标签: 计步器

计步器一种计量工具，是通过统计步数、距离、速度、时间等数据，测算卡路里或热量消耗，用以掌控运动量，防止运动量不足，或运动过量。 正面来个图。 背面来个图。 用工具拧下螺丝，打开后盖，可以看见纽扣电池。 用工具拧下3颗螺丝，可以拆下PCB板，有显示屏和胶封型主芯片。 显示屏背面有个干簧管，常开型，用来做震动传感器。 震动传感器其实就是一个平衡锤在上下振动时平衡被破坏使一个触点能出现通/断动作，由电子计数器记录并显示就完成了主要功能，其他的热量消耗，路程换算均由电路完成，也称作机械式计步器。 显示屏并不是焊接在PCB上，而是通过按压在胶封型主芯片的引脚上。 计步器主要由震动传感器和电子计数器组成，人在步行时重心都要有一点上下移动。 再来看一款电子计数器，拆开下盖，发现不同于上一款的，其内部还专设了一个类似于钟摆的构件——计步传感器。 钟摆的构件，通过滑动下面灰色开关，可以让钢丝变得松紧，作为灵敏度的调节，来个特写。 拆下钟摆的构件，有重锤，L形复位弹簧，螺丝，压片。 重锤，来个特写。 干簧管，来个特写。 该计步传感器的重锤，在一枚很细的L形复位弹簧作用下归位于起始位置，并由人体运动提供的动能不停地来回做同步摆动。 跑步或行走时，计步器内的计步传感器随人行走的颠簸而来回作机械振荡，并转换成接通/断开的电信号，输入至胶封型主芯片。该电信号经主芯片运算后，输出至微型五位显示屏显示计步数。 电子计步器的工作核心就是震动传感器，一般根据传感器的形式可分为2D计步器和 3D 计步器。 按功能分又可以分为单功能计步器， 计步器手表， 脂肪测量计步器等等。

现如今，很多现代人都非常注重自己的日常锻炼，计步作为一种有效记录监控锻炼的监控手段，被广泛应用在移动终端的应用中。 目前，大部分的计步都是通过GPS信号来测算运动距离，再反推行走步数实现的。这种方法很是有效，但在室内或没有GPS信号的设备上无法工作。同时，GPS精度对结果的干扰也比较大。 为避免上述问题的出现，我们可以考虑一种新的测步方法，即：通过设备上的加速度传感器来计算步数，在不支持GPS的设备上也可正常工作。还可以与GPS互相配合测步，这样可令使用场景变得多样。 1.先要摸清模型的特征 目前，大部分设备都提供了可以检测各个方向的加速度传感器。以iOS设备为例，我们利用了其三轴加速度传感器（x,y,z轴代表方向如图）的特性来分析。分别用以检测人步行中三个方向的加速度变化。 iOS设备的三轴加速度传感器示意图 用户在水平步行运动中，垂直和前进两个加速度会呈现周期性变化，如图所示。在步行收脚的动作中，由于重心向上单只脚触地，垂直方向加速度是呈正向增加的趋势，之后继续向前，重心下移两脚触底，加速度相反。水平加速度在收脚时减小，在迈步时增加。 反映到图表中，可以看到，在步行运动中，垂直和前进产生的加速度与时间大致为一个正弦曲线，而且在某点有一个峰值。其中，垂直方向的加速度变化最大，通过对轨迹的峰值进行检测计算和加速度阀值决策，即可实时计算用户运动的步数，还可依此进一步估算用户步行距离。 2.计步的合理算法 因为用户在运动中可能用手平持设备，或者将设备置于口袋中。所以，设备的放置方向不定。为此，通过计算三个加速度的矢量长度，我们可以获得一条步行运动的正弦曲线轨迹。 第二步是峰值检测，我们记录了上次矢量长度和运动方向，通过矢量长度的变化，可以判断目前加速度的方向，并和上一次保存的加速度方向进行比较。如果是相反的，即是刚过峰值状态，则进入计步逻辑进行计步，否则舍弃。通过对峰值的次数累加，可得到用户步行的步伐。 最后，就是去干扰。手持设备会有一些低幅度和快速的抽动状态，或是我们俗称的手抖，或者某个恶作剧用户想通过短时快速反复摇动设备来模拟人走路，这些干扰数据如果不剔除，会影响记步的准确值，对于这种干扰，我们可以通过给检测加上阀值和步频判断来过滤。 人体最快的跑步频率为5HZ，也就是说相邻两步的时间间隔的至少大于0.2秒，如图所示，我们设置了timespan在记步过程中我们过滤了高频噪声，即步频过快的情况。同时我们通过和上次加速度大小进行比较，设置设立一定的阀值Threshold来判断运动是否属于有效，有效运动才可进行记步。 3.关于计步器的扩展 以上是一个依靠加速度测算的计步器实现原理，已知步行和跑步的步伐经验值，那么稍微改进下即可变成一个测距测速计。 通过三轴加速度传感器，我们可以知道用户的运动状态。除了计步，还可以通过加速器的变化曲线判断用户摔倒状态，做成一个老人和儿童摔倒检测自动报警器。

  前言： 最近有不少客户在问我，加速度传感器在计步器中是如何用的，应该用什么样的加速度传感器。其实我是有 2 款产品可以推荐给客户。一款是 vti 的 cma3000 ，一款是 sca3060 ，具体选哪款，要根据算法和具体的需求来。下面就一些应用跟大家分享下！   关键词：三轴加速度传感器；计步器 / 步数仪   计步器或者步数仪 , 在现代通常是便携的 , 电子式或者机械式的 , 可以通过探测人的运动状况计算出人所走的步数 . 因为每个人的步幅是各不相同的 , 因此需要用户在一个标准的距离 ( 例如 1 喱或者 1 公里 为单位 ) 做一个校正 .   计步器最初用在对运动和身体健美的狂热追求者 . 现在则更广泛的作为日常锻炼测量和激励 . 通常将它戴在身上一整天 ,   它就可以记录出那天你一共走了多少步 ,, 然后距离 = 步长×步数 . 计步器存在这会作出错误记录的可能 , 例如 , 当弯腰系鞋带 ,   乘坐的一段时间交通工具等情况 , 各种计步器都在致力于研究如何能减少错误记录 . 目前计步器被集成到各种消费产品中 , 例如 , 音乐播放器 , 手机等 .     计步器中包括一个 MEMS 传感器和高级软件来计算步数 .MEMS 传感器是 1,2 或者 3 轴加速度传感器 , 使用 MEMS 传感器可以更准确的计算步数减少错误 . 软件是用来解释传感器输出和 " 搞清楚步数 ".     人在行走或者跑步过程中 , 速度和时间轴大致成为一个正旋波 , 利用加速度传感器检测运动的加速度 , 可计算出走了多少 步 , 可根据步幅估算距离 .         三轴加速度传感器     SCA3060 是低功率高性能的加速度传感器     1. 供电电压： 2.35V － 2.7V ，数字 I/O 电压： 1.7V － 2.7V     2. 测量范围：± 2g     3. 分辨率 :11 位 (2mg/0.1 ° ),9 位 (8mg/0.45 ° )     4. 接口 :SPI,I2C     5. 低功率 ( 标准 500 μ A,2.5V ）     6. 内置温度传感器输出     7. 内置缓存器存储每轴 64 次采样存储 50% 或 75% 中断信号输出，卓越的系统省电功能     8. 运动和自由落体 ( 坠落 ) 探测触发中断信号输出     9. 尺寸 :7 × 7 × 1.8mm     10. 改进的电容 3D － MEMS 技术     11. 高抗震性     12. 遵循 ROHS/ 无铅焊接 3060 资料下载