Что такое фитнес-браслет и для чего он нужен Рейтинг фитнес-браслетов

Введение

В современной технике значения
неэлектрических величин, параметры и
характеристики неэлектрических процессов
измеряют преимущественно электрическими
и радиоэлектронными методами.

Общий принцип работы подобных приборов
предполагает преобразование неэлектрической
величины в электрическую. Роль последней
может выполнять параметр какого-либо
компонента электрической цепи (емкость
конденсатора, индуктивность катушки,
сопротивление резистора) или электрическое
напряжение (ток), определенный параметр
которого, однозначно соответствует
неэлектрической величине. При
преобразовании процессов чаще всего
достигается соответствие между
мгновенными значениями электрического
напряжения (тока) и мгновенными значениями
неэлектрического процесса. Значения
электрических величин и параметры
напряжения (тока) измеряются с помощью
радиоэлектронных или электрических
средств измерений. Рассматриваемые
методы обладают многими достоинствами.
К ним можно отнести:

 возможность
осуществления дистанционных измерений
(в том числе на сильно удаленных объектах
и объектах, недоступных для присутствия
экспериментатора);

 ускорение измерений;

 возможность
непрерывного измерения значений или
характеристик процесса;

 высокую чувствительность
измерительных средств;

 хорошие предпосылки
для автоматизации измерений;

 упрощение обработки
результатов измерений и т.п.

В данной курсовой работе приводится
описание прибора для измерения отклонения
толщины диэлектрической ленты от
образцового значения на основе емкостного
измерительного преобразователя.

Содержание

Введение 4

1 Обзор существующих методов измерения
физической величины и их сравнительный
анализ.

1.1 Методы измерения ускорения 5

1.2 Средства измерения ускорения 5

2 Описание принципа действия ПИП в
статическом и динамическом режимах. 11

3 Описание функциональной схемы ПИП, в
том числе и схемы преобразования
измеряемой величины в электрический
сигнал 14

3.1 Описание функциональной схемы
первичного измерительного преобразователя 14

3.2 Описание схем
преобразования измеряемой величины в

электрический
сигнал. 17

4 Анализ источников методических и
инструментальных погрешностей выбранной
схемы ПИП. 22

Заключение 24

Список
использованной литературы 25

1. Принцип работы оптических гироскопов

Прежде всего, целесообразно отметить, что описываемые ниже приборы  называют гироскопами
в значительной степени условно: только потому,  что решаемая ими задача – измерение 
абсолютной угловой скорости объекта – традиционно решалась и решается с помощью
гироскопических устройств.

Принцип работы  оптических гироскопов основывается на
обнаруженном в начале века французским ученым  Саньяком  эффекте интерференции
волн оптического диапазона,  движущихся  по   и против   направления  движения
замкнутого контура.  Для пояснения существа работы рассмотрим движение двух 
когерентных волн 1 и 2 (рис.45) по замкнутому контуру  К,  вращающемуся вместе
с источником   и приемником волн П вокруг оси,  перпендикулярной плоскости
контура, с угловой скоростью u. Выделим малый участок АВ контура длиною   D  и определим время  Dt₁ (Dt₂) прохождения его волной 1 (2) с  учетом 
вращения  контура. Для  определения    Dt₁
имеем уравнение

где
слева – полный путь, пройденный волной за время   Dt₁,  C – скорость волны, справа – длина участка и
дополнительный путь,  обусловленный вращением контура.

Из этого уравнения, полагая C >>ur,

Для  
Dt₂ , очевидно, получим

Из этих двух соотношений вытекает, что разность во
времени прохождения участка АВ волнами 1 и 2 составляет

где 
DS – площадь
фигуры ОАВ. Суммируя теперь по всем  элементарным участкам,  для разности
времен прихода в П фронтов волн 1 и 2 получим

     (64)

Здесь
S – площадь, ограничиваемая контуром К.

Различие во времени прихода фронтов означает,  что в один и тот  же  момент 
времени волны 1 и 2 в П сдвинуты по фазе на величину

                                      (65)

где   
¦   – частота излучения.

Наконец, наличие угловой скорости основания проявляется в точке П и как
разность частот 1 и 2  волн.  Действительно,  за время однократного 
прохождения  контура  (длину его обозначим L), т.е.  за время,  равное в первом
приближении L/C, периодов волны 2  пройдет в П больше,  чем периодов волны 1 на
величину (Т – длительность периода)

(t₁–t₂)T-1=f(t₁–t₂).

Следовательно, разность частот

D¦=L-1C¦(t₁–t₂)=(4SlL)u.                                                    
(66)

Таким образом, 
измерение угловой скорости с помощью описанной схемы  сводится к измерению в
приемнике разности времен прихода одинаковых фаз встречных волн,  либо к
измерению  разности фаз или рассогласования частот встречных волн. При этом,
как следует из приведенных формул,  для повышения чувствительности прибора
следует увеличивать площадь, охватываемую контуром, и использовать высокочастотное
излучение.  По второй причине в приборах используется световое излучение с
длиной волны   l»0,6 мкм.

Функции акселерометра и их применение

Наличие данного датчика в смартфоне является достаточно полезной функцией, поскольку с его помощью удается повысить комфортность использования устройства.

К СВЕДЕНИЮ!

Человек, который успел ощутить всю прелесть телефона с акселерометром, уже не сможет использовать устаревшие модели, не имеющие G-сенсора, в силу отсутствия важных функций, являющихся уже привычными в современном мире.

При подсчёте шагов смартфон также обращается к данным, получаемым от акселерометра

Шагомер

Первым применением акселерометру станет использование его для определения количества пройденных шагов. Эта функция пригодится любителям спорта или людям, которые занимаются фитнесом. Также большое количество современных телефонов имеют приложения, позволяющие следить за собственным здоровьем, где обязательно присутствует шагомер. Точность показаний не является идеально точной, но позволяет корректировать собственный режим тренировок для повышения их результативности.

Управление изменение угла наклона смартфона в гоночных симуляторах повышает уровень погружения в игровой процесс и улучшает точность вхождения в поворот

Управление в играх

Ещё одной важной функцией является возможность управления игровым процессом посредством изменения угла наклона. Особенно удобно это в гоночных играх, где смартфон с акселерометром станет заменой руля, подключаемого к ноутбуку или стационарному ПК с целью упрощения процесса и ощущения большего погружения в игру

Эффективность управления будет зависеть от амплитуды совершаемых движений.

Автоматический поворот экрана удобен для просмотра видео или работы с документами

Автоповорот экрана

Просмотр фотографии или видеоролика становится более комфортным при изменении ориентации экрана на горизонтальную. Это упрощает восприятие информации и позволяет меньше напрягать зрение. Отвечает за подобный процесс акселерометр. Также посредством изменения положения картинки на экране становится проще работать с документами или электронными таблицами.

Одной из областей применения встроенного акселерометра является определение угла наклона

Улучшение навигации

Посредством встроенного акселерометра улучшается работа геопозиционирования устройства в пространстве. Это может понадобиться при работе даже самого простого компаса, который будет реагировать на изменение положения устройства относительно системы координат.

Настройки телефона предполагают управление жестами, которое активируется также посредством акселерометра

Физическое управление смартфоном

Некоторые современные флагманы имеют возможность управления работой отдельных встроенных приложений посредством жестов или изменение положения устройства. Акселерометр применяется для смены трека музыкального плеера, отключения будильника, выключения звука входящего звонка при перевороте аппарата экраном вниз.

К СВЕДЕНИЮ!

В большинстве случаев осуществление физического управления смартфоном следует активировать в настройках, для чего следует предварительно внимательно ознакомиться с руководством по эксплуатации или советами внутреннего помощника.

Включение или отключение опции автоматического поворота производится в настройках

Для чего нужен датчик

Наличие встроенного в смартфон акселерометра позволяет мобильному устройству выполнять такие функции:

1. Определение количества шагов.
2. Управление игрой. Акселерометр пригодится в симуляторах, гонках и шутерах.
3. Изменение ориентации экрана в соответствии с полученной G-сенсором информацией.

В каждом мобильном устройстве можно отключить акселерометр для того чтобы изображение не менялось при малейшем повороте экрана. Отключение датчика выполняется в меню быстрых настроек, которое вызывается движением пальца по верхней части экрана смартфона. Здесь требуется выключить работающую по умолчанию функцию «Автоповорот».

Что не так с фитнес-трекерами

Итак, современные фитнес-браслеты умеют измерять множество показателей здоровья, при этом технологии постоянно развиваются. Что же может пойти не так?

Одна из основных претензий к трекерам активности, доступным обычному пользователю, касается того, насколько точны их измерения. С подсчетом шагов браслеты справляются неплохо, но с более сложными функциями, включая пульсометр, возникают трудности.

Но иногда точности устройств не хватает и для бытового использования. В 2018 году один из калифорнийских суд рассмотрел коллективный иск покупателей браслетов Fitbit: истцы заявили, что гаджеты «крайне неточны и часто не могут измерять пульс вовсе». Их иск, впрочем, отклонили.

Иногда низкая точность измерений — следствие самой конструкции фитнес-браслета. Например, световой сигнал, позволяющий регистрировать пульс, очень слаб: помехи, возникающие из-за движения, гораздо сильнее и часто заглушают его. Чтобы получить более точные результаты, алгоритмы приложений могут просто не учитывать данные, записанные во время активных тренировок (а ведь это как раз самое интересное!).

Неточное измерение пульса возможно даже во время ходьбы, в этом убедилась группа ученых из Великобритании, Португалии и Грузии. Участники этого опыта надевали по четыре одинаковых фитнес-браслета — по два на каждое запястье — и после «прогулки» по беговой дорожке получали четыре заметно разных графика.

Производители трекеров часто позиционируют их как инструмент, который поможет изменить образ жизни и добиться определенных целей — например, сбросить лишний вес. Увы, исследования показывают, что этот инструмент работает далеко не всегда. Например, в 2016 году ученые эксперимента с участием около 800 жителей Сингапура. Добровольцы носили трекер-подвеску в течение года. Оказалось, что они посвящали физкультуре в среднем на полчаса в неделю больше, чем люди из контрольной группы. Впрочем, это никак не отразилось на их здоровье: их масса тела и показатели давления спустя год в среднем не изменились.

Не добились желаемого и большинство из 470 участников исследования, проведенного в Питтсбургском университете.

Преимущества шагомера или приложений с функцией такового

Использование шагомера помогает следить за количеством шагов, сделанных вами во время занятий аэробикой, бега, прогулок или упражнений, в которых важно количество шагов. Начиная любое занятие фитнесом, вы, как правило, задаётесь какой-то целью, и наверняка хотели бы следить за продвижением к ней

Предположим, вы готовитесь к марафону, до которого осталось 2 месяца. Вы составляете расписание для утренних пробежек, и каждый день выполняете его, следуя одному и тому же маршруту или же меняя его. Иногда вы чувствуете себя слишком устало, и уменьшаете расстояние, иногда же, напротив, превышаете норму.

Но, вы понятия не имеете, повысилась ли ваша выносливость, и улучшились ли другие показатели. Однако если во время занятий вы будете использовать шагомер, то получите новые данные: например, продолжительность занятия, количество сделанных шагов и пройденное расстояние.

Обязательно прочтите: Выбери и купи лучший педометр, чтобы считать свои шаги!

Отличный шагомер может вам пригодится, посмотрите:

Так вы сможете оценить свои результаты спустя дни или недели, таким образом, получая возможность оценить, есть ли прогресс.

Насколько точен подсчёт

Число будет довольно точно отражать истинное количество шагов – при условии, что вы включите и выключите счёт вовремя. Так, если вы запустите приложение сразу перед пробежкой и выключите сразу после, погрешность будет невелика.

Но если, запустив приложение, вы поговорите по телефону или решите поиграть на нём в игры, показатель, скорее всего, будет завышен. Понятное дело, напрашивается вопрос: может ли такое приложение записать все шаги, сделанные человеком за день?

Вам может быть интересно: 

Умные технологии: полезные гаджеты для фитнеса

Нет. Лишь предоставить общую картину, но не точное число. Беря телефон, кладя его, касаясь пальцем, просто просматривая картинки, вы рискуете завысить конечную цифру. Вам нужен гаджет для занятий спортом, тогда читайте статью: Умные технологии: полезные гаджеты для фитнеса.

Лучшие ответы

Физег_:

ru.wikipedia /wiki/Акселерометр

Quasar:

замеряет, в какую сторону и как вы наклоняете телефон

Александр528:

Акселерометр (от лат. accelero — ускоряю и греч. metréō — измеряю) , прибор для измерения ускорения (перегрузок) , возникающего на космических летательных аппаратах, ракетах, самолётах и др. движущихся объектах, при испытаниях машин, двигателей и т. д. Различают А. : в зависимости от вида движения — линейный и угловой; по принципу действия — механический, электромеханический и др. ; по назначению — измеряющий ускорение как функцию времени или пути и максимальный, измеряющий момент достижения объектом заданного значения ускорения или максимальное значение ускорения в быстропротекающем процессе, например при ударе. А. с записывающим устройством называется акселерографом. Электронные акселерометры часто встраиваются в мобильные устройства (в частности, в телефоны) и применяются в качестве шагомеров, датчиков для определения положения в пространстве, автоматического поворота дисплея и других целей.

В игровых приставках акселерометры используются для управления без использования кнопок — путем поворотов в пространстве, встряхиваний и т. д.

Evgeny Arestov:

Вообще акселерометр это измеритель ускорения, а в мобильнике измеритель угла наклона

Зачем нам постоянный мониторинг активности

Первые носимые трекеры создавались для профессиональных спортсменов — они отслеживали пульс и другие показатели, чтобы лучше рассчитывать нагрузки. Сегодня ситуация изменилась: многие из тех, кто носит трекеры, далеко не атлеты.

Гораздо чаще такие аксессуары покупают люди, ведущие в основном сидячий образ жизни. Их цель — узнать, сколько времени они проводят неподвижно, и сделать первые шаги к спорту. Например, участники небольшого австралийского исследования чаще всего начинали носить трекер, чтобы получить более точное представление о своей активности, а также улучшить физическую форму и здоровье. Другие мотивы, скажем желание лучше выглядеть или увлечение новыми технологиями, встречались куда реже.

Недостаток движения действительно считается опасным. Многие исследования связывают сидячий образ жизни с повышенной вероятностью развития ожирения, болезней сердца и сосудов, диабета 2-го типа. От малоподвижности страдает и психика: те, кто проводит дни за столом, а вечера на диване, чаще рискуют столкнуться с депрессией. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2008 году физической активности не хватало 31% взрослых жителей Земли.

У гиподинамии множество причин. Люди всё чаще не только работают, но и отдыхают сидя: кто хотя бы однажды не проводил выходной за просмотром сериала? Индустрия развлечений охотно этим пользуется: так, стриминговый сервис Netflix с 2013 года выпускает все серии новых сезонов шоу в один день. 61% участников опроса, проведенного сервисом, признались, что регулярно смотрят несколько серий подряд. Еще одна проблема, заявляет ВОЗ, — это инфраструктура многих городов. Иногда их жителям просто некуда пойти: не хватает парков и скверов, а где-то недостает даже удобных тротуаров — комфортно перемещаться можно только на автомобиле.

Впрочем, даже если для прогулок и тренировок созданы все условия, иногда вставать с дивана всё равно не хочется. Здесь и должен прийти на помощь фитнес-трекер.

Как трекеры активности могут влиять на психику

Некоторые психологи предполагают, что использование счетчиков активности может навредить людям с определенными ментальными расстройствами. Чаще всего трекеры упоминают, говоря о расстройствах пищевого поведения. Стремление придерживаться строгой низкокалорийной диеты и изматывающего графика тренировок — одно из проявлений таких расстройств, и, возможно, мониторинг может усугубить это желание.

В 2018 году ученые из британского Университета Лафборо опросили около 350 человек. Те, кто активно пользовались фитнес-трекерами или приложениями для контроля питания, набирали больше баллов в тестах, выявляющих склонность к навязчивому увлечению спортом (Compulsive Exercise Test) и расстройствам пищевого поведения (Eating Disorders Examination Questionnaire, EDE‐Q). Чем чаще респондент пользовался трекером, тем выше в среднем были его показатели риска.

По словам исследовательницы Каролины Плато, это не значит, что счетчики активности вызывают ментальные проблемы напрямую: к развитию расстройства обычно приводит взаимодействие множества причин. Тщательный контроль питания и движения может навредить людям, которые уже находятся в группе риска.

Постоянный мониторинг способен закрепить навязчивое поведение.

Еще одна проблема — готовые программы тренировок, доступные в приложениях многих трекеров: постоянно растущие нагрузки не приносят никакой пользы, если пользователь с ними не справляется.

Авторы работы предлагают простой способ распознать нездоровое влияние трекеров. Это острое чувство стыда или вины, возникающее, когда не удалось добиться целей, установленных программой. Стоит насторожиться и в том случае, если вы из раза в раз тренируетесь не по собственному желанию, а потому что «надо».

Чрезмерное увлечение мониторингом может испортить не только пищевые привычки, но и сон.

Что умеют современные фитнес-браслеты

Самый простой трекинг активности — подсчет пройденного расстояния. Для этого даже не нужно специальное устройство, достаточно приложения-шагомера, использующего встроенный акселерометр смартфона.

Другая важная функция, измерение пульса, появилась благодаря технологии фотоплетизмографии. С ее помощью можно отслеживать кровоток, наблюдая, как меняется объем сосудов. Для этого трекер пропускает сквозь кожу свет с помощью небольшого светодиода на поверхности гаджета, прилегающей к коже. Затем оптический датчик регистрирует, сколько света поглотили ткани организма и кровь, а сколько отразилось обратно. Кровь поглощает свет интенсивнее, чем окружающие ткани. Когда сосуд расширяется и сужается из-за сокращений сердца, меняется и количество света, отраженного от кожи. На основании этих колебаний можно вычислить, как меняется частота сердечных сокращений при физических нагрузках — во время ходьбы или интенсивной тренировки.

Фитнес-трекеры отслеживают и ежедневный расход энергии, эта функция пригодится тем, кто считает потребленные и потраченные калории. Сначала приложение, совместимое с браслетом, рассчитывает показатели основного обмена.

Этой энергии хватает, чтобы температура тела не опускалась заметно ниже нормальных 36,6° C, а все основные системы организма работали без перебоев, обеспечивая дыхание, кровообращение, химические реакции в клетках и постоянный синтез гормонов. Чтобы примерно рассчитать этот показатель, достаточно знать возраст, пол, вес и рост человека. К цифрам основного обмена приложение прибавляет количество калорий, «сгоревших» во время прогулок, пробежек и тренировок. Этот показатель тоже рассчитывается приблизительно — к проблеме точности измерений мы еще вернемся.

Еще один важный датчик современных трекеров — термометр. Он поможет вовремя заметить необычное повышение температуры: например, она может подняться, если тренировка окажется слишком интенсивной.

Некоторые трекеры обещают контролировать и качество вашего сна. Для этого используется тот же прибор, что отвечает за измерение числа шагов, — встроенный акселерометр фитнес-браслета. Характер движений позволяет узнать, сколько времени человек проводит во сне, часто ли просыпается и быстро ли может заснуть вновь после пробуждения.

Функция, которая вызывает много вопросов у потенциальных покупателей фитнес-браслетов, — контроль уровня стресса. Каким образом гаджет считывает реакцию тела на повышенную нагрузку, в том числе психологическую? Обычно за «мониторинг стресса» при помощи браслета отвечает один из его основных датчиков — пульсометр. С его помощью трекер измеряет степень вариабельности сердечного ритма (ВСР). Длительность интервала между двумя ударами сердца в норме немного меняется от цикла к циклу. Низкая вариабельность, то есть равномерные интервалы между ударами, может говорить о высокой нагрузке на сердце и сосуды.

Принцип устройства и действия датчика

В классическом исполнении этот небольшой по размерам датчик имеет простую конструкцию и состоит из трёх компонентов: пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина закрепляется на неподвижной рамке. На её свободный конец прикрепляется грузик или масса, движение которого ограничено демпфером, необходимым для погашения вибраций, создаваемых при раскачивании.

При появлении ускорения наблюдается движение массы, приводящее к деформации пружины, что фиксируется измерительным блоком, преобразующим эти колебания в конкретные величины.

Для качественного срабатывания требуется наличие трёх осей чувствительности по числу координат

По завершению манипуляции за счёт пружины инертная масса занимает своё первоначальное положение. Датчик необходим для фиксации изменения уровня смещения относительно состояния покоя.

Также, когда речь заходит об акселерометре, вводится такое понятие, как ось чувствительности прибора. Всего их три, по числу составляющих системы координат. При наличии одной оси встроенный датчик сумеет передать изменение положение только в пределах чувствительности данной координаты.

Размер чипа максимально уменьшается для размещения его внутри тонкого корпуса смартфона

К СВЕДЕНИЮ!

Для достижения нормальной работы требуется три оси чувствительности, тогда происходит полноценное вычисление изменения положения устройства в трёхмерной системе координат.

Современные мобильные устройства имеют небольшие габариты, поскольку каждый производитель старается сделать свой флагман ультратонким. Поэтому разместить внутри корпуса классический акселерометр не представляет возможным. Он заменяется небольшой микросхемой, внутри которого имеется инертная масса, но нет пружины в стандартном её понимании, хотя чувствительные датчики могут чётко определять изменение угла наклона устройства.

Акселерометр может сделать телефон строительным уровнем, что позволит уменьшить количество инструмента при ремонте

Датчики для акселерометров изготавливаются в автоматическом режиме роботизированными станками. Для получения рабочего экземпляра требуется проведение химической реакции, при которой происходит взаимодействие силикона и иных элементов. Поскольку качество и точность будет зависеть от правильности расчётов и пропорций, то в условиях столь минимального размера добиться этого посредством физического воздействия невозможно.

Калибровка датчика

Если существует проблема корректной работы датчика, следует производить его настройку и калибровку. Это достаточно простой процесс, который автоматизирован и потребует от пользователя выполнения минимума действий:

1. Скачивание из PlayMarket бесплатного приложения.
2. Установка смартфона на ровной поверхности.
3. Включение утилиты и переход к пункту «Калибровка».

Далее весь процесс происходит в автоматическом режиме с оповещением пользователя о его завершении посредством появления соответствующей надписи.

Специальное приложение осуществляет калибровку автоматически без участия пользователя

Загрузка...