроенного приложения компаса, способствовало его общей популярности во всех направлениях программного обеспечения.Определение ориентации экрана, работа в качестве компаса и отмена действий простым встряхиванием смартфона — это несколько основных функций, которые зависят от наличия акселерометра. В последние годы его применение среди бытовой электроники теперь распространяется и на персональные ноутбуки.

Датчики в эксплуатации

Использование в реальных условиях лучше всего иллюстрирует различия между этими датчиками. Акселерометры используются для определения ускорения, хотя трехосевой акселерометр может определять ориентацию платформы относительно поверхности Земли.Однако, как только платформа начинает двигаться, интерпретировать ее показания становится сложнее. Например, при свободном падении акселерометр покажет нулевое ускорение. В самолете, выполняющем поворот под углом крена 60 градусов, трехосевой акселерометр регистрировал бы вертикальное ускорение 2G, полностью игнорируя наклон. В конечном счете, акселерометр нельзя использовать в одиночку, чтобы помочь в правильной ориентации самолета.

Акселерометры вместо этого находят применение во множестве бытовых электронных устройств.Например, среди первых смартфонов, которые использовали его, был iPhone 3GS от Apple с введением таких функций, как приложение компаса и встряхивание для отмены, согласно Wired.

Гироскоп будет использоваться в самолете, чтобы помочь в определении скорости вращения вокруг оси крена самолета. Когда самолет катится, гироскоп будет измерять ненулевые значения, пока платформа не выровняется, после чего он будет считывать нулевое значение, чтобы указать направление «вниз». Лучшим примером считывания показаний гироскопа является индикатор высоты на обычных самолетах.Он представлен круглым дисплеем с экраном, разделенным пополам, при этом верхняя половина имеет синий цвет для обозначения неба, а нижний — красный цвет для обозначения земли. Когда самолет кренится для разворота, ориентация дисплея будет смещаться вместе с креном, чтобы учесть фактическое направление земли.

Предполагаемое использование каждого устройства в конечном итоге влияет на его практичность на каждой используемой платформе. Многие устройства выигрывают от наличия обоих датчиков, хотя многие полагаются на использование только одного.В зависимости от типа информации, которую вам нужно собрать — ускорения или ориентации — каждое устройство даст разные результаты.

Дополнительная информация от Алины Брэдфорд, автора Live Science.

Дополнительные ресурсы

Типы датчиков носимых фитнес-трекеров

Носимый фитнес-трекер использует специальные приспособления для отслеживания различных параметров человека, носящего трекер.

Эти датчики измеряют ряд параметров, таких как ускорение, частота, продолжительность, интенсивность и характер движений, которые совершает человек.Затем все это проходит через алгоритм с некоторыми догадками, чтобы понять все показания, которые предоставляют данные.

Какие типы датчиков можно найти в фитнес-трекерах?

К фитнес-трекеру можно добавить множество различных типов датчиков — нет предела разнообразию датчиков, доступных дизайнерам. Каждый производитель адаптирует конструкцию существующего датчика для встраивания в свой фитнес-трекер. В то время как некоторые из них могут быть полностью загружены многими видами датчиков, другие могут иметь несколько базовых на уменьшенных в масштабе моделях.

3-х осевой акселерометр

Для отслеживания движения во всех направлениях. Датчик акселерометра выполняет инерционные измерения скорости и положения. Обычно по трем осям он также может определять наклон, наклон и ориентацию тела. Естественно, это очень важно для любого фитнес-трекера, поскольку большинство шагов, сделанных человеком, будут фактически записаны этим датчиком.

Гироскоп

Для измерения ориентации и поворота.Гироскоп можно использовать для навигации и измерения угловой скорости. 3-осевой гироскоп можно соединить с 3-х осевым акселерометром, чтобы обеспечить систему отслеживания движения с «6 степенями свободы». Большинство надежных фитнес-трекеров используют эту комбинацию, чтобы лучше контролировать трехмерные движения, которые может выполнять человек.

Высотомер

Измерение высоты для альпинизма. Высотомеры давления на самом деле являются усовершенствованной версией анероидного барометра.Там, где барометр показывает измерение давления, высотомер показывает высоту, поскольку между ними существует точная корреляция. Большинство фитнес-трекеров могут не иметь высотомера, если только человек не выберет тот, который специально разработан для альпинизма.

Датчик температуры

Для отслеживания изменений температуры. Хотя он не совсем похож на термометр, концепция датчика аналогична, т. Е. Он обеспечивает считывание температуры тела. Чем больше нагревается тело, тем сложнее кажется фитнес-трекеру тренировка.

Датчик биоимпеданса

Проверяет сопротивление кожи небольшому электрическому току. Кожно-гальваническая реакция — это метод измерения электрического сопротивления кожи и интерпретации его как определенной активности тела. Он также известен как электродермальный ответ или психогальванический рефлекс. Это не означает, что фитнес-трекер будет давать толчки, но некоторые из них могут использовать этот датчик для сбора данных о частоте пульса.

Оптический датчик

Использует свет на коже для измерения пульса.Датчики можно использовать для измерения скорости прокачки крови по капиллярам, тем самым измеряя частоту сердечных сокращений. Большинство производителей популярных фитнес-трекеров предпочитают их гальванической реакции кожи — это маленькие лампочки, которые прилегают к коже и измеряют пульс.

Типы датчиков, упомянутых здесь, относятся к типичным датчикам фитнес-трекеров. Это не полный список, и в переносных фитнес-трекерах могут использоваться датчики других типов.Многие производители защищают информацию о датчиках, которые они используют, вместе с алгоритмами, которые они программируют, чтобы получить преимущество перед своими конкурентами.

Оптический детектор пульса сердца Play

Датчики и ошибки

Каждый датчик имеет немного отличающийся пороговый уровень, что затрудняет объединение двух фитнес-трекеров для получения согласованного уровня активности человека.

Если человек носит два разных фитнес-трекера на одном запястье и выполняет тренировку, вполне вероятно, что результаты этих двух трекеров будут разными.Это не означает, что кто-то виноват; это просто означает, что их датчики немного по-другому считывают движения, совершенные во время тренировки.

По этой причине важно помнить, что, хотя фитнес-трекеры, которые носит человек, могут быть хорошим ориентиром для выполняемых физических упражнений, их следует интерпретировать с осторожностью.

Значения сожженных калорий, частоты пульса, количества шагов и других параметров могут различаться между трекерами — это нормально.Пока человек продолжает использовать один и тот же фитнес-трекер, существует некоторая степень непрерывности, и данные будут иметь смысл в течение определенного периода времени.

Пользователь должен помнить, что фитнес-трекер — это просто еще одно электрическое устройство, которое может выйти из строя. Это может быть хорошее устройство для отслеживания основных параметров, но результаты не следует рассматривать как последнее слово в оценке физической подготовки.

Список литературы

http://www.wareable.com/fitness-trackers/how-your-fitness-tracker-works-1449
http: // www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4683756/
http://www.explainthatstuff.com/how-altimeters-work.html

Дополнительная литература

Мод
Smartwatch использует акселерометр, чтобы «видеть» объекты, жесты
Smartwatches — изящные высокотехнологичные игрушки, но, если они скоро не созреют, они останутся игрушками. Перед лицом конкуренции со стороны более целенаправленных, не говоря уже о более дешевых умных фитнес-браслетах, умным часам трудно вырваться из своей ниши на рынке.Однако это не означает, что умные часы не способны. Фактически, даже самые обычные модели содержат аппаратное обеспечение, которое при точной настройке и эксплуатации может заставить умные часы ощущаться как устройство из будущего. И это оборудование — не что иное, как акселерометр.
Все умные часы имеют акселерометр. Такой компонент необходим для определения ориентации и движения руки пользователя. Однако операционные системы умных часов ограничивают частоту «выборки», то есть частоту сбора данных датчиком, до 100 Гц.Исследователи из Университета Карнеги-Меллона использовали специальное ядро операционной системы, чтобы повысить частоту дискретизации до 4000 Гц или 4 МГц, и результаты впечатляют.
Благодаря экспоненциальному увеличению чувствительности акселерометра, он способен обнаруживать даже микровибрации, которые проходят через запястье и руку пользователя. Эту биоакустику, как ее называют, можно затем проанализировать и интерпретировать в реальных действиях, которые ее вызвали. Другими словами, умные часы смогут идентифицировать почти два десятка различных жестов и действий, будь то одна рука или две, которые позже могут быть сопоставлены с реальными программными операциями или элементами управления.
Магия на этом не заканчивается. Тот же принцип также может быть применен для фактической идентификации объекта, который человек держит своей рукой умных часов, если они являются механическими или приводятся в действие двигателем. Такие объекты издают уникальные звуки и вибрации, которые затем можно сравнить с набором данных, точно интерпретировать и идентифицировать. Объединив это с другими компонентами, такими как микрофон умных часов и некоторым программным обеспечением, можно даже превратить умные часы в удобный (без слов) гитарный тюнер.
Несмотря на то, что в прошлом проводились исследования и эксперименты, которые пытались расширить словарный запас и возможности умных часов, этот мод ViBand, возможно, является первым, который не требует сильно модифицированных умных часов. Хотя точные последствия для времени автономной работы и производительности еще предстоит измерить, это действительно или, по крайней мере, должно вызывать интерес к поиску способов «вырасти» умных часов за пределы их простых приложений, ориентированных на фитнес и приложения.

ИСТОЧНИК: Gierad Laput
ЧЕРЕЗ: Gizmodo
Датчики за Apple Watch®
С недавним выпуском Apple Watch® носимая электроника становится все более популярной.Apple Watch может показаться еще одной дорогой заменой смартфона, но устройство позиционируется как самое «личное» устройство Apple, с постоянным контактом с запястьем пользователя и набором датчиков, которые предоставляют данные о состоянии здоровья и статистику жизненно важных функций. С появлением микроэлектромеханических систем (МЭМС) и технологическим развитием датчиков, используемых в этих системах, стало возможным сделать часы не только показывающими время, но и больше.
С недавним выпуском Apple Watch® носимая электроника становится все более популярной.Apple Watch может показаться еще одной дорогой заменой смартфона, но устройство позиционируется как самое «личное» устройство Apple, с постоянным контактом с запястьем пользователя и набором датчиков, которые предоставляют данные о состоянии здоровья и статистику жизненно важных функций. С появлением микроэлектромеханических систем (МЭМС) и технологическим развитием датчиков, используемых в этих системах, стало возможным сделать часы не только показывающими время, но и больше.
Носимая электроника обычно использует датчики для отслеживания определенных аспектов жизни пользователя.Apple Watch включает в себя акселерометр, гироскоп и барометр — все они довольно часто встречаются в небольших носимых устройствах. Наряду с этими датчиками в Apple Watch используются два датчика, разработанные Apple: датчик Force Touch и датчик сердечного ритма. Датчик Force Touch помогает часам определять намерения пользователя, когда он нажимает на экран, а датчик сердечного ритма использует серию световых датчиков для определения жизненно важных функций пользователя. Все пять датчиков работают вместе, чтобы дать новый и уникальный опыт в форм-факторе часов.
Акселерометр и гироскоп используются в современных смартфонах. Как и в случае со смартфонами и носимыми устройствами, включая Apple Watch, акселерометр и гироскоп помогают определить ориентацию. На самом деле в Apple Watch есть три отдельных акселерометра — по одному для каждой оси, в частности осей x, y и z. Но в большинстве случаев эти три датчика объединены и называются единым целым. В случае Apple Watch и большинства небольших устройств три акселерометра помогают обнаруживать движение в любом направлении.Затем гироскоп измеряет скорость вращения по этим трем осям.
Для Apple Watch данные, которые выдают акселерометры и гироскоп, считываются гораздо чаще, чем данные со смартфона. Диапазон движений и положений, в которых обычно находятся смартфоны, не требует расширенного мониторинга, так как они находятся в ладони. Для Apple Watch ориентация экрана — не единственное приложение, для которого используются эти датчики; они также определяют движение любого вида, даже если часы находятся в режиме ожидания.Это помогает подсчитывать шаги и обнаруживать движение, чтобы пользователи знали, что они давно не стояли. Во время тренировки акселерометр и гироскоп отправляют полезные данные, чтобы система знала, что пользователь выполняет больше работы, чем быстрая прогулка, и программное обеспечение может отслеживать эти данные.
Давление при чтении — интересная концепция носимого устройства. В Apple Watch встроен барометр, который измеряет давление вокруг пользователя. Подобно акселерометру и гироскопу, барометр широко используется для фитнеса Apple Watch.Барометр может отслеживать изменения высоты во время тренировки, которые могут происходить, когда пользователь бежит или едет на велосипеде, а траектория меняет высоту. Это также может помочь в отслеживании шагов, когда пользователь поднимается по лестнице. При изменении высоты Apple Watch используют данные, полученные от барометра, для определения точного количества калорий или точного пройденного расстояния. Барометр также может считывать атмосферные изменения в зависимости от того, находится ли пользователь в помещении или на улице, позволяя Apple Watch предоставлять информацию и отзывы, позволяющие продуктивно вносить предложения.
Инженеры Apple разработали и внедрили монитор сердечного ритма, чтобы соответствовать задачам Apple Watch по мониторингу состояния здоровья. Первоначально может показаться разумным использовать акселерометр для измерения вибрации чьего-либо пульса на определенной оси, но это может не давать показания, которые точно отражали бы частоту сердечных сокращений пользователя, носящего устройство. Вместо этого в Apple Watch используется так называемая фотоплетизмография. В этой технологии вместо вибрации используется свет как средство измерения частоты сердечных сокращений.Кровь отражает красный свет и поглощает зеленый свет, поэтому зеленые и инфракрасные светодиоды проецируют свет на запястье пользователя, в то время как фотодиодные датчики активно считывают количество света, отраженного и поглощенного светодиодами. Светодиоды мигают сотни раз в секунду, чтобы получать точное количество ударов сердца каждую минуту. Если тело пользователя не перекачивает кровь агрессивно или часы не могут считывать показания, программное обеспечение Apple Watch увеличивает яркость светодиода и частоту дискретизации.
Монитор сердцебиения помогает как в фитнесе, так и в мониторинге здоровья, а также имеет некоторые социальные преимущества.Apple реализовала сообщение сердцебиения между пользователями Apple Watch, которое использует датчик частоты сердечных сокращений. Использование точного датчика частоты пульса может быть очень полезно для здоровья пользователя и дает уникальные функции умным часам.
Apple создала так называемый Force Touch Sensor, который они начали внедрять во все свои устройства, включая трекпады в своих ноутбуках и iPhone. Датчик Force Touch Sensor использует несколько различных вычислений, чтобы определить, просто ли пользователь нажимает на поверхность или нажимает на нее.В Apple Watch встроен датчик силы и боковой вибратор. Когда пользователь нажимает на экран Apple Watch, тонкий пьезоэлектрический датчик силы перемещается, и в результате этого движения создается напряжение. Величина используемого усилия создает переменное напряжение, которое считывается часами, а затем преобразуется программным обеспечением в показание силы. Затем значение силы используется для определения того, хотел ли пользователь сделать постукивание или нажатие, а также для управления боковым вибратором. Боковой вибратор дает пользователю обратную связь относительно того, определяется ли постукивание или нажатие, увеличением или уменьшением количества ощущаемой вибрации.Было разработано программное обеспечение, которое может предоставлять пользователям различные варианты в зависимости от касания или нажатия на часы. Датчик Force Touch обеспечивает более полное погружение в часы, обеспечивая больший контроль и большую обратную связь.
Apple Watch — это попытка шагнуть в будущее меньших носимых устройств. Датчики делают носимые устройства гораздо более практичными в сочетании с правильным программным обеспечением. После многих месяцев разработки программный пакет, внедренный в Apple Watch, использует все датчики, помогая пользователю получить персонализированный опыт, сохраняя при этом функциональность смартфона.
наручные часы для исследований с акселерометром | Activinsights
Разработанный для исследований в области общественного здравоохранения и клинических испытаний, GENEActiv имеет легкий вес, водонепроницаемость и нейтральный дизайн. Это низкое бремя как для пациентов, так и для учреждений соответственно, поддерживает развертывание для максимального сбора данных с высоким разрешением непрерывно до 1 месяца.
Помимо актиграфии, GENEActiv выдает необработанные трехосные акселерометрические данные с измерениями освещенности и температуры окружающей среды.Он надежен в объективном мониторинге физической активности, сна и повседневного поведения. Алгоритмы, основанные на истинных необработанных данных, позволяют программам сообщать о цифровых клинических показателях и исследовать новые цифровые конечные точки.
GENEActiv могут носить все возрастные группы, от маленьких детей до пожилых людей, с альтернативными ремнями для тела. Узнайте больше о том, как это работает, и если вы хотите опробовать GENEActiv в своем исследовании или вам нужна помощь в планировании исследования, позвоните нам по телефону +44 (0) 1480 862082.
Предназначен для круглосуточного ношения как в условиях свободного проживания, так и в клинических исследованиях
Вывод нефильтрованных необработанных данных включает ускорение по 3 осям, интенсивность физической активности и измерения сна / бодрствования. Образец данных, выводимых GENEActiv, можно загрузить на нашей странице «Загрузки и программное обеспечение».
Доступна аналитика с открытым исходным кодом и открытые SDK
Датчик внешней освещенности и температуры предоставляет ценную информацию об окружающей среде объекта
Эргономичный, эстетически нейтральный дизайн обеспечивает максимальное удобство при ношении объекта и прилегание к нему, особенно при ношении на запястье.
Точные настраиваемые часы позволяют сопоставить данные с зарегистрированной активностью или другими показателями
Сравнить наши продукты
Присоединяйтесь к ведущим мировым исследовательским институтам… выберите GENEActiv
С 2008 года Activinsights работает вместе с признанными мировыми лидерами в области исследований и академических кругов над созданием лучших на рынке устройств для обработки исходных данных.GENEActiv был доказан как в небольших исследованиях, так и в крупных международных когортах из более чем 10 000 субъектов.
В качестве водонепроницаемого устройства для ношения на запястье GENEActiv идеально подходит для научных и клинических исследований медицинских исследователей, изучающих все аспекты повседневной жизни, включая физическую активность, сон и отслеживание интервенционных изменений поведения.
Если вы хотите опробовать GENEActiv в своем исследовании или вам нужна помощь в исследовании, позвоните нам по телефону +44 (0) 1480 862082.
Датчик умных часов
с разгоном использует вибрацию для распознавания жестов, объектов и местоположений — TechCrunch
Ваши умные устройства узнают, когда вы идете пешком, когда вы едете на велосипеде и когда вы поднимаете запястье, чтобы проверить время, просто по шаблонам движения.Но оказывается, они также могут определить, когда вы щелкаете или сжимаете кулак, держите ли вы смартфон или руль. Все, что им нужно сделать, это послушать посильнее — ну, на самом деле, примерно в 100 раз тяжелее.
Исследователи из Университета Карнеги-Меллона создали систему под названием ViBand, которая нагнетает акселерометр обычных умных часов, позволяя им обнаруживать невероятно малые изменения частоты вибрации. Это может быть звук двигателя, нота, настраиваемая на гитаре, или небольшие различия, заметные, когда вы двигаете рукой по-разному.
Секрет кроется в характеристиках самого акселерометра. Обычно они измеряют движение где-то около 20-100 раз в секунду — более чем достаточно, чтобы определить, например, ходит пользователь или бежит.
Но Крис Харрисон из CMU и его коллеги кое-что заметили.
«Прямо в таблице данных указано« максимальная скорость 4000 Гц », — сказал Харрисон в интервью TechCrunch. Он был способен опрашивать движение более чем в сто раз быстрее, чем ему сообщал любой смартфон.«Мы увидели это и сказали:« Хм, держу пари, что там есть кое-что интересное »».
Конечно, было. Даже при распространении через «наполненный водой мешок с костями», как Харрисон описал тело, почти все производит уникальный высокочастотный образец вибрации, своего рода акустическую сигнатуру, которую можно использовать для его почти немедленной идентификации.

Сначала команда рассмотрела варианты использования, такие как возможность щелкнуть пальцами, чтобы включить свет.«Но это казалось какой-то уловкой», — сказал он. «Более интересным является возможность использовать руку в качестве продолжения этого датчика. Мы действительно можем определить, какой объект вы держите, как только вы схватите, и мы можем определить, находитесь ли вы в машине, на кухне… »
Подумайте о таймере, который включается, как только вы берете зубную щетку, о картах, которые появляются, когда вы касаетесь карты при входе в здание, или о двухфакторной системе, которая проверяет не только наличие у вас устройства, но и то, есть ли у вас … ты сидишь за твоим столом.Его можно комбинировать с активными электрическими и беспроводными сигналами, посылаемыми часами, чтобы усилить процесс распознавания.
«К нам обращались разные люди из отрасли; они такие: «Ага, не знали, что мы можем это сделать». Мы ведем переговоры с некоторыми людьми прямо сейчас », — сказал Харрисон. «Возможности, которые мы демонстрируем, Apple, Samsung или кто бы то ни было, могут их развернуть — это все программное обеспечение».
Примеры сигналов, создаваемых различными объектами при проверке связи умными часами.
«Я имею в виду, что мы взломали часы Android не просто так», — добавил он. «Во всех этих часах есть акселерометры, и все они имеют скоростные режимы. Но мы не могли сделать это на часах Apple Watch, их очень сложно взломать ».
Это не первая попытка расширить возможности умных часов, созданных лабораторией Харрисона. Другая работа показала возможность беспроводного определения положения пальца рядом с часами или на коже руки и руки, к которой прикреплены часы.
«Умные часы должны иметь как однодюймовый экран, — сказал Харрисон, — так как же расширить границы взаимодействия, не приклеивая к ним гигантский экран? Это исследование, над которым мы работаем около пяти лет.

Что такое акселерометр в носимых устройствах

Как работает акселерометр в смарт-часах и фитнес-трекерах

Для чего нужен акселерометр в умных часах

Применение акселерометра в фитнес-браслетах

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Калибровка акселерометра в носимых устройствах

Перспективы развития акселерометров для носимых устройств

Сенсоры и датчики в фитнес-браслетах и умных часах: как это работает?

что это, как работает и зачем нужен в фитнес-браслете, часах и смартфоне

Акселерометр: что это и зачем нужен?

Где применяется акселерометр?

Как работает акселерометр?

Чем отличается акселерометр от гироскопа?

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Акселерометр в телефоне

Как откалибровать акселерометр?

в фитнес браслете, в телефоне и в часах

Что такое акселерометр

Принцип работы

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Как выглядит акселерометр в телефоне

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Настройка/калибровка акселерометра на смартфоне

Калибровка Android

Калибровка G Sensor для игр

Калибровка iPhone

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Вывод

Что такое акселерометр и для чего он нужен в смартфонах. Как работает акселерометр в фитнес-браслете.

Как это работает?

В чем преимущества фитнес-браслета со встроенным акселерометром?

Отличия акселерометра от гироскопа

Акселерометр в смарт часах что это

Гироскоп в часах что это

Что это такое

Как работает, и как можно использовать

Отличия от гироскопа

Есть ли преимущества у гаджетов с такой функцией

ТОП-10 трекеров с акселерометром

Полезное видео

Основные выводы

Что такое акселерометр в смартфоне и фитнес-браслете? Объясняем на пальцах, как он работает

Как работает акселерометр?

теперь могут определять, что делают ваши руки.

Акселерометр и гироскоп: в чем разница?

Что такое гироскоп?

Что такое акселерометр?

Использование гироскопа или акселерометра

Датчики в эксплуатации

Типы датчиков носимых фитнес-трекеров

Какие типы датчиков можно найти в фитнес-трекерах?

Датчики и ошибки

Список литературы

Дополнительная литература

Smartwatch использует акселерометр, чтобы «видеть» объекты, жесты

Датчики за Apple Watch®

наручные часы для исследований с акселерометром | Activinsights

Присоединяйтесь к ведущим мировым исследовательским институтам… выберите GENEActiv

с разгоном использует вибрацию для распознавания жестов, объектов и местоположений — TechCrunch

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ