Smartwatches sind \u00e4u\u00dferst vielseitige Ger\u00e4te, in mancher Hinsicht sogar noch vielseitiger als Smartphones. Wir k\u00f6nnen sie verwenden, um Benachrichtigungen, Nachrichten, Anrufe zu \u00fcberwachen, die k\u00f6rperliche Verfassung und den Fortschritt zu \u00fcberwachen und sogar Spiele zu spielen, obwohl dies nicht gerade ein brillantes Erlebnis ist. Unser gr\u00f6\u00dftes Interesse gilt der Analyse des K\u00f6rpers und der Leistung der Smartwatch w\u00e4hrend des Trainings und auch im Ruhezustand (Schlaf). All dies wird durch Sensoren erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n
- Ein Beschleunigungssensor misst Beschleunigung oder Kraft in drei Dimensionen: x, y und z. Es kann statische (Gravitation) und dynamische (Bewegung oder Vibration) Beschleunigungen erfassen.<\/li>
- Im Gegensatz zu einem Beschleunigungsmesser misst ein Gyroskop ausschlie\u00dflich Winkelbeschleunigungen.<\/li>
- Der Herzfrequenzsensor \u00fcbernimmt verst\u00e4ndlicherweise die Herzfrequenzmessung w\u00e4hrend des Trainings und im Ruhezustand.<\/li>
- GPS ist ein Sensor, der Satellitensignale nutzt, um den Standort des Benutzers zu bestimmen.<\/li>
- Ein Barometer bzw. barometrischer Drucksensor misst den Luftdruck, der zur Bestimmung der H\u00f6he genutzt werden kann.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Dies ist eine grobe Darstellung, welche Sensoren typischerweise in Smartwatches verbaut sind. Je nach Uhr kann sie auch ein EKG, einen Tiefensensor, einen Temperatursensor, ein Magnetometer und dergleichen enthalten. Schauen wir uns die Funktionsweise jedes einzelnen Sensors genauer an.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Huawei-Watch-GT-4-Pro-test-review-9-1024x768.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nWie z\u00e4hlen Smartwatches Schritte? Wie funktionieren Beschleunigungsmesser und Gyroskop?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
10.000 Schritte ist die magische Zahl, die auf fast jeder Smartwatch oder \u00e4hnlichen Fitness-Wearables angegeben ist. Sie erschien 1964 in Japan und gilt seitdem als De-facto-Zahl f\u00fcr optimale Gesundheit. Ob diese Zahl wirklich die magische Grenze darstellt, wollen wir hier nicht n\u00e4her erl\u00e4utern. Einige Experten stimmen dem zu, w\u00e4hrend andere argumentieren, dass bereits eine geringere Schrittzahl (etwa 7.000) zu \u00e4hnlichen gesundheitlichen Effekten f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n
Wie z\u00e4hlt eine Smartwatch \u00fcberhaupt Schritte? Dabei helfen Beschleunigungssensor und Gyroskop.<\/p>\n\n\n\n
Der Beschleunigungsmesser erfasst verschiedene Daten wie Geschwindigkeit und Beschleunigung, die dann f\u00fcr verschiedene Zwecke verwendet werden k\u00f6nnen, beispielsweise zur Berechnung der zur\u00fcckgelegten Strecke (mit GPS), der durchschnittlichen Geschwindigkeit, der Schrittl\u00e4nge und dergleichen. Der Beschleunigungssensor kann auch zur \u00dcberwachung von Schlafmustern verwendet werden, was dabei helfen kann, epileptische Anf\u00e4lle zu erkennen. Obwohl die meisten Smartwatches nicht \u00fcber diese Funktion verf\u00fcgen, werden diese Art von Sensoren dennoch in bestimmten medizinischen Ger\u00e4ten verwendet.<\/p>\n\n\n\n
Die gr\u00f6\u00dfte Einschr\u00e4nkung von Beschleunigungssensoren ist die Grenze, bis zu der sie die Beschleunigung genau messen k\u00f6nnen. Au\u00dferdem kann die Uhr Schwierigkeiten haben, bestimmte Aktivit\u00e4ten oder Gesten zu unterscheiden, sodass sie beim Z\u00e4hlen von Schritten ungenau werden kann. Wenn Sie beispielsweise mit den H\u00e4nden auf der Stelle winken, erkennen einige Sensoren dies als einen Schritt.<\/p>\n\n\n\n
Es gibt zwei Arten von Sensoren:<\/p>\n\n\n\n
- Piezoelektrisch, bei dem kleine Kristalle zur Durchf\u00fchrung von Messungen verwendet werden. Wenn diese Kristalle eine Kraft sp\u00fcren, ver\u00e4ndern sie sich und erzeugen ein elektrisches Signal, das mitteilt, wie stark die Kraft war.<\/li>
- Kapazitive Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der \u00c4nderung der elektrischen Kapazit\u00e4t. Sie verf\u00fcgen \u00fcber zwei Mikrostrukturen, die sich beim Beschleunigen aufeinander zubewegen. Dadurch \u00e4ndert sich die elektrische Kapazit\u00e4t zwischen ihnen und der Sensor erkennt diese \u00c4nderung.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Aufgrund dieser Funktionen und ihrer geringen Gr\u00f6\u00dfe sind Sensoren heutzutage fast immer in Smartwatches und sogar Telefonen vorhanden. Kurz gesagt, sie helfen Smartwatches und anderen Ger\u00e4ten dabei, zu verstehen, wie sich der Benutzer bewegt (Laufen, Gehen, Ruhen, Springen ...).<\/p>\n\n\n\n
\n ![\"Huawei-Watch-4-Pro-Testbericht-Huawei-Smartwatches-7\"](\"\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/Huawei-Watch-4-Pro-test-review-Huawei-pametne-ure-7-scaled.jpg\")
<\/a>Die Herzfrequenz wird durch einen optischen Sensor gemessen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n ![\"Test-Huawei-Watch-Ultimate-smart-watch-17\"](\"\/wp-content\/uploads\/2023\/04\/Test-Huawei-Watch-Ultimate-pametna-ura-17-scaled.jpg\")
<\/a>Optischer Sensor auf der R\u00fcckseite der Uhr<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n Wie messen Smartwatches die Herzfrequenz? Wie funktioniert der optische Herzfrequenzsensor?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Abschlie\u00dfend erhalten Sie eine Erkl\u00e4rung, warum das gr\u00fcne Licht unter der Uhr immer blinkt. Smartwatches verf\u00fcgen meist \u00fcber einen optischen Sensor auf der Unterseite, der mit Hilfe von gr\u00fcnem Licht versucht, die Herzfrequenz des Nutzers zu messen. Warum gr\u00fcnes Licht? Spektroskopie ist eine Disziplin, die sich mit der Analyse der Emission von Licht und anderer Strahlung beim Kontakt mit einer bestimmten Substanz befasst. Abgesehen von der trockenen Erkl\u00e4rung ist wichtig, dass die Spektroskopie uns sagt, dass Blut gr\u00fcnes Licht leichter absorbiert, weil rote und gr\u00fcne Farben auf der entgegengesetzten Seite des Farbspektrums liegen.<\/p>\n\n\n\n
Ein optischer Sensor auf der R\u00fcckseite der Smartwatch erfasst das reflektierte Licht, das einem Spektrometer sehr \u00e4hnlich ist. Der Hauptunterschied besteht darin, dass bei Uhren Lichtquelle und Detektor auf derselben Seite platziert sind, w\u00e4hrend sie sich bei Spektrometern gegen\u00fcberliegen. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Herzfrequenzmessung mit Uhren m\u00f6glicherweise weniger genau ist.<\/p>\n\n\n\n
Die Messung der Herzfrequenz mittels Licht wird Photoplethysmographie genannt. Das Ger\u00e4t misst die Ver\u00e4nderung der Konzentration roter Blutk\u00f6rperchen, wenn sich die Blutgef\u00e4\u00dfe ausdehnen und zusammenziehen \u2013 erweiterte Blutgef\u00e4\u00dfe absorbieren mehr gr\u00fcnes Licht und verengte Blutgef\u00e4\u00dfe absorbieren weniger gr\u00fcnes Licht. Der Detektor misst das reflektierte Licht und der Softwarealgorithmus rechnet die \u00c4nderungen der Lichtintensit\u00e4t in Ihre Blinzelfrequenz um.<\/p>\n\n\n\n
Neben Sensoren verf\u00fcgen die neuesten Smartwatches auch \u00fcber eine fortschrittliche Software, die es ihnen erm\u00f6glicht, potenzielle Probleme wie Vorhofflimmern (unregelm\u00e4\u00dfiger Herzschlag) ziemlich genau und fr\u00fchzeitig zu erkennen. Nat\u00fcrlich gibt es Abweichungen, da die Messungen durch mehrere Faktoren beeinflusst werden k\u00f6nnen. Auch unterschiedliche Hautpigmentierungen k\u00f6nnen zu geringf\u00fcgigen Abweichungen f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"\/wp-content\/uploads\/2023\/04\/Test-Huawei-Watch-Ultimate-pametna-ura-5-scaled-e1681812857398-1024x768.jpg\")
Die neuesten Uhren k\u00f6nnen auch SpO2 messen<\/em><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Wie Smartwatches die Sauerstoffs\u00e4ttigung des Blutes (SpO) messen2<\/sub>)?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
SpO2 <\/sub>oder Sauerstoffs\u00e4ttigung ist der Prozentsatz des H\u00e4moglobins im Blut, der an Sauerstoff gebunden ist. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Messung, die Aufschluss dar\u00fcber gibt, wie viel Sauerstoff durch das Blut transportiert wird. Dies ist eine der neueren Messgr\u00f6\u00dfen, die auf Smartwatches und anderen Wearables zu finden sind. Es ist au\u00dferdem sehr energieeffizient und beeintr\u00e4chtigt die Autonomie der Batterien solcher Ger\u00e4te nicht wesentlich.<\/p>\n\n\n\n
Erst richtig zum Leben erwachte es w\u00e4hrend der Coronavirus-Pandemie, als es zeigen konnte, ob der Sauerstoffgehalt unter die empfohlenen Werte gesunken war (95-100 % ist optimal; unter 70 % ist lebensbedrohlich). Die genaueste Messung von SpO2<\/sub> erfolgt durch Blutentnahme, am h\u00e4ufigsten nutzen Gesundheitsexperten jedoch die Pulsoximetrie. Am Finger oder Ohrl\u00e4ppchen wird ein optisches Ger\u00e4t angebracht, das \u00e4hnlich wie bei der Herzfrequenzmessung Licht durch die Haut zum Detektor leitet.<\/p>\n\n\n\n
Zur Messung des Pulses wird ein gr\u00fcnes Licht verwendet, w\u00e4hrend der SpO gemessen wird2 <\/sub>und Rot und Infrarot. Mit Sauerstoff angereichertes H\u00e4moglobin (ges\u00e4ttigt mit Sauerstoff) absorbiert IR-Licht und l\u00e4sst rotes Licht durch, w\u00e4hrend sauerstoffarmes H\u00e4moglobin IR-Licht durchl\u00e4sst und rotes Licht absorbiert. Smartwatches messen SpO2 <\/sub>durch Pulsoximetrie durch Berechnung der Differenz zwischen IR-Absorption und rotem Licht. So k\u00f6nnen Sie beispielsweise herausfinden, ob Sie an Schlafapnoe leiden.<\/p>\n\n\n\n
Wie funktioniert das EKG auf einer Smartwatch?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
Eine Smartwatch mit EKG-Funktion (Apple Watch Ultra, Huawei Watch GT 4...) nutzt einen Einzelelektrodensensor zur Messung der elektrischen Aktivit\u00e4t des Herzens, der sich an der Unterseite der Uhr befindet. Diese Art von EKG kann einen unregelm\u00e4\u00dfigen Herzrhythmus erkennen, aber beispielsweise keine linksventrikul\u00e4re Hypertrophie, die nur ein 12-Kanal-EKG erkennen kann. Obwohl das EKG auf einer Smartwatch nicht so genau und aussagekr\u00e4ftig sein kann wie ein 12-Kanal-EKG, ist es dennoch praktisch f\u00fcr den sofortigen Zugriff auf Herzgesundheitsdaten.<\/p>\n\n\n\n
Wie funktioniert ein Magnetometer?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
Ein Magnetometer ist ein Ger\u00e4t, das magnetische Kr\u00e4fte misst. Es wird zusammen mit Beschleunigungsmessern und Gyroskopen in einem Ger\u00e4t namens Inertial Measurement Unit (IMU) verwendet. Diese Kombination von Sensoren hilft dem Ger\u00e4t zu verstehen, wie es sich bewegt und wie es im Raum ausgerichtet ist.<\/p>\n\n\n\n
Ein Magnetometer misst, wie sich das Erdmagnetfeld auf das Ger\u00e4t auswirkt. Dies \u00e4hnelt der Funktion eines Kompasses. Hierbei wird das Prinzip des Hall-Effekts genutzt, wonach, wenn ein stromdurchflossener Leiter in ein Magnetfeld gebracht wird, an dem Leiter eine Spannung senkrecht zum Strom und zum Magnetfeld entsteht. Die Elektroden im Leiter kollabieren (ihre Dichte \u00e4ndert sich) aufgrund des Magnetfelds, was zu einer Spannungsmessung f\u00fchrt. Wenn sich die ausge\u00fcbten Kr\u00e4fte \u00e4ndern, \u00e4ndert sich der Spannungswert proportional und gibt den Wert und die Richtung des Magnetfelds an.<\/p>\n\n\n\n
Durch die Nutzung aller drei Sensoren k\u00f6nnen Smartwatches die Bewegungen des Tr\u00e4gers besser verfolgen und interpretieren. Das Magnetometer f\u00fcgt eine zus\u00e4tzliche Schicht an Richtungsinformationen hinzu, die f\u00fcr eine genauere Bewegungsverfolgung n\u00fctzlich sind.<\/p>\n\n\n\n
Wie nutzen Smartwatches GPS?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
GPS ist eines der wichtigsten Elemente einer Smartwatch (und eines Telefons). Es dient logischerweise der Navigation. Die Daten werden an einen Satelliten gesendet, wo der genaue Ort und die genaue Zeit gemessen werden. Dieser fungiert dann als Sender und Empf\u00e4nger, sendet Daten an den Sensor der Smartwatch zur\u00fcck und zeichnet den Standort auf. So messen beispielsweise Smartwatches die zur\u00fcckgelegte Strecke (mit Hilfe eines Beschleunigungssensors und eines Gyroskops). Im Fu\u00dfball ist Ihnen auch schon aufgefallen, dass in Analysen h\u00e4ufig eine Karte verwendet wird, auf der dargestellt ist, wo ein bestimmter Spieler die meiste Zeit verbracht hat. Dies ist dem GPS zu verdanken, das den Akku des tragbaren Ger\u00e4ts stark belasten kann.<\/p>\n\n\n\n
Wie funktionieren Drucksensoren?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
Drucksensoren messen, wie stark Kr\u00e4fte auf etwas wirken, beispielsweise auf ein Ger\u00e4t oder ein Sportger\u00e4t. Es gibt mehrere unterschiedliche Drucksensoren, die meist auf der Basis von Dehnungsmessstreifen bzw. Dehnungsmessstreifen arbeiten.<\/p>\n\n\n\n
Smartwatches verf\u00fcgen \u00fcber barometrische Drucksensoren (Barometer), die den Luftdruck in der Umgebung messen und so die H\u00f6he bestimmen. Sie k\u00f6nnen auch dabei helfen, Wetter\u00e4nderungen vorherzusagen, dies ist jedoch nicht ihre Funktion bei Smartwatches.<\/p>\n\n\n\n
Es gibt auch Drucksensoren, die diese Wheatstone-Br\u00fccken verwenden, eine spezielle Art von Stromkreis zur Erkennung von Widerstands\u00e4nderungen. Sie werden in Sportger\u00e4ten eingesetzt, um die Kontaktkraft auf den Ball zu messen oder die Bewegung von Spielern zu \u00fcberwachen. Sie k\u00f6nnen auch zur Analyse des Gangs verwendet werden, um beispielsweise die auf verschiedene Teile des Fu\u00dfes ausge\u00fcbte Kraft zu messen, was dazu beitragen kann, die Beweglichkeit zu verbessern oder das Verletzungsrisiko zu verringern.<\/p>\n\n\n\n
Wie messen Smartwatches Stress? <\/h3>\n\n\n\n
Heutzutage nutzen die meisten Smartwatches, wie beispielsweise die Samsung Galaxy Watch-Serie, die Herzfrequenzvariabilit\u00e4tstechnologie (HRV) zur Stressbeurteilung. Letzterer misst den Abstand zwischen den Herzschl\u00e4gen und ist f\u00fcr die Beurteilung des physiologischen Stresses ebenso wichtig wie die Anzahl der Schl\u00e4ge pro Minute. Die HRV wird von unserem autonomen Nervensystem gesteuert, dem Teil unseres Nervensystems, der als Reaktion auf \u00e4u\u00dfere Stressfaktoren automatisch Herzfrequenz, Blutdruck und Atemfrequenz anpasst. Ist der HRV-Wert niedrig (also Unterschiede zwischen den Herzschl\u00e4gen), kann das ein Hinweis darauf sein, dass sich unser Nervensystem in einem erh\u00f6hten Stresszustand befindet. Wenn die HRV hoch ist (die Intervalle zwischen den Schl\u00e4gen sind unterschiedlicher), sind wir eher entspannt.<\/p>\n\n\n\n
Einige Smartwatches (Fitbit Sense, Pixel Watch 2 usw.) verwenden nicht die HRV-Methode, sondern einen speziellen EDA-Sensor, also einen Sensor f\u00fcr elektrodermale Aktivit\u00e4t, der Muster von durch Schwitzen verursachten Ver\u00e4nderungen der elektrischen Leitf\u00e4higkeit der Haut analysiert. Dabei werden auch HRV, Herzfrequenz und Hauttemperatur ber\u00fccksichtigt. Mithilfe von Algorithmen und dem EDA-Sensor suchen Smartwatches nach pl\u00f6tzlichen Ver\u00e4nderungen dieser Indikatoren, berechnen das Stressniveau und warnen Sie davor.<\/p>\n\n\n\n
Dies sind die Hauptsensoren, die Sie auf einer Smartwatch oder einem anderen tragbaren Ger\u00e4t finden. Jetzt wissen Sie, wie sie funktionieren und k\u00f6nnen besser verstehen, wann die Daten korrekt sind und warum es Abweichungen gibt. Wenn Sie tiefer in die Funktionsweise verschiedener Sensoren eintauchen m\u00f6chten, habe ich unten einige Links zu Forschungsergebnissen und Artikeln aufgef\u00fchrt, die sich mit der Funktionsweise von Sensoren und Wearables befassen. <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Doch nur wenige Menschen fragen sich, wie Smartwatches funktionieren, genauer gesagt, wie die Sensoren funktionieren. Ich selbst habe mich nie damit befasst. Ich wusste zwar, welche Sensoren \u00fcblicherweise verbaut sind und hatte eine ungef\u00e4hre Vorstellung davon, wie sie funktionieren, aber ich habe es nie geschafft, die Motivation zu finden, der Sache auf den Grund zu gehen. Die Idee zu diesem Artikel [\u2026]<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[54,4,50,12],"tags":[474,470,472],"class_list":["post-1426","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-pametne-ure","category-racunalnistvo-telefonija","category-telefonija","category-triki-nasveti","tag-nosljive-naprave","tag-pametne-ure","tag-pametne-zapestnice"],"acf":{"subtitle":"Zelo hitro smo se navadili, da imamo na zapestju pametno uro ali zapestnico. ","heading":"","summary":"Zelo hitro smo se navadili, da imamo na zapestju pametno uro ali zapestnico. Toda le redki se vpra\u0161ajo, kako pametne ure delujejo oziroma bolje re\u010deno, kako delujejo senzorji pametnih ur. ","thumbnail_small":"https:\/\/racunalniske-novice.com\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Samsung-Galaxy-Watch6-test-review-11-560x315.jpg","thumbnail_large":"https:\/\/racunalniske-novice.com\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Samsung-Galaxy-Watch6-test-review-11-768x1024.jpg","thumbnail_caption":"","gallery":"","video_gallery":null,"author":"","links":[{"title":"Raziskava o natan\u010dnosti pametnih ur pri merjenju sr\u010dnega utripa","url":"https:\/\/www.mdpi.com\/1424-8220\/23\/10\/4632"},{"title":"Kako pametna ura meri kalorije?","url":"https:\/\/www.vertexknowledge.com\/post\/how-do-smartwatches-measure-calories-tech-knowledge"},{"title":"Raziskava o tehnologiji nosljivih naprav","url":"https:\/\/www.ncbi.nlm.nih.gov\/pmc\/articles\/PMC6540270\/"}],"sources":null,"skip_language":[]},"yoast_head":"\n
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