Akcelerometr – Proč je v chytrých hodinkách?

Tagy: Technologie a pojmy | Chytré

Dominik Hok | 25.7.2023 | 3 MIN | 6x komentář

Akcelerometr. Všichni to slovo slýcháme a tušíme, k čemu vlastně slouží, ale jak přesně funguje a o co všechno se v chytrých hodinkách stará?

Jak akcelerometr funguje?

Jak název napovídá, akcelerometr měří akceleraci, tedy zrychlení (v jednotkách m/s²). Jsou akcelerometry, které zrychlení dokážou měřit v jedné či dvou osách, ale nejčastější jsou tříosé (v osách X, Y, Z).

Osa X je zrychlení dopředu a dozadu. Osa Y je zrychlení doleva, doprava. Osa Z poté zrychlení nahoru, dolů.

Akcelerometry se dnes dostávají do velkého množství elektronických zařízení a vlastně není až takový problém je nainstalovat do čehokoliv, protože se jedná o miniaturní zařízení, která mají součástky o velikosti třeba i tisícin milimetru.

Akcelerometrů je hned několik typů a nejčastěji se používají piezorezistivní, tepelné, piezoelektrické, ale v nositelné elektronice nejčastěji najdete kapacitní akcelerometry (technologie MEMS).

Kapacitní akcelerometr funguje na té bázi, že máme tři elektrody kondenzátoru, přičemž jedna z nich je pohyblivá. Na základě jejího pohybu do třech os, který je závislý na zrychlení v určitém směru, se mění kapacita na základě vzdálenosti od elektrod.

K čemu všemu slouží akcelerometr?

Na základě otřesů, které zaznamenává akcelerometr, můžeme odpočítávat například naše kroky. Když během dne chodíme, pravidelně pohybujeme rukou, a tak na základě tohoto schématu hodinky určují, že se zrovna pohybujeme. Samozřejmě je poté problém, když má někdo například manuální práci, kde dochází k periodickému pohybu (např. balení bonbonů na lince). Hodinky si poté myslí, že se pohybujeme, ačkoliv tomu tak není.

V opačném případě například akcelerometr nemusí pracovat dobře, pokud máme ruce v kapsách, vezeme dítě v kočárku nebo třeba při nordic walkingu. Nedochází totiž k periodickému pohybu a výrazným pravidelným vychýlením.

Na základě opakování otřesů se také odpočítává i kadence našich kroků, což je důležitá hodnota pro běžce.

17.8.2022 - Dominik Hok
VŠE NA TÉMA: Dynamika běhu (vertikální oscilace, kadence, DKZ aj.)

Akcelerometr dokáže (ale omezeně) měřit i úhly, jelikož při pohybu dochází k vychýlením vzhledem k určitým osám. Pokud tedy nakloníme ruku směrem k obličeji, dojde k náklonu, tedy k vychýlení vzhledem k určitým osám. Z toho důvodu hodinky poznají, že došlo k náklonu a rozsvítí displej. Nebo třeba na základě otočky na konci bazénu dokážou chytré hodinky počítat počet uplavaných bazénů.

Jelikož akcelerometr měří úhly i zrychlení, je omezeně schopný určit i jakým směrem se pohybujeme. Proto se například používá i k dopočítávání při záznamu trasy za účelem šetření baterie, jelikož GPS přijímač je opravdu velký žrout. Při nejlepším záznamu trasy GPS přijímá signál každou vteřinu. Při šetření baterie se frekvence sníží nejčastěji na 1 minutu a poté směr dokresluje akcelerometr (takto například funguje funkce FusedTrack od Suunto nebo UltraTrac od Garminu).

1.8.2023 - Dominik Hok
GPS přijímač – Proč je v chytrých hodinkách a jak funguje?

Akcelerometr v rámci měření vzdálenosti supluje GPS přijímač v budovách (tedy indoor aktivitách). Jelikož se GPS nedostane přes stěny budovy, musí se o měření postarat akcelerometr. Pokud tedy běžíte na pásu, akcelerometr počítá jednotlivé kroky, které pak násobí vámi zadanou délkou kroku (některé chytré hodinky délku kroku odpočítají od vaší výšky). Spousta výrobců poté umožňuje vzdálenost kalibrovat ještě přímo podle pásu, kdy zadáte vzdálenost změřenou pásem.

Některé chytré hodinky nemají GPS přijímač vůbec, a tak využívají buďto GPS vašeho telefonu, anebo právě akcelerometr. To se děje, pokud se hodinky nespojí s telefonem nebo jej u sebe vůbec nemáte.

Akcelerometr často měří trasu i v případě, kdy uživatel nepočká na spojení se satelity GPS. Aktivita poté začne bez příjmu GPS signálu a stává se, že pak celou aktivitu měří akcelerometr. To by nebyl až takový problém, kdyby byl akcelerometr dostatečně přesný. Má opravdu velké odchylky (což má samozřejmě GPS také, ale ne tak výrazné) a měření je poté spíše orientační.

V jakých chytrých hodinkách najdete akcelerometr?

Upřímně, dnes už snad úplně ve všech. Akcelerometr si díky svým miniaturním rozměrům a nízké pořizovací ceně najde místo snad v každém zařízení. Zároveň se počítání kroků stalo tak oblíbeným, že chytré zařízení bez této funkce by určitě úspěch nemělo.