Материал: Smart часы и принцип их работы

Этот набор данных передается спутником с большой частотой. Для определения своего местоположения электроника GPS-приемника вычисляет разницу во времени отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. По этой разнице вычисляется расстояние до конкретного спутника. Основой идеей определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным, (эти данные содержатся в принятом со спутника альманахе). В геодезии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от точек с заданными координатами используется для триангуляции.

Очевидно, что сигнала одного спутника недостаточно для определения своего местонахождения - по нему возможно нахождение где-то на поверхности сферы с вычисленным радиусом. По двум спутникам место определяется уже как линия пересечения двух сфер - в общем случае это некая окружность. Теоретически, трех спутников уже достаточно - вычисления дадут две возможные точки, одна из которых будет расположена высоко над уровнем моря и поэтому будет отброшена. Однако, на самом деле расстояние вычисляется с некоторой погрешностью, влияние которой тем больше, чем меньше углы между направлениями от преемника к спутникам. Ошибка в определении координат корректируется обсчитывая сигналы других спутников. Чем больше спутников использует приемник, тем с большей точностью возможно определение его местонахождения.

До 2000 года в технологии определения координат вносилась умышленная ошибка, снижающая точность их определения до 100 метров по требованиям военного ведомства. Сейчас такие ограничения отменены. Точность определения координат сейчас составляет в среднем 10-15 метров. При этом влияние оказывают: количество одновременно видимых над горизонтом спутников, направление на них, помехи от окружающего фона, проходимость радиоволн в атмосфере. Современные методы электронной коррекции ошибок позволяют при использовании сигналов с 6-8 спутников (а продвинутые приемники позволяют принимать одновременно до 12 каналов) свести погрешность привязки к местности до 3-5 метров.

На сегодняшний день система GPS очень широко используется в навигационных и картографических целях в виду стабильности и долгого времени своей работы. Однако, надо помнить о том, что всеже система эта контролируется военным ведомством одной страны - США. В настоящее время активно осуществляется развертывание альтернативных подобных спутниковых систем - российская ГЛОНАСС и европейская Galileo. Перспективно создание устройств, которые будут использовать одновременно все системы для более точного позиционирования в пространстве.

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

сенсор датчик smart часы

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.

Датчик 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.

Light Sensor (Датчик освещенности)

Задачи этого датчика предельно просты и заключаются в том, чтобы определить степень наружного освещения и соответственно настроить яркость экрана. Благодаря такой автонастройке яркости, стала возможной экономия электроэнергии, особенно если вы хотите оптимизировать расход вашего аккумулятора. Пожалуй, это самый старый датчик в мобильном мире, и даже при том, что в работе этого датчика вроде бы нет никаких возможностей по улучшению функциональности, производители и в этом случае стараются сделать работу со смартфоном еще более комфортной.

Например, в мобильной операционной системе iOS 6 от Apple появилась возможность регулировки автояркости. Ранее датчик освещенности был полностью автоматизированным и регулировал яркость экрана на свое усмотрение. Теперь же пользователь получил возможность контролировать работу этого датчика. Вы можете легко определить уровень яркости, который комфортен для вас, и iOS принимает этот выбор во внимание при расчете уровня яркости для новых условий освещения. Однако для того чтобы датчик корректно функционировал, необходимо произвести небольшую настройку устройства.

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.

Биоимпедансные датчики используют слабый электрический ток, чтобы узнать о процессах, которые происходят в организме владельца UP3. С их помощью устройство измеряет частоту сердцебиения, дыхания, уровень гидратации и отслеживает фазы сна. Новый трехосевой акселерометр определяет, каким видом спортивной деятельности вы занимаетесь - бегом, теннисом или просто идете пешком.

ADXL327 - это миниатюрный малопотребляющий, полнофункциональный трехосевой акселерометр с выходными сигналами в виде напряжения и схемами аналогового преобразования сигналов. Минимальный диапазон полной шкалы измерения продукта составляет ±2 g. Компонент способен измерять статическое ускорение, вызванное гравитацией, в задачах определения отклонения, а также динамическое ускорение, вызванное движением, ударами или вибрацией.

Ширина полосы акселерометра регулируется пользователем при помощи конденсаторов CX, CY и CZ, подключаемых к выводам XOUT, YOUT и ZOUT. В зависимости от требований приложения ширина полосы может выбираться в диапазоне от 0.5 Гц до 1600 Гц для осей X и Y и от 0.5 Гц до 550 Гц для оси Z.

ADXL327 выпускается в миниатюрном, низкопрофильном 16-выводном пластиковом корпусе LFCSP_LQ (lead frame chip scale package) с габаритами 4 мм Ч 4 мм Ч 1.45 мм.

Практическая часть

На диске находится flash модель, где показан принцип работы датчиков.

Открываем файл и там есть сверху меню датчиков, нажимаем на кнопку GPS и там открывается принцип работы датчика.

Чтобы вернуться потом в меню нужно нажать кнопку назад

Заключение

В ходе курсовой работы мы рассмотрели что такое Smart часы, как они работают и из каких датчиков они состоят. Также рассмотрели каждый датчик отдельно. Узнали как эти датчики работают и что из себя представляют.

В настоящее время smart часы возможно являются неотъемлемой частью нашей жизни, ведь при помощи них мы можем отслеживать наше передвижение, а главное здоровье. Ведь здоровье это главное в жизни, а в повседневном мире следить за ним не всегда получается, а smart часы будут это делать за нас.