Senzory tlaku v smartfónoch Čo prezrádza tlak vzduchu; Technológia meracích testovacích senzorov; Electronicsnet
3. marca 2017, 8:25 | Dr. Thomas Block
Fitness tracker a počítadlo kalórií
Senzory tlaku vzduchu môžu tiež zvýšiť presnosť fitness trackerov a najmä aplikácií na výpočet spotreby kalórií.
Doteraz sa spotreba kalórií väčšinou počítala kombináciou údajov krokometra zo senzora zrýchlenia s informáciami špecifickými pre používateľa, ako sú vek, hmotnosť a výška. V závislosti na tom, ktoré snímače má zariadenie, je možné do výpočtov zahrnúť aj srdcovú frekvenciu alebo rýchlosť, prejdenú vzdialenosť a nadmorskú výšku určenú pomocou GPS.
Akcelerometer vie, kedy osoba používa schodisko, ale nedokáže zistiť, či osoba ide hore alebo dole po schodoch. Zmeny v akceleračných silách sú na to príliš malé a sú utopené v hluku. Softvér dokáže správne vypočítať spotrebu kalórií používateľa iba vtedy, keď snímač tlaku určí smer zmeny nadmorskej výšky. Mimochodom, potom už neexistuje žiadna možnosť, aby užívateľ podvádzal. Tlakový senzor je taký citlivý, že detekuje aj to, či si používateľ namiesto schodov vyberá výťah. Kombinácia údajov z oboch senzorov je obzvlášť cenná pre zvýšenie presnosti.
Obrázok 3. Nepresné merania výšky na moste.
Aj vonku sa dá spotreba kalórií určiť ešte presnejšie na základe údajov o nadmorskej výške určených snímačom tlaku - napríklad pri stúpaní do kopca. Dali by sa tu tiež použiť údaje GPS alebo údaje o nadmorskej výške z databázy, ale obe sú pomerne nepresné. Databázy majú ťažkosti s presným mapovaním zmien nadmorskej výšky, keď používateľ prechádza cez most.
V obrázok 3 vidíme príklad presného určenia trasy. Tlak vzduchu zostáva stabilný aj po prechode mostom. Na rozdiel od služieb Google a USGS (United States Geological Survey) snímač tlaku rozpozná, že používateľ prechádza cez most - aby bolo možné určiť realistickú spotrebu kalórií. Niekoľko testov ukázalo, že spotreba kalórií sa dá vypočítať o 10 až 15% presnejšie pomocou kombinovaného použitia senzora tlaku a zrýchlenia [2].
Senzor barometrického tlaku neposkytuje iba údaje o vertikálnej polohe používateľa. V kombinácii so senzorom akcelerácie zaisťuje aj presnú klasifikáciu pohybu. Akcelerometer napríklad dokáže presne určiť, či používateľ hýbe telefónom, aby mohol hrať hru alebo telefonovať. Tu sa dajú použiť údaje zo snímača tlaku vzduchu na potvrdenie a aktualizáciu údajov zo snímača zrýchlenia.
Predpoveď počasia
Tlak vzduchu je rozhodujúcim faktorom predpovedí počasia, takže senzory tlaku vzduchu zohrávajú dôležitú úlohu aj v meteorológii. Keďže iPhone a rôzne zariadenia s Androidom boli vybavené snímačmi tlaku vzduchu, niekoľko aplikácií pre počasie - napríklad Dark Sky, Weather Signal a Sunshine - začalo zlepšovať presnosť svojich predpovedí pomocou crowdsourcingových údajov od používateľov.
Pre presnú predpoveď počasia musí smartphone brať do úvahy aktuálnu nadmorskú výšku používateľa, pretože to má prirodzene vplyv na tlak vzduchu. Za týmto účelom sa buď porovnávajú údaje o tlaku vzduchu z miestnej meteorologickej stanice s nameranými hodnotami snímača smartphonu, alebo sa na porovnanie používajú mapové údaje z databázy. Táto miestna metóda predpovedania počasia je tiež sľubnou inováciou pre rôzne aplikácie inteligentnej domácnosti a IoT.
Senzor barometrického tlaku BMP380 od spoločnosti Bosch Sensortec je možné použiť napríklad na meranie výšky dronov, čo uľahčuje ich ovládanie.
Tieto snímače to umožňujú
Aj keď sú niektoré aplikácie stále vo fáze vývoja, snímače tlaku vzduchu sú už dnes nainštalované v mnohých smartfónoch a podobných zariadeniach. S BMP380 (Obrázok) Spoločnosť Bosch Sensortec ponúka nový snímač barometrického tlaku, ktorý je špeciálne navrhnutý pre použitie v mobilných aplikáciách. Vďaka kompaktnému krytu iba 2,0 × 2,0 × 0,75 mm³ a nízkej spotrebe energie je ideálny pre zariadenia napájané z batérie. Technológia piezorezistívneho snímača tlaku BMP380 zaisťuje vysokú presnosť s dobrou linearitou, dlhodobou stabilitou a vysokou elektromagnetickou kompatibilitou.
Senzory tlaku vzduchu je možné inštalovať aj ako súčasť integrovaných senzorov s rôznymi typmi senzorov. Senzor prostredia BME280 od spoločnosti Bosch Sensortec kombinuje niekoľko vysoko lineárnych a presných senzorov tlaku, vlhkosti a teploty v jednom kryte s pôdorysom iba 2,5 × 2,5 mm². Senzor prostredia BME680 kombinuje dokonca štyri rôzne parametre, pretože okrem vyššie spomenutých nameraných premenných dokáže určiť aj kvalitu vnútorného vzduchu.
Meranie nadmorskej výšky pre drony
Ak pilot pozná nadmorskú výšku svojho dronu, pomôže mu to bezpečne pristáť. Do dronu môže byť nainštalovaný tlakový senzor a ďalší do diaľkového ovládača pilota. Aktuálnu nadmorskú výšku dronu je možné vypočítať na základe rozdielu medzi týmito dvoma hodnotami. Túto informáciu je možné použiť aj na stabilizáciu dronu počas letu, čo zase uľahčuje jeho ovládanie.
Kvôli tejto pridanej hodnote sa dá predpokladať, že tlakové snímače budú už čoskoro súčasťou štandardnej výbavy dronov v cenovom rozpätí od 100 eur.