Come possono dei sensori di pressione Mems aiutare a tenersi in forma? Oggi questi componenti sono ormai comunemente integrati all’interno di dispositivi indossabili che aiutano l’utilizzatore a tenere traccia dell’attività fisica quotidiana e quindi a controllare il grado di fitness raggiunto. Il mercato dei wearable è cresciuto costantemente nell’arco degli ultimi anni. Le persone vogliono essere sempre più consapevoli del raggiungimento dei propri obiettivi di fitness e i dispositivi creati per queste finalità, che siano da polso o da allacciare alla cintura, sono diventati ormai molto comuni. Fitbit è uno dei brand più popolari in questo mercato: produce tra gli altri il Fitbit Flex, un bracciale in materiale plastico che misura passi, distanze percorse e calorie consumate. Di notte tiene traccia della qualità del sonno e sveglia silenziosamente l’utilizzatore all’ora prestabilita. Altro prodotto di punta è il Fitbit One, si allaccia alla cintura o ai vestiti ed è anche in grado di misurare i gradini fatti.
Piccoli, discreti e per uso quotidiano
Questi tipi di dispositivi sono concepiti per essere abbastanza piccoli e discreti per un uso quotidiano: elaborano i dati sullo stile di vita delle persone e le motivano a essere più attive. Funzionano bene sia come parte integrante di un’area di interconnessione personale che include uno smartphone o un Pc per fornire la connessione internet, sia come sensori usati in altre tipologie di valutazione del fitness, come ad esempio per il monitoraggio della frequenza del battito cardiaco.
Perché i dispositivi indossabili possano continuare a incontrare il consenso del mercato è necessario che mantengano un’alta precisione. Dove e come una persona si muove è essenziale per determinare quante calorie vengono bruciate. Il movimento viene tipicamente monitorato tramite accelerometri in tecnologia Mems ubicati all’interno del dispositivo, che possono essere ancora più precisi se utilizzati in combinazione con altri tipi di sensori. Un accelerometro portato al polso, ad esempio, non percepirebbe da solo molta differenza tra una camminata in piano oppure salendo le scale, anche se la seconda opzione implicherebbe un maggiore consumo di calorie. Un sensore di pressione in tecnologia Mems integrato nel progetto può invece captare la differenza tra la pressione dell’aria registrata all’inizio e alla fine della scala. Quella dell’altitudine è quindi una variabile che può certamente contribuire al monitoraggio dell’attività determinando se la persona fa le scale in salita o in discesa. I risultati sono ancor più incisivi se si considerano le risalite (camminando o correndo), o attività che implicano rapidi cambi di altitudine, come ad esempio lo sci. Fortunatamente i sensori di pressione in tecnologia Mems utilizzati per misurazioni altimetriche sono ampiamente disponibili e abbastanza accurati per le applicazioni di controllo dell’attività fisica. Questi dispositivi hanno un ingombro minimo, un ottimo rapporto costo-efficienza e un consumo energetico sufficientemente ridotto, adatto a dispositivi alimentati a batteria. Ad esempio, il sensore di pressione 2SMPB-01-01 di Omron in tecnologia Mems è ideale per sistemi di monitoraggio indossabili, poiché è in grado di percepire variazioni di altitudine anche minime, di appena 50cm (il corrispondete di 6Pa di differenza di pressione). Questa elevatissima precisione di rilevamento si deve anche al sensore di temperatura incorporato, che compensa le oscillazioni di pressione dovute a variazioni della temperatura ambientale. Sempre a vantaggio della precisione, ogni componente è calibrato individualmente in linea di produzione, e i dati di taratura sono immagazzinati in una memoria programmabile una sola volta. In modalità di alimentazione ad alta precisione, il sensore può rilevare la pressione dell’aria in soli 17 ms. Il 2SMPB-01-01 di Omron si adatta perfettamente ai dispositivi alimentati a batteria poiché ha una tensione di alimentazione pari a 2,5 V. Il consumo di energia è di 9 µA in modalità di alta precisione (un campionamento al secondo), che si riduce a 0,5 µA in modalità a risparmio energetico. Lo sleep mode infatti implica lo spegnimento dei circuiti inattivi per salvaguardare energia.
Sensori e tecnologie IoT
Le valutazioni di altimetria e pressione dell’aria sono utili non solo nella misurazione del consumo calorico, ma anche per tutta una serie di altre funzioni nei dispositivi portatili di fitness. Per esempio, la modalità di controllo dell’altitudine può essere utilizzata per salvare i dati Gps da uno smartphone e determinare quanto lontano l’utilizzatore ha camminato o corso, anche quando il segnale Gps è assente o distorto. O ancora, in interni può tornare utile sapere a quale piano si trova l’utente che richiede l’accesso alla rete, se questo fosse un pre-requisito di eventuale ammissione. Il sensore di pressione assoluta può trovare anche un valido utilizzo nella previsione delle condizioni meteo, specialmente se il dispositivo è un mix di sensori di pressione, temperatura e umidità. Collocato in un sistema wearable, potrebbe lanciare un alert in caso di pioggia imminente, così l’utente potrà valutare di anticipare la sua corsa mattutina e non dovervi forzatamente rinunciare.
L’unione di più sensori o la combinazione di dati provenienti da ciascuno di essi per misurare con maggiore accuratezza l’ambiente circostante, diventerà sempre più di uso comune, di pari passo con la diffusione di nodi sensore come parte delle tecnologie IoT. Questi nodi andranno a caricare in rete i dati rilevati perché possano essere processati e interpretati. I sistemi di monitoraggio indossabili sono solo una delle modalità di utilizzo dei sensori di pressione in tecnologia Mems ma ne rappresentano di certo una parte importante, dal momento che sempre più consumatori per migliorare il proprio stile di vita rivolgono particolare attenzione nell’individuare i fattori che possono avere influenza sulla salute. Avnet Abacus ha disponibilità di sensori in tecnologia Mems prodotti da un’ampia gamma di produttori tra cui Alps, Amphenol Advanced Sensors, Murata, Omron, Panasonic e TDK (Epcos).
