что такое сенсор на часах
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.
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.
Как работают сенсоры в умных часах и фитнес-браслетах
За последние годы фитнес-трекеры и умные часы постепенно стали важнейшей частью активного образа жизни многих из нас. Каждый из этих миниатюрных гаджетов несет на себе сразу несколько сенсоров — в среднем около 16. У некоторых меньше, у некоторых больше — все зависит от ценовой категории. В этой статье мы подробно расскажем о том, зачем они нужны и как работают, а самым важным уделим максимум внимания.
Датчик освещенности
Такой датчик есть практически во всех браслетах и часах. Его главная задача — автоматически настраивать яркость дисплея в зависимости от уровня освещения вокруг. Естественно, в первую очередь это помогает с читаемостью информацию под прямыми лучами солнца, а во вторую — с экономией заряда аккумулятора.
Фотодиод
Этот компонент, который иногда можно найти в датчиках света, тоже помогает измерять уровень освещенности. Когда лучи света попадают на фотодиод, они «выбивают» электроны и вызывают появление тока. Чем больше света, тем больше сила этого тока, и эту силу сравнительно легко измерить, чтобы оценить уровень освещенности вокруг. Звучит знакомо, не правда ли? Именно этот принцип используется для генерации энергии солнечными панелями — по сути, они представляют собой огромные фотодиоды.
Фоторезистор
Еще один тип сенсора освещенности. Это резистор, который автоматически изменяет свое сопротивление в зависимости от количества света, который на него попадает. Фоторезисторы дешевле полноценных фотодиодов, но не позволяют проводить такие же точные вычисления. Обычно их используют в простых девайсах для сравнительных оценок вроде «свет выключен» и «свет включен».
3-осевой акселерометр
Еще один датчик, который можно найти внутри практически любого носимого на запястье гаджета. Он может следить за движением вперед и назад, измерять ориентацию тела пользователя, его позицию и скорость изменения всех этих параметров.
Барометрический высотомер
Достаточно простой сенсор, который измеряет изменения высоты над уровнем моря путем измерения изменений давления. К примеру, он может помочь узнать то, сколько калорий вы сожгли, пока поднимались по лестнице или спускались с горы на велосипеде.
Встречаются высотомеры далеко не во всех часах и браслетах — обычно именно их убирают ради снижения цены. Кроме того, они не так важны в тех моделях, которые не позиционируются как особенно «спортивные». Часто их можно увидеть в часах Garmin, а не так давно добавили его и в Apple Watch.
Оптический сенсор сердцебиения
Датчик сердцебиения сейчас есть практически в любом носимом устройстве. Его главная задача очевидна — расчет частоты сердцебиения пользователя. Для этого чаще всего используется свет, который девайс направляет на запястье. Когда сердце сокращается, скорость течения крови ускоряется, и свет отражается обратно на сенсор не так сильно — именно так и регистрируется один такт.
Информация о ритме биения сердца, которая получается таким образом, затем может быть экстраполирована и проанализирована специальными алгоритмами. Apple Watch и многие другие девайсы могут даже предупреждать о возможных проблемах со здоровьем.
Стоит отметить, что точность этих измерений от модели к модели может существенно разниться. Скажем, Xiaomi Mi Band за пару десятков долларов не сможет конкурировать с Apple Watch Series 6, но общее представление о примерном ритме все равно предоставит.
Монитор SpO2 (насыщение крови кислородом)
Еще один оптический датчик, который получает информацию о цвете крови, на основе чего устройство делает выводы об уровне ее насыщения кислородом. Чем меньше в крови кислорода, тем она темнее: в артериях она ярко алая, а в венах — почти темно-бордовая.
Как и многие другие сенсоры, этот встраивают на заднюю панель часов. Он использует кластеры красных, зеленых и инфракрасных светодиодов и несколько фотодиодов, которые измеряют отраженный свет. В разных девайсах их количество может отличаться.
Стоит отметить, что, как и в случае с ритмом сердцебиения, доверять своим часам, когда они сообщают уровень SpO2, стоит далеко не всегда. Лучший способ измерения этого показателя — отдельное устройство под названием пульсоксиметр. Независимые тесты показывали заметные неточности в работе SpO2-сенсоров даже топовых умных часов Apple и Fitbit.
Датчик биоимпенданса
Очень простой сенсор, который измеряет сопротивление кожи пользователя, подавая на нее ток очень низкой силы. Информация о сопротивлении поверхности тела помогает алгоритмам с измерением качества сна, ритма сердцебиения, частоте дыхания, уровне воды в организме и многих других параметров.
Датчик приближения
Еще один простой сенсор, который можно увидеть очень часто. Он с помощью света определяет то, насколько далеко находится рука пользователя — если устройство надели на запястье, оно, к примеру, не так быстро будет переходить в состояние сна. В основном используется именно для экономии заряда батареи.
ЭКГ-сенсор
Сенсоры для проведения процедуры ЭКГ со специальными электродами появились в умных часах относительно недавно. Их основная задача — измерение крохотных электрических импульсов, которые посылаются сердцем пользователя с каждым его сокращением.
Информация об этих электрических импульсах позволяет квалифицированному специалисту или сложному алгоритму понять то, насколько хорошо работает сердце человека в целом, а также выявить многие абнормальности в его «поведении».
Обычно получение полноценного ЭКГ-отчета предполагает расположение электродов на коже недалеко от сердца, которые и измеряют упомянутые выше импульсы. Затем считанные данные посылаются на устройство-ресивер для анализа.
Естественно, умные часы находятся от сердца довольно далеко, поэтому им приходится работать несколько по-другому.
К примеру, Apple Watch для проведения процедуры ЭКГ требует от пользователя подержать палец на колесике гаджета. Процесс занимает 30 секунд, а по его окончанию на экране появляется информация о том, какой у вас тип сердцебиения — нормальный синусовый или нарушенный.
У Fitbit Sense процесс несколько иной — на те же 30 секунд пальцы нужно расположить на углах рамки экрана часов. В случае с часами Samsung пальцем нужно касаться сенсорной кнопки. В любом случае, «на ходу» эту процедуру не провести.
Наконец, самое большое отличие процедуры ЭКГ, проведенной в клинике, и процедуры ЭКГ, проведенной умными часами, заключается в объеме и точности данных. Современные часы никогда не смогут получить настолько же полноценную картину того, как именно ведет себя ваше сердце, но, опять-таки, нужно это далеко не всегда — определить ситуацию, в которой «что-то не так», можно и таким способом. Именно поэтому все производители часов с ЭКГ-сенсорами заостряют внимание покупателей на том, что в серьезных ситуациях (когда жизни человека угрожает опасность) полагаться на их достоверность не стоит — нужно обращаться к профессионалам сразу же после появления первых признаков болезни или недомогания.
GPS-чип
Это сравнительно простой чип, который при работе потребляет много энергии, и поэтому встречается далеко не во всех моделях часов и (особенно) браслетов. Почти во всех случаях они полагаются на GPS-информацию от подключенного смартфона.
Но некоторые модели, которые в первую очередь предназначены для особенно активных пользователей, могут связываться с GPS-спутниками и без мобильника — это сделано для того, чтобы смартфон на пробежку брать было не обязательно.
Компас и магнитометр
Микроскопический компас также помогает в навигации, предоставляя информацию о направлении движения. Магнитометр — дополнительный сенсор, информация с которого позволяет уточнить данные о местоположении пользователя и его координатах.
Гироскоп
Гироскоп нужен для измерения угловой скорости, что, в свою очередь, позволяет более точно измерять движения пользователя. Так, данные с гироскопа можно использовать для определения того, бежит владелец часов на месте или нет. Также эти данные позволяют часам меньше ошибаться — например, в тех случаях, когда вы по какой-то причине просто потрясли рукой, они не примут произошедшее за мини-тренировку.
Датчик жестов
В некоторых умных часах и браслетах есть возможность управления системой жестами — к примеру, голосовой вызов можно сбросить, дважды встряхнув рукой, а секундомер активировать, начертив ей круг в воздухе.
УФ-датчик
Иногда умные часы могут предоставлять пользователю информацию о том, насколько вреден солнечный свет под открытым небом. Именно для этого у них есть датчик ультрафиолета, который измеряет уровень УФ-излучения.
Датчик температуры кожи
Этот простой сенсор не получится использовать для измерения общей температуры тела, но информация с него помогает алгоритмам устройства определить разные важные моменты — например, то, что пользователь заболевает простудой, или же начинается очередная менструальная фаза.
Девять функций смарт-часов, о которых вы могли не знать
Содержание
Содержание
Популярность смарт-часов в последние годы значительно выросла. На рынке конкурируют сотни моделей от множества производителей. Люди, которые плохо разбираются в вопросе, обычно считают, что кроме уведомлений о звонках и сообщениях, умные часы больше ничего не умеют. Давайте рассмотрим неочевидные функции таких девайсов, о которых многие даже не догадываются.
Синхронизация со смартфоном
Помимо вышеупомянутых звонков и сообщений, часы могут много чего еще. Некоторые модели, будучи подключенными к смартфону, позволяют управлять музыкой, которую вы слушаете на нем. Эта функция доступна даже в некоторых фитнес-браслетах.
Другая удобная фишка — управление камерой прямо с носимого устройства. Это пригодится, когда вы хотите сделать коллективное фото со штатива: нажать на спуск можно прямо с часов, находясь в нескольких метрах от телефона. А в определенных моделях, таких как Apple Watch, можно просматривать видоискатель на экране самих часов.
Контроль физической активности
Помимо очевидных функций, вроде подсчета шагов и пройденного расстояния, умные устройства могут напоминать вам о том, что вы слишком долго сидите за компьютером — пора бы сделать разминку!
С помощью встроенных датчиков часы определяют, что в течение часа пользователь не совершал физической активности, и сигнализируют о том, что пришло время сделать зарядку.
Сим-карта
Это прерогатива детских моделей. Умные часы, надетые на руку, ребенку потерять гораздо сложнее, чем смартфон. Зато вставив сим-карту, вы в любой момент сможете связаться сыном или дочкой: пообщаться по видеосвязи и проверить геолокацию.
У «взрослых» девайсов существуют версии с электронной сим-картой (eSIM). Однако в России они официально не продаются: технология новая, появилась на рынке лишь в прошлом году. Производители не спешат завозить LTE-версии часов, поэтому eSIM пока доступна лишь на некоторых смартфонах от Apple, Samsung и Huawei.
Умный будильник
Как известно, сон человека состоит из быстрой и медленной фаз. Наиболее благоприятной для пробуждения считается именно быстрая фаза. Поэтому в некоторых моделях смарт-часов и фитнес-браслетов доступна опция умного будильника: вы устанавливаете не конкретное время срабатывания, а временной промежуток (обычно полчаса). Девайс отслеживает наступление быстрой фазы и будит вас именно в этот момент.
Если вам стало интересно, как вообще работают такие часы и какие у них есть датчики — читайте специализированный материал.
GPS и NFC
Эти функции — прерогатива смартфонов, но есть и в некоторых умных часах. Так, имея Apple Watch SE GPS или Samsung Galaxy Watch 3 на запястье, вы сможете записывать маршруты тренировок прямо с часов: телефон на пробежку можно не брать.
То же самое касается и технологии бесконтактной оплаты (NFC). Оплачивать часами гораздо быстрее и удобнее, нежели доставать из сумки смартфон.
Возможность плавать в часах
Специализированные часы для пловцов существуют не только среди обычных часов — есть и умные модели с хорошей водозащитой вплоть до 20 Бар.
В подавляющем большинстве девайсов стоит маркировка 5 Бар. Теоретически, в них тоже можно плавать, но делать этого не рекомендуется — более подробно читайте здесь.
Фото-видео и диктофон
Узкоспециализированные функции, которые мало кому пригодятся: проигрывание видео и просмотр фотографий на маленьком экране скорее служат демонстрацией возможностей устройства, в том числе и быстродействия процессора.
А вот диктофон может быть полезен абсолютно всем. В случае с watchOS данный функционал уже встроен в часы, а для Android Wear и Tizen достаточно установить стороннее приложение. Главное, чтобы в девайсе был микрофон.
Фонарик
Светодиодный фонарик есть лишь в специализированных моделях. Но среднестатистическому пользователю такая яркость ни к чему: в большинстве девайсов с AMOLED-экраном есть функция «софтового» фонарика. В данном случае, на дисплей просто выводится белое изображение с максимальной яркостью. Обычно этого достаточно, чтобы сориентироваться в темноте.
Браузер
Еще одна спорная опция — скроллить ленту гораздо удобнее на большом экране смартфона или планшета. Но не упомянуть ее мы не можем. Иногда бывает удобно быстро заглянуть на какой-то сайт, не доставая телефон из сумки.
Такая возможность есть у Samsung на Tizen (приложение Samsung Internet в Galaxy Store), а также любых часах с Wear OS (несколько вариантов в Google Play).
Что такое акселерометр
В устройстве любого мобильного телефона, планшета имеется прибор акселерометр. Его часто называют «датчиком ускорения» или G-сенсором.
Он устанавливает угол наклона гаджета, выявляет показатели ускорения и выполняет другие действия. Но перед использованием устройства все же стоит изучить, что такое акселерометр в смартфоне, зачем он требуется, и какие функции производит.
Что такое датчик ускорения
Понятие «Акселерометр» состоит из двух слов — из латинского «accelero» («ускоряю») и из греческого «metreo («измеряю»). Дословно можно перевести, как измерение ускорения.
Главное назначение датчика состоит в измерении кажущегося ускорения, или разницы в гравитационном и истинном ускорении, между физическим телом или объектом.
Акселерометр определяет угол наклона телефона относительно земной поверхности. Он сопоставляет три основные координаты: X, Y и Z или ширину, длину и высоту.
Применение специального программного обеспечения изменяет расположение картинки на дисплее мобильного устройства. Данные действия он производит в соответствии с координатами, которые передает датчик.
Умный прибор, который обладает небольшими размерами, может не только определять изменение положения смартфона в системе координат, но и производить дополнительные функции. Он может воспринимать внешние факторы, реагировать на встряхивания, толчки, повороты.
Сейчас датчик ускорения является обязательным элементом любого смартфона. Но несколько десятков лет назад, первые телефоны, в которых были предусмотрены данные элементы, были дорогие и воспринимались они, как настоящее чудо.
Принцип работы
G-сенсор является важным компонентом в смартфоне, который применяется для отображения качественной картинки на дисплее под правильным углом обзора. Но все же, чтобы понять что это, стоит изучить принцип работы и возможности акселерометра.
Как работает акселерометр? При отклонениях и вибрациях, энергия переходит в электрический сигнал, он будет пропорционален ускорению смартфона. Далее сигнал переходит на компоненты телефона, которые после будут выполнять необходимые действия — производить поворот экрана, измерять ускорение, определять угол наклона гаджета.
Часто акселерометр путают с гироскопом. Данные элементы похожи, но производят совершенно разные функции. Для установления позиции требуются оба датчика, но вот каждый из них выполняет это по-разному. Акселерометр проводит измерение собственного движения, а вот гироскоп определяет расположение объекта в пространстве.
Гироскоп и акселерометр не мешают друг другу, они могут функционировать вместе, но они не являются взаимозаменяемыми. Часто их применяют для высокотехнологичных электронных приборов.
Какие функции производит G-сенсор
Датчики ускорения используются для расширения возможностей и опций телефонов. Они делают их удобными, функциональными.
Так для чего нужен акселерометр? Он подходит для измерения расстояния движения устройства, для определения отклонений в пространстве. Но это еще не все функции прибора.
Датчик выполняет следующие действия
Области применения
Датчик ускорения применяется в следующих сферах:
Как выглядит датчик в смартфонах
Стандартный датчик имеет небольшие размеры, он похож на компактный чип. Ниже имеется фото обычного акселерометра, который устанавливается в смартфоны.
Для механических приборов применяется массивный датчик, он имеет крепление из упругих подвесов. При необходимости на данные элементы может подаваться определенное давление для повышения точности работы акселерометра. В соответствии с проводимыми задачами всего может быть от 1 до 3 подвесов.
В электронном G-сенсоре имеется набор проводников. Они передвигаются под влиянием ускорения. Компоненты могут корректировать показатели напряженности в зоне, которая находится вокруг. По данным параметрам можно установить, в какую область переместились проводники, а также какое движение корпуса спровоцировало сдвиг. В комплексных датчиках, которые включают гироскоп, может быть до шести осей.
Трехосный акселерометр может с максимальной точностью установить расположение тела в пространстве, он улавливает различные изменения. Он постоянно проводит сбор и перенаправление сведений о давлении, которое подается на подвесы.
Любой вид датчика может выявить вариант положения корпуса в пространстве. А также прибор устанавливает показатели скорости, с которыми передвигался владелец гаджета по сотрясениям от его шагов.
Функции G-сенсора в других гаджетах
Датчики имеются в фитнес-браслете и смарт-часах, они являются важными компонентами устройств. Главные функции — подсчет количества шагов в течение дня. Акселерометр в фитнес-браслете и в часах контролирует любые передвижения днем и во время сна.
Программная обработка проводит распознавание, что вы делаете — бежите или идете.
Она определяет интенсивность и скорость, точное количество шагов. Модуль производит включение браслета при поднятии руки к лицу.
Как выполняется включение и выключение
Датчик или акселерометр используется в гаджетах для автоповоротов дисплея. Но эта опция не всегда включена в параметрах гаджета по умолчанию. В этой ситуации, в настройках телефона нужно подключить G-сенсор.
Однако не всегда автоматическое переключение положения может быть удобным. Бывает, что постоянные перевороты дисплея доставляют множество проблем. Чтобы выключить функцию можно использовать вышеперечисленные способы.
Как проводится калибровка датчика
Калибровка акселерометра требуется для улучшения функционирования устройства. Для этого можно выполнить настройку. Она не займет много времени, для осуществления проводится минимум действий.
Чтобы откалибровать датчик в устройстве с ОС Андроид можно воспользоваться следующей инструкцией:
После процесс калибровки производится автоматически. Пользователь получит уведомление о том, что все успешно завершено, на экран выйдет соответствующая надпись.
Причины неполадки акселерометра и их устранение
Иногда датчик может плохо производить функции, или полностью перестает работать, даже после калибровки. Проблемы могут произойти из-за программного сбоя, а также из-за поломки микросхем. Метод устранения стоит подбирать в соответствии с причиной, которая спровоцировала неполадки.
Программный сбой
Чтобы понять, что привело к нарушению работы акселерометра, пользователь должен вспомнить, какие приложения он недавно устанавливал. Именно они вызывают конфликт в работе оборудования или программного обеспечения. Для начала следует удалить новые программы, а после проверить работу датчика.
Если данные меры не помогут, и не улучшат функционирование прибора, то придется провести сброс или форматирование. Но перед проведением операции требуется информацию, файлы с телефона скопировать на компьютер или перенести на облачное хранилище.
Сброс или форматирование проводится в следующей последовательности:
Через определенный период все сведения сбрасываются. В телефоне не будут сохранены файлы и программы, которые были загружены пользователем.
Пользователь может воспользоваться другим вариантом восстановления ПО — обновление прошивки. Для этого смартфон требуется подключить к сети Wi-Fi. И после нужно воспользоваться следующей инструкцией:
Аппаратный сбой
Есть еще одна причина — аппаратный сбой. Чтобы восстановить нормальное функционирование, требуется обратиться в мастерскую, где специалисты проведут необходимые меры.
На начальном этапе проводится диагностика, она поможет установить причину и степень поломки, а также определит, какие ремонтные работы нужно будет провести. Обычно выполняется замена детали на новую. Если все будет сделано правильно, то работа устройства восстановится.