Akcelerometer – Prečo je v smart hodinkách?

Tagy: Technológie a pojmy | Inteligentné

Dominik Hok | 20.3.2024 | 3 MIN

Akcelerometer. Všetci počujeme toto slovo a vieme, na čo vlastne slúži, ale ako presne funguje a o čo sa stará v smart hodinkách?

K čemu všemu slouží akcelerometr?

Ako už názov napovedá, akcelerometer meria zrýchlenie alebo rýchlosť (v jednotkách m/s²). Existujú akcelerometre, ktoré môžu merať zrýchlenie v jednej alebo dvoch osiach, ale najčastejšie sú trojosové (X, Y, Z).

Os X predstavuje zrýchlenie smerom dopredu a dozadu. Os Y je zrýchlenie vľavo, vpravo. Os Z je potom zrýchlenie nahor, nadol.

Akcelerometre si v súčasnosti nachádzajú cestu do veľkého množstva elektronických zariadení a v skutočnosti nie je až taký problém ich do čohokoľvek nainštalovať, pretože ide o miniatúrne zariadenia, ktorých súčiastky sú malé ako tisícina milimetra.

Existuje niekoľko typov akcelerometrov a najbežnejšie sú piezorezistívne, tepelné, piezoelektrické, ale v nositeľnej elektronike najčastejšie nájdete kapacitné akcelerometre (technológia MEMS).

Kapacitný akcelerometer funguje na základe toho, že máme tri elektródy kondenzátora, z ktorých jedna je pohyblivá. Na základe jej pohybu v troch osiach, ktorý závisí od zrýchlenia v určitom smere, sa kapacita mení na základe vzdialenosti od elektród.

Aký je účel akcelerometra?

Na základe kmitov zaznamenaných akcelerometrom môžeme napríklad počítať naše kroky. Keď počas dňa chodíme, pravidelne pohybujeme rukami, takže na základe tohto vzoru hodinky určia, že sme v pohybe. Samozrejme, to je potom problém, keď má niekto napríklad manuálnu prácu, pri ktorej dochádza k pravidelnému pohybu (napr. balenie cukríkov na linke). Hodinky si potom myslia, že sa hýbeme, aj keď sa nehýbeme.

V opačnom prípade nemusí akcelerometer dobre fungovať, ak máme napríklad ruky vo vreckách, nesieme dieťa v kočíku alebo chodíme nordic walking. Je to preto, že nedochádza k pravidelnému pohybu a výrazným pravidelným výchylkám.

Na základe opakovania otrasov sa vypočíta aj kadencia našich krokov, čo je dôležitá hodnota pre bežcov.

19.8.2022 - Dominik Hok
VŠETKO NA TÉMU: Dynamika behu (vertikálna oscilácia, kadencia, DKZ ai.)

Akcelerometer dokáže merať aj uhly (ale v obmedzenej miere), pretože počas pohybu dochádza k výchylkám vzhľadom na určité osi. Ak teda nakloníme ruku smerom k tvári, dôjde k náklonu, t. j. vychýleniu vzhľadom na určité osi. Z tohto dôvodu hodinky rozpoznajú, že došlo k nakloneniu, a rozsvietia displej. Alebo napríklad inteligentné hodinky môžu počítať počet preplávaných bazénov na základe otočenia na konci bazéna.

Keďže akcelerometer meria uhly aj zrýchlenie, jeho schopnosť určiť, ktorým smerom sa pohybujeme, je tiež obmedzená. Preto sa používa napríklad aj na počítanie pri zaznamenávaní trasy, aby sa šetrila batéria, keďže prijímač GPS je naozaj veľký žrout. Pri najlepšom zaznamenávaní trasy prijíma GPS signál každú sekundu. Pri šetrení batérie sa frekvencia najčastejšie zníži na 1 minútu a vtedy smer znázorňuje akcelerometer (takto funguje napríklad funkcia FusedTrack od Suunto alebo UltraTrac od Garminu).

18.3.2024 - Dominik Hok
Prijímač GPS – Prečo je súčasťou smart hodiniek a ako funguje?

Akcelerometer nahrádza prijímač GPS v budovách (t. j. pri činnostiach vo vnútri budov) pri meraní vzdialenosti. Keďže GPS nedosiahne cez steny budovy, o meranie sa musí postarať akcelerometer. Ak teda bežíte na bežiacom páse, akcelerometer počíta jednotlivé kroky, ktoré potom vynásobí dĺžkou kroku, ktorú zadáte (niektoré inteligentné hodinky odpočítajú dĺžku kroku od vašej výšky). Mnohí výrobcovia potom umožňujú kalibrovať vzdialenosť ešte priamo na páse, kde zadáte vzdialenosť nameranú pásom.

Niektoré inteligentné hodinky vôbec nemajú prijímač GPS, takže používajú buď GPS vášho telefónu, alebo len akcelerometer. To sa stáva, ak sa hodinky nepripoja k telefónu alebo ho vôbec nemáte pri sebe.

Akcelerometer často meria trasu aj v prípade, že používateľ nečaká na spojenie so satelitmi GPS. Aktivita sa potom začne bez prijímania signálu GPS a stáva sa, že akcelerometer potom meria celú aktivitu. To by nebol taký problém, keby bol akcelerometer dostatočne presný. Má naozaj veľké odchýlky (ktoré má samozrejme aj GPS, ale nie až také výrazné) a meranie je potom skôr orientačné.

V akých smart hodinkách nájdete akcelerometer?

Úprimne povedané, dnes už asi vo všetkých. Vďaka miniatúrnym rozmerom a nízkej obstarávacej cene si akcelerometer nájde miesto takmer v každom zariadení. Počítanie krokov sa zároveň stalo takým populárnym, že inteligentné zariadenie bez tejto funkcie by určite nemalo úspech.