Wie funktionieren Fitness Tracker und Fitnessarmbänder?
Fitness Tracker und Armbänder sind kleine Wunderwerke der Technik, schaffen sie es doch vielfältige Messdaten zu erfassen und auch noch die richtigen Schlüsse daraus zu ziehen, z.B. zu unterscheiden, ob die aufgezeichneten Bewegungen zu einer sportlichen Aktivität oder alleinig zum Heben der Kaffeetasse im Büro gehören. Um zu verstehen, wie das funktioniert, werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise von solchen Smart Bands.
Generell sind in dem Armband verschiedene Sensoren untergebracht. Zu den wichtigsten und am weitesten verbreiten Sensoren zählen
Bewegungssensoren
Allen Fitness Trackern gleich ist die Ermittlung von Bewegungen mit Hilfe unterschiedlicher Bewegungssensoren. Die Sensoren, die in fast jedem Tracker anzufinden sind, sind zum einen der Beschleunigungssensor und zum anderen ein Gyroskop-Sensoren. Das sind winzige Elemente, die auf Elektronikbausteinen untergebracht sind. Sie fallen in den Bereich der MEMS-Bauteile (Mikroelektromechanische Systeme). Während die Beschleunigungssensoren die lineare Bewegung (genauer die Beschleunigung) in allen drei Ebenen ermitteln können, dienen die Gyroskop-Sensoren dazu Rotationsbewegungen zu erfassen. Dies tun sie analog zu den Beschleunigungssensoren auch in allen Ebenen des dreidimensionalen Raums.
Mit Hilfe der beiden Sensoren und der gewonnenen Messwerte können Bewegungen vollständig beschrieben werden.
Interpretation von Messwerten
Aus technischer Sicht sind die aufgezeichneten Werte zunächst nichts anderes als Kurven, denen jedoch die entsprechende Bedeutung fehlt. Schematisch dargestellt könnte eine Reihe von Messwerten wie folgt aussehen:
Beschleunigungsmessung (schematisch)
Aus der Kurve könnte man ablesen, dass die Ausschläge nicht sehr groß sind, es sich also um eine ruhige Bewegung handelt, z.B. dem ganzen normalen Gehen im Schritttempo. Eine andere Messung könnte folgende Kurve zum Ergebnis haben:
Beschleunigungsmessung (schematisch)
Die Ausschläge bzw. Beschleunigung in der gemessenen Ebene sind hier größer, die Bewegung geht also schneller abrupt hin und her, es könnte sich z.B. um das Beschleunigungsprofil beim Joggen handeln.
Das große Geheimnis der einzelnen Hersteller liegt jetzt darin, mit möglichst rafinierten Algorithmen und Strategien der Mustererkennung aus den Messwerten den richtigen Rückschluss auf die Art der Bewegung zuzulassen. So gibt es günstige Modelle bei denen rythmisches Klatschen zum Zählen von Schritten führt, wohin andere fast nicht zu täuschen sind und nur dann Schritte zählen, wenn auch Schritte gemacht wurden. Aus der Anzahl der Schritte werden dann Distanz und Kalorienverbrauch berechnet. Hier kannst Du nachlesen, wie die Berechnung von Distanz und Kalorienverbrauch funktioniert.
Optische Sensoren
Optische Sensoren in Fitness Trackern dienen vor allem der Messung des Pulswertes. Dabei befinden sich die Sensoren an der Innenseite der Fitnessarmbänder. Durch das Aussenden und Empfangen unterschiedlicher Lichtimpulse wird die Blutmenge unter der Haut ermittelt und ausgehend davon auf die Herzfrequenz geschlossen.
Optoelektronische Messung (schematisch)
Die Funktionsweise von optoelektronische Sensoren kann im Detail auf der Themenseite nachgelesen werden. Vereinzelt finden sich mittlerweile auch Fitness Tracker auf dem Markt, die zusätzlich UV-Sensor bzw. Sensoren für die Bestimmung der Helligkeit mit sich bringen. Das kann zur Anpassung der Display-Helligkeit führen, die Steuerung von Wach- und Schlafmodus beeinflussen oder ein weiterer Messwert für ein gesünderes Leben sein, denn auch der Aufenthalt unter hoher UV-Belastung kann schädlich sein.
Bioelektrische Sensoren
Jeder kennt das Prinzip der Körperwaagen: Durch den Körper wird ein schwacher Strom geleitet und anschließend der Widerstand gemessen. Aus den Daten lassen sich Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Körpers ziehen. Fettanteile leiten zum Beispiel den Strom schlecht, wohingegen Wasser den Strom besonders gut leiten.
GPS-Empfänger
Die Verwendung eines GPS-Empfängers erlaubt es dem Fitness Tracker bis auf wenige Meter genau aufzuzeichnen, wo sich das Gerät und somit der Nutzer aufgehalten hat. Werden die Daten über die Zeit gesammlt, kann daraus die Gesamtstrecke, die benötigte Zeit und damit auch die Geschwindigkeit ermittelt werden. Während ein GPS-Empfänger heutzutage in fast allen Smartphones zu finden ist, hält diese Technik in Fitness Tracker erst Einzug.
9 Kommentare
Warum nutzt die App nicht die GPS Daten des Smartphones um die Berechnungen genauer zu gestalten. Hier muss ich allen Herstellern einen Minuspunkt bescheinigen. Man erkennt wirklich nur den kleinen wirtschaftlichen Erfolg
Hallo Peter, aus deinem Kommentar wird leider nicht klar, auf welche App oder welches Armband du dich beziehst. Natürlich gibt es Apps und auch Fitness Tracker, die die GPS-Daten des Smartphones nutzen, um möglichst genaue Werte darzustellen. Bei Fitbit heißt das Konzept „Connected GPS“, das du in ähnlicher Form auch bei anderen Herstellern findest.
Weil GPS ein Energiefresser ist. Würde ein Schrittzähler GPS nutzen, wäre das Gerät spätestens nach 4 Stunden aus.
Kein Kommentar, sondern Frage:
Ist es möglich, von zu Hause aus die Position einer Person zu bestimmen, die mit einem GPS ausgerüsteten Tracker unterwegs ist? Wenn ja: welche Ausrüstung wird dafür nötig sein? Wäre dies auch möglich bei einem Tracker, der das GPS über ein Smartphone empfängt?
GPS ist eine passive Technik, d.h. du kannst das Signal auswerten und daraus deinen Standort ermitteln. Jemand müsste schon seinen Standort „teilen“, damit andere davon Kenntnis nehmen können. Das funktioniert dann aber nicht mehr mittels GPS, sondern z.B. über das mitgeführte Smartphone + Internet. Auch wenn das Smartphone das GPS-Signal auswertet und an Daten mit der Uhr teilt, der Standort selbst müsste wieder über das Smartphone + Internet geteilt werden. Bei Garmin heißt die Funktion z.B. Live Tracking.
Hallo,
Ich mache wöchentlich eine Challenge mit meiner Freundin.
Meistens habe ich immer mehr Schritte als sie.
Wir haben unsere Schrittlänge manuell eingegeben. Da sie aber größer ist, hat sie auch eine größere Schrittlänge. Sie sagt das ist ungerecht ….ich habe doch aber eine höhere Leistung, wenn ich kleinere Schritte habe?
Wer kann mir dazu was sagen?
Hallo Ramona, ich bin noch nicht sicher, ob ich verstanden habe, worauf du hinaus möchtest. Dein Fragestellung beinhaltet mehrere Aspekte: Wenn ihr nur die Anzahl der Schritte vergleicht, dann ist die Schrittlänge egal. Vergleich ihr die zurückgelegte Distanz, dann ist das bei unterschiedlicher Körpergröße nicht mehr so gut zu vergleichen. Die Gewinn der Challenge dann mit der Leistung motivieren zu wollen, halte ich für wenig sinnvoll. Da spielen einfach viel zu viele Aspekte hinein. Ein Gedankenexperiment dazu: Zwei Personen gleicher Statur gehen am Tag jeweils 10.000 Schritte – der eine jedoch bergan, der andere nur bergab. Die Person, die bergauf geht scheint die größere Leistung erbracht zu haben. Weder Schritte, noch Distanz sagen etwas über die erbrachte Leistung aus. Mein Vorschlag: Seht es weniger verbissen, nehmt z.B. die Anzahl der Schritte als Maßstab und blickt nicht nur auf das konkrete Ergebnis, sondern vielmehr über die Steigerung über einen bestimmten Zeitraum. Und vorallem freut euch miteinander und füreinander…
Hallo,
meine Frage bezieht sich auf die Funktionsweise eines Fitness-Tracker und welche Einflüsse auf ihn übertragen werden. Ich taste mich mal an die Frage heran: Wenn ich Auto fahre zählt der Tracker logischer Weise keine Schritte. Auch beim Fahrrad fahren werden keine Schritte gezählt. Dasselbe auch wenn ich mit einem Radlader mit hydrostatischen Fahrantrieb durch die Gegend „hoppel“. Bei unseren alten Streufahrzeug mit hydrostatischen Fahrantrieb allerdings werden mir die zurückgelegten km auf dem Tracker mitgezählt. Jetzt meine Frage: Werden die vom Fahrzeugmotor erzeugten Ströme über meinen Körper auf den Tracker übertragen?
Es sind immer die Bewegungen, die maßgeblich für das Zählen von Schritten sind. Deshalb werden auch meist keine Schritte gezählt, wenn du einen Kinder- oder Einkaufswagen schiebst. Das Handgelenk ist dann in relativer Ruhe. Egal mit welchem Gefährt man unterwegs ist, können Erschütterungen selbst dann zum Zählen von Schritten führen, wenn du eigentlich die ganze Zeit gesessen hasst. Ich hoffe, dass hilft weiter.