一文读懂智能手表里的计步器
步行是改善健康和健身的好方法。
克罗地亚国家公共卫生研究所的Tomislav Benjak博士 写道：“步行（远足）是一种理想的日常锻炼方式……与所有其他体育活动相比，它是安全的，并且受伤风险最小。是一种极为有效且健康的运动方式，人们几乎没有意识到走路的意义，这可能是最被低估的体育活动……”
让自己走路更多的一种方法是使用方便的小配件——计步器，诸多流行的可穿戴设备里都有计步器，包括手机、智能手表、运动跟踪设备等。在科技时代，计步器是我们迈出的每一步的关键。佩戴简单的计步器可以鼓励您多运动。根据美国运动医学学院的运动测试和处方指南，每天5400到7900步是一个不错的目标，尽管一些消息来源建议将每天的步数提高到10,000。
那么它是如何工作的呢？
计步器如何工作？
假设我为您提供了一个构建小工具的功能，该工具可以衡量您一天的行走距离。
每次走路时，身体都会向一侧倾斜，并且向前摆动腿部。然后，您的身体向另一侧倾斜，另一只腿也向前摆动。臀部的每次倾斜和腿部的移动都是一个步骤。假设每个步骤的长度几乎相同，那么我们要做的就是通过计算身体从一侧向另一侧倾斜的次数来计算一天中的步数。然后，我们可以将步数乘以每步的长度，以得出总的步行距离。这几乎就是计步器的工作原理。
计步器可以测量您的脚步，因为您的身体在行走时会左右摇摆。每个挥杆动作都算是一步。将“摆幅”的数量乘以平均步长即可知道您走了多远。
机械计步器
早期的计步器完全是机械式的，它们的工作原理有点像摆钟（摆杆由缓慢落下的砝码驱动）。随着钟摆的来回摆动，一种称为擒纵机构的跷跷板杠杆上下滑动，并且时钟内部的齿轮（数秒）前进一个位置。因此，摆钟实际上是一种计数秒的机制。最初的计步器使用摆动的摆锤来计数步数，并用指针绕表盘移动（类似于模拟手表）来显示计数。您将它们固定在腰上，每走一步，钟摆就会向一侧摆动，然后再次向后倾斜，从而使齿轮前进一个位置，并使指针围绕表盘移动。
廉价的现代计步器部分是机械的（它们使用摆动的摆锤记录步数），部分是电子的（它们使用微芯片来计数摆锤检测到的步数）；早期的计步器完全是机械的-那么它们如何工作？这是一个世纪前的典型计步器内部的图。
机械计步器的内部结构图：来自美国专利＃758,405：由美国专利商标局提供
它是由纽约市的Otto Bartel和新泽西州的East Orange的Edmond Kuhn于1903年左右发明的，并于1904年4月26日获得了专利。我为图纸上色并简化了标签，因此您可以看到它的工作原理：
1. 顶部的指针和刻度可以帮助您准确地调整摆锤。
2. 摆锤末端的重量（红色）（蓝色）确保其来回摆动可测量的量。
3. 当您走路时，钟摆会摆动。在此图上，钟摆会上下移动，但实际上，钟摆会向下悬挂并左右摇摆。
4. 摆动的摆锤转动各种齿轮（绿色），前进的指针指示您的步数（未显示）。
5. 弹簧使钟摆保持紧密。对于不同的步长，弹簧是调节机构的一部分。
6. 摆围绕该枢轴摆动（紫色）。
7. 对于不同的步长，此大螺钉也是调节/调节机构的一部分。
电子计步器
现代计步器的工作方式非常相似，但部分是电子的。
打开一个计步器，您会发现一个金属摆锤（一端带有重锤的锤子）通过薄弹簧连接到电子计数电路中。通常，电路是开路的，没有电流流过。当您迈出一步时，锤子会摆动并触碰中心的金属触点，从而完成电路并使电流流动。电流使电路通电，并使步数加一。完成此步骤后，锤子将再次向后摆动（在弹簧的帮助下），电路断开，有效地将计步器复位，以准备进行下一步。
计步器在LCD上显示您的步数显示; 大多数人只要按一下按钮，就可以将步数转换为以英里或公里为单位的近似距离（或消耗掉的卡路里数）。请注意，在某些计步器中，锤子-摆锤电路的工作原理与此相反：它通常是闭合的，每个步骤都会使其暂时打开。
常见的计步器设计中，内部的电路（红色路径）在您执行步骤时会交替断开并完成。当计步器向左倾斜时，电路完成，并且电子电路（左上）对步数进行计数。当它以另一种方式倾斜时，电路将断开并复位以准备下一步计数。注意锤子如何成为电路的一部分：锤子的一端通过轻金属弹簧（锯齿形红色线）与电路相连，并具有电触点。其他计步器的工作方式不同，但是大多数便宜的计步器使用移动锤和可中断电路的方式大致相同。
更加精密的计步器（包括欧姆龙制造的一些真正好的计步器）完全以电子方式工作，并且由于它们没有运动部件，因此它们的使用寿命更长，更可靠，更准确。他们省却了摆动的摆锤，而改为使用两个或三个加速度计来测量您的步伐。这些微芯片以直角排列，可检测您移动双腿时力的微小变化。
计步器应用
但是，当您拥有智能手机时，谁需要电子计步器？
大多数手机具有不同精度的位置跟踪设备，您会在自己喜欢的手机应用商店中找到很多计步器应用。
有些使用手机的加速度计。比如这个称为计步器24/7的设备可以在Apple iPhone和iPod Touch上运行，并且似乎获得了用户的好评。如您所见，它显示了步数，平均速度，总距离和燃烧的卡路里。您必须键入自己的身高和体重才能开始，粗略地了解您的脚步有多长，并且还可以微调灵敏度。
有些人则用GPS卫星导航来了解您的行走或跑步距离。大多数移动设备会结合使用“定位服务”信号来跟踪您的移动情况，包括GPS,Wi-Fi和移动网络信息，并推断出您从变化的位置走了多少步。
Google Fit是一款功能更完善的运动追踪器，它可以计算出您在120种不同的活动中要进行多少运动，包括几种不同类型的步行。您可以随时随地在平板电脑，Android智能手机或台式计算机上跟踪自己的进度，并了解自己如何实现设定的长期健身目标。您可以将其连接到各种其他智能手机应用程序，无线腕带跟踪器等。
计步器的准确性如何？
用计步器计数步数听起来很科学，但是您需要记住，这只是一个大概的测量。并非所有步数都会被正确计算，某些错误的动作（例如，在您驾车时在道路上的颠簸）也可能被计为步数。
因此，不要太重视计数；假定误差至少为10％（最好的电子计步器要求误差为5％）。
为了使计步器正常工作，您需要将其固定在腰部而不要放在口袋中，因为计步器需要检测身体的左右倾斜运动才能正确记录每一步。大多数设备都配有皮带夹，可以很容易地正确安装它们。
某些计步器上有一个螺钉，您可以旋转以改变其中的摆动锤的张力，以便正确记录步数。例如，如果您正在跑步，则可能需要与步行稍有不同，因为您的脚步长度可能会有所不同。
文章翻译自explainthatstuff
