Il funzionamento del contapassi sui dispositivi elettronici degli smartphone, si avvale dell’idea originale del contapassi meccanico, inventato e brevettato intorno al 1900 da Otto Bartel.
Un peso (rosso) all’estremità del pendolo (blu) assicura che oscilli di una quantita’ misurabile mentre si cammina.
Il pendolo oscillante gira innescando una serie di rapporti (in verde) facendo in tal modo avanzare un puntatore che indica il conteggio dei passi, quest’ultimo non mostrato in quel brevetto.
I moderni contapassi che avete sul cellulare, lavorano sullo stesso principio, ma fanno uso di componenti elettronici chiamati MEMS, cioè Micro Electro-Mechanical Systems con funzionalita’ di accelerometri e giroscopi.
Un esempio e’ il componente MPU-6050 quel chip nero che in figura trovi al centro di quella piccola scheda che serve per la sua sua gestione.
Sulla base dell’analisi dei segnali che descrivono l’orientamento e l’accelerazione rilevata dal dispositivo in ogni istante di tempo è possibile elaborare una serie di dati che caratterizzano l’andamento della persona che lo porta con se’ durante la camminata.
Una successiva migliore indagine permette infine di estrarre da questo andamento quegli elementi che identificano il passo, il cui conteggio durante il periodo di tempo stabilito (ad esempio la singola corsa o l’intera giornata), porta ai numeri che vedi normalmente visualizzati nelle app di gestione.
Ma come viene fatta questa analisi ?
Il chip e’ in grado di rilevare contemporaneamente due cose di se stesso : la rotazione lungo i 3 assi e l’accelerazione applicata.
Quando e’ nelle mani o nelle tasche della persona che si muove, queste variazioni posso essere associate alla persona stessa, anche nel caso non sia orientato nello stesso modo (vedi l’immagine seguente) perche’ e’ dal suo moto relativo che si deducono le conclusioni sopraccitate.
Supponi ora che attraverso un campionamento eseguito ogni frazione di secondo, l’applicazione del cellulare (o un firmware nel caso di orologio da polso) raccolga tutte queste variazione comprese la loro frequenza.
L’analisi di questi valori si basa approssimativamente sulle seguenti considerazioni, dove si fanno corrispondere al singolo passo, le rispettive variazioni in termini di accelerazione indotta sugli assi.
Una loro rappresentazione grafica e’ la seguente, dove si inizia ad intuire quali siano gli elementi da considerare per identificare i passi che compongono nel loro complesso la camminata :
In particolare, si identifica come passo l’attivita’ descritta da una pendenza negativa del diagramma dell’accelerazione combinata sui 3 assi.
Il software, ricevuti questi dati, analizza per ogni istante di tempo questi valori ed opera una serie di elaborazioni basate sul confronto con l’istante precedente e di opportune soglie decisionali per produrre una sentenza che indica la presenza o meno di un passo.
Schematicamente, chiamato SAMPLE_RESULT il rilevamento istantaneo, SAMPLE_NEW lo stesso campionamento una volta che questo supera una soglia di movimento minimo, SAMPLE_OLD il campionamento all’istante precedente, DYNAMIC_THRESHOLD una soglia impostata come valore significativo calcolato sulle componenti dei 3 assi, e DECISION l’ultima verifica per confermare o meno che si tratta di un passo, il diagramma che rappresenta l’elaborazione e’ il seguente :
Il valore di output, molto semplicemente un SI o un NO, concorre ad incrementare un contatore interno all’app la quale, nei modi più fantasiosi che ritiene, lo registrera’ e lo visualizzerà a video.
Buona camminata.