Так ли полезны фитнес-браслеты, как утверждают маркетологи?

Как я понял, что мне нужен трекер активности

Почти год назад я решил, что подобный аксессуар мне не нужен, имея определенный уровень самоконтроля можно легко прошагать дневную норму.

Однако, за прошедший год в моей жизни многое изменилось. Главная перемена в том, что я стал счастливым отцом. Теперь за повседневными хлопотами и новыми заботами начал замечать, что уже не нагружаю организм так, как раньше.

Ходить стал реже и на меньшие расстояния, выбраться в бассейн стало сложнее, часто пропускаю любимое еженедельное занятие – «побегать в футбол с друзьями».

Тут я вспомнил о такой полезной штуке, как фитнес-браслет и решил попробовать его в действии. Взял сразу два: себе и жене.

Особенности конструкции

Все фитнес-трекеры оснащены трехосевым акселерометром, а некоторые – гироскопом (для повышения качества ориентации и измерения вращения).

Полученная информация оперативно обрабатывается и предоставляется в виде количества пройденных шагов. Также конструкция отображает уровень ежедневной активности человека. Все эти данные в совокупности позволяют подсчитать примерный объем потраченных калорий и определить качество сна.

Некоторые прогрессивные модели дополнены высотомером, который замеряет набор и потерю высоты во время тренировки. Такие дополнительные функции увеличивают точность полученных данных. Для исключения ложных показаний специальные датчики собирают всю необходимую информацию, чтобы в конце дня вы имели точную картину своей активности.

Как выбрать хороший счетчик шагов для пожилого человека

• Экран. Он должен быть большим, с крупными цифрами, подсветкой. Желательно, чтобы экран не бликовал на солнце.
• Чувствительность датчика. Многие пенсионеры ходят медленно, тихо, шаркают ногами. Не все шагомеры такое движение отслеживают, поэтому могут показывать неверные данные.
• Питание. Аккумулятор требует подзарядки, часто от компьютера (USB-кабель). Батарейки служат дольше, но их нужно менять.
• Место крепления. Удобнее носить прибор на запястье, но его придется снимать перед контактом с водой. Шагомер, который цепляют на пояс (ремень, карман), может мешать при ходьбе.
• Функции. Чем их больше, чем выше стоимость устройства. Если пожилой человек не занимается спортом, не бегает, ему хватит простой модели.

Причина неправильного подсчета

Ни один фитнес-браслет или другой гаджет не может точно подсчитать количество пройденных за день шагов. Небольшая погрешность от 1% до 5% может быть допустима. Особенно, если учитывать тот факт, что задача трекера следить за физической активностью, а не скрупулезно подсчитывать каждый шаг.

• соблюдение температурного режима, не допуская эксплуатации в экстремально высоких или низких температурах;
• учет при использовании степени защиты прибора от влаги;
• осуществление ремонта и технического обслуживания только в сертифицированных сервисных центрах;
• защита от грязи, пыли и прямых солнечных лучей;
• отказ от применения для чистки браслета агрессивных химических веществ.

Основными причинами, из-за которых трекер неправильно считает шаги, могут быть:

• заряд энергии, недостаточный для работы акселерометра и гироскопа;
• неправильная фиксация на запястье;
• погодные условия с высокими или низкими температурами, повышенной влажностью (для устройства без защиты от влаги);
• самостоятельный ремонт;
• неправильная настройка.

Как работают ёмкостные и пьезоэлектрические акселерометры?

Электрические акселерометры по принципу работы недалеко ушли от механических. Я постараюсь принципы работы акселерометров в максимально упрощённом виде, так что не забывайте, что в настоящих устройствах всё устроено несколько сложнее, хоть и работает благодаря тем же законам.

Акселерометры бывают разные, но наиболее распространёнными являются два вида: ёмкостные и пьезоэлектрические. Чтобы принципы работы были более понятны, я нарисовал простую схему:

В ёмкостных акселерометрах чувствительным элементом являются пластины конденсаторов. Ёмкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Когда груз, перемещающийся при движении, давит на одну из пластин, расстояние уменьшается, и, соответственно, увеличивается ёмкость. Микроконтроллер регистрирует изменение ёмкости на выходах акселерометра и понимает, что произошло движение.

В пьезоэлектрических акселерометрах вместо пластин используются кристаллы пьезоэлектрических веществ. Распространённым пьезоэлектриком является кристаллический кварц, но я не уверен, что именно кварц устанавливается в акселерометрах браслетов. Скорее всего, там нечто жуткое вроде цирконата-титаната свинца или чего-то подобного.

Пьезоэлектрический эффект заключается в поляризации (возникновения разности потенциалов) материала при деформации. Также, как и в ёмкостном акселерометре, груз при движении давит на кристалл пьезоэлектрика, тот сжимается и генерирует разность потенциалов, которая регистрируется потенциометром микроконтроллера.

Обзор приложений на телефон

Существует несколько программ для телефона, с помощью которых можно считать шаги:

1. «Шагомер». Это приложение не только подсчитывает шаги. Если ввести свои персональные данные, указать вес, рост, пол, возраст и примерную длину шага, можно узнать, какое расстояние было пройдено, сколько калорий сожжено. Если не вводить сведения, расчеты будут вестись для указанных по умолчанию значений.
2. «BSGO». Приложение от автора проекта «Бешеная сушка» Василия Смольного. Кроме шагомера здесь имеются ежедневно обновляющиеся комплексы упражнений, возможность отслеживать количество выпитой жидкости. Пользователи копят тикеты за пройденные расстояния, выпитую воду и проведенные тренировки. Затем проводится розыгрыш связанных со спортом призов. Можно купить платную подписку для открытия дополнительных возможностей.
3. «Noom». Эту программу нужно включить лишь единожды, после чего она работает в фоновом режиме. Почти не расходует заряд батареи. Подходит людям, не нуждающимся в дополнительном функционале. Установка бесплатная.
4. «Accupedo». Показывает дополнительно сожженные калории, общие результаты за выбранные временные промежутки. Пользователь может поставить себе цель и обозначить период, за который хочет ее добиться. Приложение поможет отслеживать прогресс. Программа бесплатная. Нужно выбрать временной промежуток, в который она должна подключаться, после чего подсчеты будут вестись автоматически. Недостатком является повышенная чувствительность датчиков. Из-за нее результаты искажаются при поездках в транспорте, некоторых движениях руками.
5. «Endomondo». Позволяет отслеживать достижения. Приложение оснащено работающим по всему миру чатом, где можно делиться своими успехами. Здесь можно соревноваться с друзьями либо ставить себе личные цели и достигать их. Работает через GPS. Можно заранее построить желаемый маршрут, посмотреть уже пройденный. Кроме ходьбы используется для бега, велосипедного спорта, катания на скейтборде. Недостатком является большой расход заряда. Кроме того, ряд функций возможно открыть лишь за деньги.

При выборе учитывайте собственные потребности. Некоторые программы устраивают розыгрыши, конкурсы, позволяют копить баллы, которые затем можно обменять на призы. В других появляется лишь отчет о нескольких показателях.

Что умеет фитнес-браслет?

В этой статье я использую понятие «фитнес-браслет», хотя устройство для подсчёта шагов не обязательно надевается на руку. Это может быть, например, кулон, который надевается на шею или крепится на пояс. Но в целом под фитнес-браслетами я имею в виду устройства, считывающие наши биологические показатели.

По умолчанию фитнес-трекер считает ваши шаги, на основании чего вы можете сделать вывод, насколько активно проводите своё время. Общепринятое мнение – для поддержания здоровья день вы должны проходить минимум 10 000 шагов (подробнее об этом читайте в моём эксперименте 10 000 шагов для городского жителя).

Ещё две часто встречающихся функции фитнес-трекеров– контроль за фазами сна и подсчёт калорий. В зависимости от модели браслет может быть также оборудован пульсометром, термометром, альтиметром (датчиком высоты), GPS, секундомером и другими фишками, которые могут пригодиться и на соревнованиях, и в туристическом походе, и просто для развлечения и удовлетворения любопытства.

И всё же для меня основное предназначение фитнес-браслета – это подсчёт шагов.

Математическая модель

Как мы уже отметили выше, математическая модель может быть очень разной — от простой до сложной, со множеством параметров.

Если приложение не даёт возможности внести данные о весе и поле носителя трекера, то расчёт потраченных калорий будет неточен. Вернее, он будет точен для «сферического коня в вакууме» — антропоморфного существа неопределённого пола с каким-то средним весом. Вряд ли такой расчёт устроит пользователя, если только он сам не является таким существом.

Если же трекер даёт возможность задать вес и пол в приложении, стоит присмотреться к дополнительному функционалу. Если трекер даёт выбирать тип физической активности — ставим плюс. Естественно, все расчёты будут достаточно приближёнными, примерно на уровне несложных тренажёров без контроля пульса.

Если трекер может измерять пульс и строить ЭКГ — это дополнительный жирный плюс. В этом случае расчёты будут гораздо более точными. Люди, которые занимаются спортом, фитнесом, знают, что интенсивнее всего расход калорий идёт при пульсе выше 120 ударов в минуту.

Проверить, учитывает ли матмодель показатели пульса можно несколькими способами.

Первый — внимательно ознакомиться с приложением браслета, там это может быть отмечено напрямую или найти своё отражение в собираемой статистике и расчётах.

Второй — замерить расход калорий при интенсивной тренировке с пульсом выше 120 и ненапряжной, с пульсом в районе 90. Если результат будет одинаков — следует ознакомиться со специальной литературой, рассчитать расход калорий вручную  и применять корректирующий коэффициент к показателям фитнес-трекера.

Почему некоторые устройства ошибаются при подсчете шагов

Причиной ошибок фитнес браслетов при подсчете шагов чаще всего является плохо отлаженный алгоритм. Сегодня производители стремятся ежедневно улучшать свои продукты в целом и програмное обеспечение в частности, ведь в противном случае их гаджеты не найдут себе места на рынке. Поэтому в современных моделях фитнес трекеров есть возможность обновления ПО. Производитель оповестит о наличии обновления через приложение, синхронизированное с  электронным браслетом, вам же останется только его загрузить и подождать пока устройство обновится. Отмечено, что многие фитнес браслеты изначально обладали очень большой погрешностью при измерениях, первые пользователи даже пробовали носить их на шее, пытаясь понять, как же все таки заставить правильно работать эти чудо-устройства. Но по мере разработки и оптимизации алгоритмов подсчета подобные проблемы стали встречаться все реже и реже. Современные устройства довольно точно откалиброваны, так что при соблюдении правил пользования показывают верный результат.

Основной функционал

Фитнес-браслеты оснащаются рядом типовых функций и опций, которые востребованы пользователями.

1. Шагомер. Трекеры разных производителей обладают неодинаковыми алгоритмами счета шагов. Некоторые могут учитывать взмахи руки или тряску при езде на велосипеде. Поэтому пользователю нужно протестировать устройство в разных режимах, чтобы делать поправку на возможную погрешность.
2. Контроль над сном и «умный» будильник. Контроль осуществляется в виде определения фазы сна: глубокой или легкой. Пользователь, поставив будильник на какое-то время, будет разбужен в ближайшую к моменту сигнала фазу легкого сна. Практика показывает, что, просыпаясь в такой момент, человек легче всего встает и сохраняет хорошие самочувствие и настроение. Также устройство отображает информацию о количестве пробуждений за указанный период (ночь, сонный час и т. п.), о времени покоя и засыпания.
3. Пульсометр.
4. Принятие уведомлений.  При частом поступлении уведомлений происходит ускоренный разряд батареи.

Дополнительные функции фитнес-устройств:

• диагностика режима питания;
• подсчет калорийности отдельных продуктов, блюд;
• подсчет калорийности суточной и недельной норм;
• мониторинг водно-солевого баланса в организме;
• осуществление контроля за принятием лекарственных средств;
• отображение текущего времени (часы);
• напоминание (вибросигнал) о запланированных мероприятиях;
• планер (постановка личных целей и советы по их достижению) и др.

Рейтинг лучших шагомеров

Топ-5 включает гаджеты с наибольшим количеством положительных отзывов пользователей.

Barry Fit E210

Внешний вид шагомера Barry Fit E210.

Шагомер на руку имеет простую конструкцию и приемлемую стоимость. Устройство снабжено базовым набором функций. Со своей задачей справляется нормально. Тонкая конструкция и отсутствие кнопок на панели делают ношение прибора удобным. Длинный ремешок позволяет носить фитнес-часы на ноге или на шее.

Устройство не может работать совместно с телефоном. Запрещено использование в условиях высокой влажности. Время автономной работы — 7-9 месяцев. Средняя цена прибора — 600 руб. Функционал включает подсчет шагов, скорости и дистанции.

Tanita PD 724

Внешний вид шагомера Tanita PD 724.

Миниатюрное устройство относится к группе профессиональных шагомеров. Измерение осуществляется с применением высокоточной трехмерной технологии. Устройство рассчитывает пройденное расстояние, время ходьбы, количество затраченных калорий. Гаджет оснащен фиксатором, позволяющим прикреплять его к брелоку с ключами или замку рюкзака.

Прибор не синхронизируется с телефоном, возможность использования в условиях высокой влажности также отсутствует. Гаджет работает без подзарядки до 4 месяцев. Функционал включает секундомер, подсчет скорости и времени.

Omron HJA 306

Внешний вид шагомера Omron HJA 306.

Это карманное устройство относится к классическим шагомерам, оснащенным собственным дисплеем. Возможность соединения со сторонними приложениями отсутствует. Прибор подойдет человеку, стремящемуся снизить вес, находясь дома.

Существуют режимы для бега или других тренировок, помогающие точно подсчитывать количество потерянных калорий. Гаджет работает без подзарядки до полугода. Имеются функции отслеживания активности, измерения длины шага, подсчета сожженного жира.

AND UW 101

Внешний вид шагомера AND UW 101.

Японская модель снабжена 3D-датчиком, позволяющим использовать несколько вариантов крепления. Устройство можно надевать на руку, носить на шее, в кармане или рюкзаке. Встроенные сенсоры обеспечивают высокую точность подсчета.

Прибор отображает информацию о количестве пройденных километров и затраченных калорий. На первой строке дисплея отражаются пользовательские показатели, на второй — интенсивность тренировки. К дополнительным функциям относятся часы и энергосберегающий режим.

OMRON HJ 325

Внешний вид шагомера OMRON HJ 325.

Эта модель относится к шагомерам многофункционального типа. Прибор отслеживает физическую активность, количество сжигаемых калорий. Компактный гаджет помогает людям, ведущим активный образ жизни, регулировать энергетические затраты. Пользователь может просматривать результаты измерения за неделю.

Модель синхронизируется со смартфоном по Bluetooth, определяет периоды активности организма, подсчитывает длительность тренировки. Устройство сделано в виде брелока с разными вариантами крепления.

Как работают ёмкостные и пьезоэлектрические акселерометры?

Электрические акселерометры по принципу работы недалеко ушли от механических. Я постараюсь принципы работы акселерометров в максимально упрощённом виде, так что не забывайте, что в настоящих устройствах всё устроено несколько сложнее, хоть и работает благодаря тем же законам.

Акселерометры бывают разные, но наиболее распространёнными являются два вида: ёмкостные и пьезоэлектрические. Чтобы принципы работы были более понятны, я нарисовал простую схему:

В ёмкостных акселерометрах чувствительным элементом являются пластины конденсаторов. Ёмкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Когда груз, перемещающийся при движении, давит на одну из пластин, расстояние уменьшается, и, соответственно, увеличивается ёмкость. Микроконтроллер регистрирует изменение ёмкости на выходах акселерометра и понимает, что произошло движение.

В пьезоэлектрических акселерометрах вместо пластин используются кристаллы пьезоэлектрических веществ. Распространённым пьезоэлектриком является кристаллический кварц, но я не уверен, что именно кварц устанавливается в акселерометрах браслетов. Скорее всего, там нечто жуткое вроде цирконата-титаната свинца или чего-то подобного.

Пьезоэлектрический эффект заключается в поляризации (возникновения разности потенциалов) материала при деформации. Также, как и в ёмкостном акселерометре, груз при движении давит на кристалл пьезоэлектрика, тот сжимается и генерирует разность потенциалов, которая регистрируется потенциометром микроконтроллера.

Инструкция по использованию фитнес браслетов

Первые электронные устройства, которые отслеживали показатели физического состояния человека, появились во второй половине ХХ в. в космонавтике. 

С развитием нанотехнологий всю сложную аппаратуру конструкторам удалось вместить в корпус часов и наручного браслета. С этого времени они стали достоянием не только космонавтов и спортсменов, но и любого человека, желающего вести здоровый образ жизни с научным подходом. Для контроля над физической активностью и получения информации о текущем состоянии организма человеку необходимо знать, как пользоваться фитнес-браслетом, чтобы его эксплуатация давала максимально положительный результат.

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.

Шагомер на телефоне — настройка и использование

Чтобы воспользоваться шагомером, необходимо установить программу-шагомер на свой смартфон.

Программу можно скачать в Google Play (либо App store). В строке поиска необходимо ввести соответствующий запрос и выбрать из списка подходящий вариант. После запуска требуется нажать кнопку «Старт». Иногда программа просит ввести антропологические данные, обычно не более трех полей (рост, вес, длина шага). При необходимости следует выполнить запрашиваемые действия, а затем уже нажать на кнопку запуска.

Программ-шагомеров существует немалое количество. Вот список наиболее популярных приложений:

• Runtastic Pedometer. Приложение обладает ярким и интересным дизайном и удобным интерфейсом. Разработчики позаботились о том, чтобы пользователь мог настроить оповещение, которое будет ежедневно напоминать о занятиях.

• Pedometer 2.0. Хоть приложение обладает интересным дизайном, его функциональная часть имеет недостатки. Даже малейшие движения устройства меняют значения на счетчике. Преимущество программы в том, что она показывает время, за которое было пройдено расстояние.

• Здоровье (Iphone). Одно из наиболее удобных и точных приложений. Программа производит автоматический подсчет всех параметров. Приложение способно замерять количество этажей, которые были пройдены за день. Подробный учет отображает количество шагов, пройденных за год.

Существует мнение, что шагомер вреден для здоровья, но это совсем не так. Ни сам по себе девайс, ни тем более приложение в смартфоне никаким образом навредить человеку не может. Шагомер является отличным помощником в борьбе с гиподинамией и лишним весом. Прибор помогает контролировать выполнение установленных норм, а также напоминает человеку о тренировках в случае, если он о них забывает.

Как работает шагомер в фитнес-браслете и умных часах

Принцип действия шагомера в вашем любимом Mi Band, Samsung Galaxy Watch или Apple Watch не отличается от действия смартфона. В них устанавливается такой же (а часто – тот же самый) комбинированный модуль из гироскопа и акселерометра. А вот обработка данных, за исключением самой элементарной, проводится на смартфоне, к которому фитнес-браслет подключен.

Анализируя показания, программы могут отличить, к примеру, ходьбу, бег, плавание или прыжки. Это полезно, если вы целенаправленно занимаетесь спортом. В этом случае брать с собой телефон неудобно, а браслет на запястье помехой не станет. Современные модели обычно имеют хорошую защиту от воды, так что плавать или неглубоко нырять в них вполне можно.

Хотя считается, что фитнес-трекеры или смарт-часы обеспечивают более точный подсчёт шагов, чем смартфон, это не всегда так. Дело в том, что вы можете не всегда носить телефон. Разумеется, работает шагомер, лишь пока вы ходите с ним. А вот если у вас есть ещё и смарт-часы, то они учтут даже те движения, во время которых ваш смартфон лежал спокойно на столе. Чаще всего показания часов синхронизируются с телефоном через специальное приложение, но не всегда. Отсюда и возникает впечатление большей точности часов или трекеров.

Если же в вашем фитнес-браслете или умных часах есть модуль GPS/ГЛОНАСС, то это сделает его работу ещё более точной. Но помните, что навигация в реальном времени очень сильно расходует заряд.

Как фитнес-браслет считает шаги?

Теперь о том, как фитнес-браслет считает шаги. В большинстве современных фитнес-браслетов за отслеживание движения отвечают трёхкомпонентные акселерометры. Акселерометр – это прибор, определяющий ускорение объекта, к которому он прикреплён. Трёхкомпонентный – значит, ускорение отслеживается по трём осям координат. В некоторых моделях в дополнение к акселерометру ставят гироскопы, отслеживающие ориентацию в пространстве.

Не путайте акселерометр с гироскопом – это совершенно разные устройства. Акселерометр – это прибор, определяющий ускорение. Гироскоп же определяет угол, на который меняется ориентация предмета в пространстве.

Встроенный в надеваемый на руку фитнес-браслет акселерометр позволяет понять, неподвижна ли ваша рука или же двигается с определённым ускорением. Акселерометр постоянно замеряет ускорение движения и передаёт его в микропроцессор, который обрабатывает полученные данные и с помощью специального алгоритма пытается понять, связано ли это движение с вашим перемещением в пространстве (при ходьбе ваши руки двигаются), или же это просто жест рукой. Некоторые трекеры могут даже отличать бег от ходьбы.

Когда в фитнес-браслете присутствует гироскоп, то микропроцессор получает более полную – трёхмерную – картину перемещения вашей руки. Благодаря этому он сможет точнее отделить движения руки, возникающие при шаге, от движений, когда вы находитесь на одном месте.

Если отвлечься от фитнеса, то связка «акселерометр плюс гироскоп» нам больше знакома по смартфонам – сейчас эти два прибора устанавливаются по умолчанию в большинство устройств. Это позволяет, например, встряхиванием или повотором смартфона отвечать на звонки, листать страницы в электронной книге, переключать песни в плеере или управлять героем в видеоигре. И, разумеется, смартфоны также могут работать в роли шагомеров (мне нравится приложение Noom – оно определяет шаги по лёгким покачиваниям смартфона при ходьбе).

Тем не менее, в недорогих фитнес-браслетах часто присутствует только акселерометр. С хорошо отлаженным ПО трекер и без гироскопа может довольно точно считать шаги.