Slimme wearables, waaronder fitnesstrackers, slimme brillen en smartwatches, krijgen de laatste jaren veel aandacht. Als een van de snelst ontwikkelende draagbare technologieën bieden slimme horloges een verscheidenheid aan voordelen, zoals het volgen van activiteiten, slaapmonitoring, gezondheidsmonitoring, meldingen, inkomende oproepen, noodwaarschuwingen en meer. De meeste slimme horlogefuncties zijn echter sterk afhankelijk van sensoren en chips.
Onderdelen van een smartwatch
Een smartwatch is samengesteld uit verschillende kleine onderdelen en kan qua uiterlijk in twee delen worden verdeeld – een horlogekast en een bandje. Horlogebandjes kunnen van veel verschillende materialen worden gemaakt. De behuizing van het horloge bestaat uit sensoren, chips, batterijen, touchscreens, displays en andere componenten. In tegenstelling tot traditionele elektronische horloges, worden de meeste functies in een smartwatch geleverd door verschillende elektronische componenten die in deze slimme gadget zijn geïntegreerd.
Hoewel smartwatches klein van formaat zijn, kunnen ze veel functionele modules in één integreren. Deze modules omvatten voornamelijk radiofrequentieborden, Bluetooth-borden, wifi-borden, energiebeheerkaarten en verschillende sensoren of chips.
De smartwatch-sensor die in dit artikel wordt beschreven, is ook een van de essentiële componenten van het slimme horloge. Met behulp van verschillende slimme horlogesensoren kunnen slimme horloges gezondheidsmonitoring en het volgen van oefeningen realiseren. Bovendien kan het meetfuncties bieden zoals hartslag, bloedzuurstof, activiteitsrecords en slaapkwaliteit. Dit artikel somt voornamelijk de 7 meest gebruikte sensortypen op in slimme horloges die momenteel op de markt zijn, namelijk:
- Versnellingsmeter
- Hartslagmeter
- SpO2-sensor
- Sensoren voor huidtemperatuur
- ECG-sensor
- Gyroscoop
- GPS
Na het lezen van dit artikel heb je een algemeen idee van enkele smartwatch-sensoren en hoe ze werken.
Versnellingsmeter
Versnellingsmeters worden vaak gebruikt om versnelling te meten – de snelheid waarmee de snelheid van een object verandert; Grofweg kunnen ze detecteren of de gebruiker beweegt. Als gevolg hiervan is het de meest voorkomende sensor die in alle soorten smartwatches wordt aangetroffen. Alle Starmax smartwatch-series zijn bijvoorbeeld uitgerust met versnellingsmeters om de bewegingen van gebruikers te volgen, zoals S5, S90 (kinderhorloge) en GTS6.
Het meest typische kenmerk van een versnellingsmeter in een smartwatch is het volgen van bewegingen. Als we de Starmax GTS6 als voorbeeld nemen, kan de versnellingsmeter in de Starmax GTS6 de activiteitsniveaus van de gebruiker meten tijdens het hardlopen of joggen. Op basis van deze metingen kan hij stappen tellen en zo afstand, calorieën en andere gegevens berekenen.
Omdat de versnellingsmeter kan worden gebruikt om de oriëntatie van het apparaat ten opzichte van de zwaartekracht van de aarde te bepalen, is het mogelijk om het display van de smartwatch correct te oriënteren door de opwaartse richting te bepalen. De meeste smartwatches van Starmax nemen dit principe over door de pols van de gebruiker op te tillen om het display van de smartwatch te activeren.
Hartslagmeter
Een hartslagmeter (HRM), of hartslagsensor, is ontworpen om uw hartslag en hartslag te detecteren en te meten. Tegenwoordig hebben de meeste smartwatches dit type sensor gebouwd om hartslagdetectiefuncties te bereiken. De door Starmax ontwikkelde GTS4 is ook uitgerust met een hartslagsensor die fotoplethysmografie (PPG) gebruikt voor bloedstroomdetectie om de hartslag en pols van de gebruiker te meten.
Het hart is een vitaal orgaan dat verantwoordelijk is voor het bloedtransport in het menselijk lichaam. Een gezond hart zal met de juiste snelheid de juiste hoeveelheid bloed naar alle lichaamsdelen sturen. Veranderingen in het volume van de bloedstroom hangen dus nauw samen met de hartslag. De hartslagsensoren op de meeste smartwatches gebruiken dit principe om de hartslag en hartslag van de gebruiker te meten door de bloedstroom aan de pols te detecteren.
PPG (fotoplethysmografie) is de meest gebruikte technologie voor hartslagdetectie. Het is een niet-invasieve detectiemethode die foto-elektrische middelen gebruikt om veranderingen in het bloedvolume te detecteren. PPG hartslagsensoren vind je in alle Starmax smartwatch series.
Vanuit het perspectief van de spectroscopie zijn rood en groen complementaire kleuren, dus theoretisch zal rood bloed groen licht absorberen. Daarom is de PPG-hartslagsensor een van de effectieve sensoren die hartslag en pols kan detecteren door de verandering van de sterkte van gereflecteerd groen licht te volgen.
De PPG-sensor in een smartwatch bestaat meestal uit een LED-lichtbron en een optische detector. De LED-lichtbron schijnt eerst groen licht op de pols van de gebruiker, waarna de optische sensor het ontvangen gereflecteerde licht detecteert en de hoeveelheid ervan telt. De huid op de pols reflecteert meer groen licht wanneer er meer rode bloedcellen in de bloedvaten zitten. Door veranderingen in de concentratie van rode bloedcellen in bloedvaten te volgen, kunnen slimme horloges daarom de functie van hartslagdetectie realiseren.
Veranderingen in de hartslag houden nauw verband met de lichamelijke gezondheid, en een te snelle of te langzame hartslag kan verband houden met de ziekte. De normale hartslag van een volwassene in een rustige, wakkere toestand moet 60-100 slagen per minuut zijn. Door veranderingen in de hartslag te observeren via slimme horloges, kunnen we mogelijke gezondheidsveranderingen in het lichaam op tijd ontdekken.
SpO2-sensor
SpO2-sensoren, ook wel bloedzuurstofverzadigingssensoren genoemd, meten het zuurstofverzadigingsniveau door de hoeveelheid zuurstofdragend hemoglobine in het bloed te detecteren. Het monitoren van SpO2-niveaus met een smartwatch is tegenwoordig erg handig met behulp van SpO2-sensoren.
SpO2-sensoren gebruiken twee verschillende golflengten van licht – meestal rood en infrarood – om op de huid te schijnen om het zuurstofverzadigingsniveau in het bloed te meten. Zuurstofrijk hemoglobine kan meer infrarood licht en minder rood licht absorberen. Daarentegen absorbeert zuurstofarm hemoglobine grotere hoeveelheden rood licht dan infrarood.
Door de verhouding van deze twee soorten licht die door het bloed gaan te berekenen, kan het resultaat van het zuurstofverzadigingsniveau in het bloed worden weergegeven in percentages, bekend als SpO2. Proefpersonen met SpO2-waarden van 95% of hoger werden geacht in goede gezondheid te verkeren.
SpO2-sensoren in smartwatches bewaken doorgaans het zuurstofgehalte in het bloed, of zuurstofverzadiging, door te meten hoe efficiënt zuurstof aan de pols wordt afgegeven. Met een smartwatch die is uitgerust met een SpO2-sensor kan de drager eenvoudig het zuurstofgehalte in het bloed volgen om mogelijke afwijkingen in zijn gezondheid op te sporen.
De informatie die wordt weerspiegeld in de zuurstofverzadigingsniveaus in het bloed is van cruciaal belang voor veranderingen in de fysieke conditie. Daarom kan het worden gebruikt om aandoeningen van de luchtwegen op te sporen, waaronder chronische obstructieve longziekte en slaapapneu. De zuurstofverzadigingsniveaus kunnen bijvoorbeeld aanzienlijk dalen wanneer de gebruiker in een diepe slaap is of als gevolg van ongezonde leefgewoonten zoals roken of alcohol drinken.
Sensoren voor huidtemperatuur
Huidtemperatuursensoren meten de thermische energie die wordt uitgestraald door het huidoppervlak van een persoon. Deze sensor kan de lichaamstemperatuur van de gebruiker detecteren en helpt op zijn beurt bij het bewaken van hun gezondheidstoestand. Verschillende factoren, zoals omgeving, fysieke activiteit, gezondheidsproblemen, enz., kunnen veranderingen in de lichaamstemperatuur veroorzaken.
Smartwatches met huidtemperatuursensoren kunnen subtiele veranderingen in de huidtemperatuur in de loop van de tijd volgen door de lichaamstemperatuur van gebruikers in de gaten te houden. Het kan dan helpen om mogelijke ziekten vroegtijdig op te sporen, omdat een abnormale lichaamstemperatuur een vroeg teken van lichamelijke ziekte kan zijn.
Starmax’s hot-selling slimme armband – S5 Fitness Tracker is ook uitgerust met een huidtemperatuursensor om de lichaamstemperatuur gemakkelijk te detecteren. En smartwatches zoals de Apple Watch Series 8, hun huidtemperatuursensoren kunnen zelfs het volgen van de menstruatie van vrouwen en het voorspellen van de vruchtbaarheid ondersteunen.
ECG-sensor
Elektrocardiogram (ECG of ECG) is een effectieve medische test die wordt gebruikt om de elektrische activiteit van het hart te meten. Deze medische test vereist een ECG-sensor om de kleine elektrische signalen die de hartslag produceert vast te leggen en op te nemen. De grafiek die de elektrische activiteit van het hart weergeeft, ECG-trace of ECG-trace genoemd, helpt bij het beoordelen van de hartactiviteit van de gebruiker.
Smartwatches met elektrocardiogrammogelijkheden kunnen helpen bij het detecteren van hartslagaandoeningen, zoals boezemfibrilleren en andere onregelmatigheden, door het elektrische signaal van de samentrekking van de hartspier nauwkeurig te meten en de tijd tussen elke hartslag te berekenen. Met een ECG van medische kwaliteit en een oximeter die SpO2 meet, is de Withings ScanWatch een uitstekend voorbeeld van een moderne smartwatch met geavanceerde mogelijkheden voor gezondheidsbewaking.
Wanneer een ECG-sensor samenwerkt met andere sensoren, zoals een hartslagsensor, kan deze veranderingen in het hartritme detecteren en volgen die kunnen duiden op een mogelijk gezondheidsprobleem. Smartwatches die met deze sensoren zijn uitgerust, kunnen de harten van gebruikers continu monitoren en hen waarschuwen als er zich onregelmatigheden voordoen.
Gyroscoop
Gyroscopen en versnellingsmeters zijn beide sensoren die worden gebruikt om de beweging van een object te meten, maar ze werken anders. Gyroscopen worden voornamelijk gebruikt om de hoek van een object te bewaken om de hoeksnelheid en richtingsveranderingen vast te leggen. Sommige smartwatch-makers combineren zelfs versnellingsmeters en gyroscopen voor triangulatie om een nauwkeurigere oriëntatie van objecten te krijgen.
GPS
Global Positioning System (GPS), een andere populaire functie in high-end smartwatches, maakt gebruik van satellietsignalen om de exacte locatie van een apparaat te identificeren en de bewegingen ervan in de loop van de tijd te volgen. Als gevolg hiervan maakt het een nauwkeurigere stappentelling mogelijk. Daarnaast kan het een gedetailleerder beeld krijgen van je dagelijkse activiteitenniveaus (bijvoorbeeld het uitstippelen van de juiste hardloop- en fietsroutes). GPS-smartwatches stellen echter relatief hoge eisen aan signaalontvangst, dus de prijs is relatief hoog. Real-time lokalisatie betekent ook een kortere batterijduur voor GPS-smartwatches.
Conclusie
Kortom, smartwatches zijn krachtige hulpmiddelen om ons fysieke welzijn effectief te monitoren via verschillende sensoren, waaronder de 7 sensoren die in dit artikel worden genoemd. Bovendien zal de smartwatch-technologie blijven evolueren met vooruitgang op het gebied van sensoren, halfgeleiders en andere componenten.
Door deze verschillende smartwatch-sensoren en -onderdelen effectief te combineren, kunnen we met onze smartwatch-apparaten een wereld van oneindige mogelijkheden openen. Met de combinatie van innovatie en bruikbaarheid in het ontwerp van smartwatches, zullen slimme horloges de komende jaren een aanzienlijke impact hebben op onze levensstijl.
Als u ideeën heeft over het ontwerp en de productie van smartwatches, kunt u rechtstreeks contact opnemen met het Starmax-team. Wij kunnen u voorzien van professionele oplossingen.
