Краткая история шагомеров
Прототипом шагомеров является одометр – устройство, считающее количество оборотов колеса. Первый одометр был изобретён в начале нашей эры греческим механиком и математиком Героном Александрийским. Долгое время одометры использовались в картографии и военном деле для уточнения расстояний, а сейчас вы можете увидеть их в любом автомобиле.
Создателем шагомера считается великий Леонардо да Винчи. С учётом развития технологий в годы его жизни (середина XV – начало XVI века) о компактности и удобстве речи не шло – согласно чертежам, шагомер представлял из себя маятниковый механизм, прикрепляемый к поясу (на рисунке – третий чертёж). Нам неизвестно, был ли реализован такой шагомер на практике, или же остался, как и многие другие задумки гения, на бумаге, но, тем не менее, это устройство вполне могло бы считать шаги.
В последующие века шагомеры развивались в том же направлении, что и близкие к ним по конструкции механические часы, но, в отличие от часов, оставались лишь высокотехнологичной игрушкой. Шагомер первой половины XX века снаружи был неотличим от карманных часов, да и внутри имел похожий механизм – колебания подвешенного груза приводили в движение систему шестерней, которые, в свою очередь, двигали стрелки, показывающие количество шагов. Позже часовщики стали использовать принцип работы шагомера для автоматического подзавода часов от движения руки.
В народ шагомеры ушли в 1960-х годах с руки японского предпринимателя Есиро Хитано, который стал продавать их под брендом Manpo-Kei, продвигая идею о 10000 шагов в день. Его шагомеры всё ещё были механическими, но со временем механику вытеснила электроника. В электронных шагомерах вместо давления груза на пружину, прикреплённую к шестерням, стали использовать изменение ёмкости конденсаторов или потенциала (пьезоэлектрический эффект) при механическом воздействии. Сам механизм, регистрирующий движение внутри шагомера, называется акселерометром.
Как работает шагомер
Шагомер как отдельное устройство известен еще с 60-х годов прошлого века. Первые приборы, изобретенные в Японии, могли высчитывать только пройденный километраж. По ходу научного прогресса увеличивалась их точность, прописывались новые алгоритмы, уменьшались размеры. Все это привело к тому, что шагомер стал одной из встроенных функций в большинстве мобильных гаджетов: смартфонах, умных часах, фитнес-браслетах.
Современные версии, сопровождаемые программным обеспечением, позволяют не только регулировать достижения, но и высчитывать среднюю норму активности, таким образом, корректируя свой ежедневный график.
За подсчет шагов отвечает особое устройство – акселерометр. Он бывает двух- и трехкомпонентный. Проще говоря, отслеживание ускорения происходит по указанному количеству осей координат (2 или 3). В большинстве современных моделей в комплект к акселерометру устанавливается гироскоп. Это устройство определяет изменение угла ориентации в пространстве. Подобный тандем позволяет более точно производить подсчет, при этом не учитывая обычные взмахи или движения рукой.
Встроенный акселерометр, измеряя ускорение, определяет, находится ли рука в движении, или она неподвижна. Все данные передаются в микропроцессор шагомера, где с помощью специального алгоритма производится анализ, выдается результат: перемещается ли человек в пространстве или просто случайно взмахнул рукой. Более сложные алгоритмы призваны различать ходьбу и бег.
При гироскопе и данных получаемых с 3 осей координат результаты могут быть на порядок точнее. В этом случае проблем отличия взмаха от движения не возникает. Помимо этого, значение имеет и тип поверхности, по которой происходит движение. Наиболее точные значения снимаются с ровной асфальтированной дороги, а вот прогулка по гористой местности или морскому каменистому побережью может дать погрешность в 5-10%.
Влияние оказывает и «человеческий фактор», а именно длина шага, тип походки, наличие заболеваний опорно-двигательного аппарата.
В мире не существует приборов с абсолютно точными показаниями шагомеров. Минимальная погрешность присутствует во всех моделях трекеров.
Ложные срабатывания
Ложные срабатывания шагомера могут вызывать следующие активности: приседания, прыжки на месте, зарядка (активные амплитудные движения руками). Такие активности, как жестикуляция руками, отжимания, подтягивания и мытье посуды ложных срабатываний не вызывают. При езде за рулем браслет не посчитал ни одного шага, а вот при приеме душа счетчик шагов периодически может увеличиваться.
В целом в плане ложных срабатываний фитнес-браслет можно назвать сбалансированным. Он игнорирует слабую активность, но учитывает за шаги активные физические действия, которые могут быть не связаны с передвижениями. Здесь стоит сказать, что подобная практика позволяет наиболее достоверно описать повседневную активность и точнее посчитать количество потраченных калорий. Справедливости ради стоит отметить, что браслет периодически подвержен реальным ложным срабатываниям, от которых современные умные гаджеты пока не могут избавиться в полной мере.
Расстояние
Для вычисления погрешности в определении расстояния я решил пройти маршрут длинной в 3 километра, который заранее построил на Google Maps:
Первый раз я прошел его со включенным на смартфоне GPS, который передавал необходимую информацию на фитнес-браслет. Вот результаты такой прогулки:
В целом браслет с идеальной точностью посчитал все данные. Погрешность в 40 метров можно списать на особенности работы GPS-модуля на моем смартфона. А вот тот же маршрут, но без подключенного посредством смартфона GPS:
Браслет не досчитал ровно 290 метров, то есть погрешность составила примерно 9.7%. Напомним, что на Mi Band 4 погрешность была 10%, то есть новая версия не отличается от предыдущей по точности подсчета расстояния.
Прыжки на скакалке
Раз уж новинка от Xiaomi обзавелась спортивным режимом «Скакалка», то я решил проверить точность подсчета прыжков. Для этого я сделал несколько подходов на скакалку, меняя при этом стили прыжков.
Сначала я сделал 100 повторений, из которых 50 я прыгал на двух ногах (классический стиль), а 50 – перебором (с ноги на ногу). Фитнес-браслет посчитал 99 раз. Затем я сделал чистыми 100 раз в классическом стиле, при этом браслет насчитал ровно 100 и еще 50 прыжков перебором, все из которых были точно посчитаны трекером. В завершении я решил сделать подход на 400 повторений. Фитнес-браслет насчитал ровно 400 прыжков.
Из этого можно сделать вывод, что Xiaomi Mi Band 5 с высокой точностью ведет подсчет прыжков на скакалке, что делает его незаменимым помощником для любителей кардио-упражнений.
Принцип работы пульсометра
Оптическая технология измерения пульса через запястье подразумевает использование светодиодов, которые производят оценку кровотока. На практике это выглядит следующим образом:
- на обратной стороне браслета встроен фотоплетизмографический датчик, который излучает световой поток на запястье владельца;
- проходя через кровоток, свет рассеивается, и датчик производит замер полученного значения.
Так как для точности замеров необходимо выбирать спектр с максимальным поглощением в диапазоне от 500 до 600 нм, чаще всего на умные часы и фитнес-браслеты устанавливают светодиоды с показателем в 525 нм. Их можно отличить по характерному зеленому цвету.
Примерно по тому же принципу производится и замер артериального давления. В этом случае просто используются более сложные алгоритмы расчета. Первый измерительный датчик пульса был разработан компанией Philips для модели умных часов Mio Alpha.
Плохо считает пройденное расстояние
От владельцев фитнес-трекера Ми Бэнд 4 часто поступали жалобы, что устройство неправильно считает шаги. Гаджет принимал за совершенное перемещение взмах руки, поездку в транспорте по неровной дороге, а также когда юзер находился в машине за рулем.
Как утверждает разработчик Xiaomi, алгоритм шагомера в Ми Бэнд 5 пересмотрен. Неточностей результатов ожидать не стоит. Для повышения эффективности работы алгоритма Сяоми советует правильно вносить антропометрические данные:
- рост;
- вес,
- возраст.
Метки поведения необходимы встроенной программе, чтобы точнее идентифицировать тип активности человека.
Но как отмечали пользователи предыдущих выпусков «умных» часов, выставление указателей никак не влияло на систему подсчета. Опытные испытания Mi Smart Band 5 еще не проводились. Сейчас не можем утверждать, принимает ли гаджет за шаги поездку в машине. Поэтому материал будет дополнен после тестирования устройства.
Mi band 5 неправильно считает шаги
Если о точности измерений можно судить только по заявлениям разработчика, то как исправить возникшие сбои, разберемся сейчас.
Фитнес-браслет перестает или не начинает считать шаги по нескольким причинам:
- На брак указывает ситуация, когда устройство только изъято из коробки и эксплуатируется впервые. А учет пройденного расстояния не ведется и не отображается на дисплее. Решение — верните пятый Бэнд по гарантии продавцу или обратитесь в мастерскую.
- Последствием удара или падения может стать отказ акселерометра и гироскопа. Без посещения сервиса для уточнения диагноза не обойтись.
- Если с трекером обращались бережно, попробуйте обнулить настройки. В меню гаджета свайпате вверх до пункта «Other» («Дополнительно»), выбирайте «Configuration» («Настройки»), «Reset parameters» («Сброс параметров»). Дождитесь перезагрузки Band, потом проверяйте работоспособность.
- Обновление прошивки поможет исправить программные баги. Рекомендуем выполнять только опытным юзерам.
Незамедлительно обратитесь в сервисную мастерскую, когда не получилось наладить подсчет шагов. Будьте готовы к необходимости покупки новых часов.
Насчитываются лишние шаги
Данная проблема решается при помощи калибровки устройства. Для этого в приложении необходимо войти в «Настройки» и найти пункт «Метки поведения». Здесь необходимо задать точные данные для последующей калибровке устройства.
Почему гаджеты ошибаются при подсчете шагов, пульса или калорий
Ни один спорт-браслет не сможет дать абсолютно точные показания пульса, количества шагов или потраченных калорий. Однако в большинстве случаев погрешности находятся в минимальном диапазоне от 1-2 до 5%. И все же иногда неточности становятся более чем очевидны. Чтобы понять, почему девайс перестал считать, необходимо рассмотреть каждый датчик в отдельности.
Индикаторы пульса довольно точно определяют значения ЧСС при беге и ходьбе. Однако при сильном повышении пульса светодиоды часто не справляются, так как скорость кровотока слишком велика, и он очень быстро проходит через индикаторы, что сказывается на точности производимых замеров.
Еще одной причиной может стать холодная погода, при которой кровоток, наоборот, замедляется, что также искажает работу оптического пульсометра.
Дополнительными факторами возникновения погрешностей в измерении являются:
- неправильно зафиксированный на руке браслет (слишком высоко или свободно);
- наличие татуировки на запястье (особенно темного цвета);
- тренинг с высоким уровнем потоотделения.
Стоит учитывать, что показания, выданные недорогими моделями трекеров, всегда будут менее точны, так как используют простейший алгоритм для определения частоты сердечных ритмов.
Если говорить о шагомере, то выданные им ошибки часто связаны с неправильным считыванием движений. Некоторые модели подъем в лифте или поездку в транспорте воспринимают как движение (бег или ходьбу), насчитывая, таким образом, не одну лишнюю тысячу шагов. Большинство же основных проблем связано с неправильным использованием приложения или выходом из строя акселерометра.
Так как компании не раскрывают алгоритмы, отвечающие за подсчет калорий, сказать насколько точен этот показатель, сложно. Однако, ясно, что он тесно связан с данными физической активности. Поэтому, если не исправен шагомер, это тут же отражается и на точности подсчета энергетического расхода за день.
В ходе тестовых испытаний функции шагомера на фитнес-браслетах и других мобильных гаджетах самую высокую точность продемонстрировал смартфон iPhone 5S.
Повреждение внутренних компонента
Для выявления неисправностей используется специальное ПО. Его также можно использовать для проверки работоспособности устройства. Диагностическое программное обеспечение для фитнес браслетов позволяет диагностировать сбои в работе датчиков и сенсоров.
Чаще всего выходит из строя акселерометр. Заменить данный компонент без специальной подготовки сложно — лучше отдать устройство специализированный сервис. Если заряженный браслет не включается необходимо проверить состояние микропроцессора устройства
Замена процессора в браслете чаще нецелесообразна так как стоимость его ремонта или замены может быть сравнима с покупкой нового фитнес-браслета.
Как обнулить результат
В течение 24 часов фитнес-трекер определяет количество пройденных шагов. Началом и концом периода считается полночь. Когда владелец отслеживает расстояние до конкретной цели, подсчитанные ранее данные могут стать проблемой.
Придется сбросить шаги. Чтобы выполнить такую операцию, выполните действия:
- Ребут пятого Бэнда поможет удалить информацию за текущие сутки. Тапайте вверх меню, найдите «Other» («Дополнительно»), «Configuration» («Настройки»), «Restart» («Перезагрузка»).
- Hard Reset очистит все пользовательские сведения из оперативной памяти. Используйте операцию только при необходимости. Функция доступна из меню часов.
- Повторная синхронизация с телефоном. Отмените сопряжение в приложении Mi Fit, затем снова подключите.
Шагомер — полезная функция, помогающая следить за физической активностью. Уже Бэнд 4 считал шаги с небольшой погрешностью. Анонсируя пятый выпуск Xiaomi обещали исправить баги и неполадки, пересмотреть программный алгоритм и настроить работу датчиков. Позже проведем тестирование, чтобы проверить и сравнить точность измерений четвертого и пятого Mi Band трекеров компании.
Решение проблемы
В этом разделе рассмотрим две возможные ситуации: неправильный подсчет и полное его отсутствие. В последнем случае, возможно, придется выяснять, что делать, когда фитнес-браслет не заряжается. Проблемы с аккумулятором устройства могут стать причиной быстрой разрядки и отключения, что, в свою очередь, делает невозможным измерение активности человека.
Калибровка распознавания движений
Единственным решением, которое может помочь при неправильном подсчете пройденного пути, является настройка меток поведения. Действие выполняется в официальном приложении фитнес-браслета Mi band. Подобная функция может присутствовать и в ПО других производителей. Однако процесс рассмотрим на примере наиболее популярного:
- Запустить приложение на смартфоне, к которому был привязан фитнес-браслет.
- Перейти во вкладку «Метки действий». Они рассортированы на такие категории: катание, вождение, езда, баскетбол, бадминтон, пингпонг, сидение, питание, сон.
- Выбрать одну из представленных меток и нажать соответствующую кнопку внизу окна для начала калибровки.
- Теперь осталось выполнить выбранное действие. Так процессор сможет запомнить шаблон и перестанет путать его с шагами.
Действия при отсутствии подсчета шагов
Теперь разберемся, что делать, если фитнес-браслет не считает шаги. В некоторых случаях решение не потребует обращения в сервисный центр.
Прежде всего, следует попробовать метод удаления приложения Mi Fit или другого, которое используется в паре с фитнес-браслетом. Процедура выполняется по следующему алгоритму:
- Отвязывается браслет.
- Происходит удаление приложения со смартфона.
- Производится повторная установка программы и тестирование устранения неисправности.
Иногда помогает полный разряд аккумулятора браслета, перед повторной установкой ПО.
Вторым методом является обновление прошивки. Конечно, его необходимо применять только при наличии соответствующих знаний и навыков. Для этой цели используется Mi band Master или Gadgetbridge. Действовать можно по двум сценариям:
- Выполнить прошивку в ручном режиме посредством загрузки установочных файлов. Подойдет для неофициальных приложений.
- Произвести обновление в автоматическом режиме, если поступил соответствующий запрос от ПО.
Указанные действия подойдут, если не работает фитнес-браслет Mi band или любой другой со схожими характеристиками. При неудачном исходе потребуется обратиться к специалисту, возможно, вышел из строя один из компонентов гаджета.
