À la Saint-Valentin, écoutez votre cœur.
Non, ça ne remplace surtout pas les roses et le chocolat. Il s'agit plutôt d'une tendance croissante en matière de santé et de bien-être.
Il existe deux catégories de données majeures à transmettre en ce qui concerne la santé et la performance de notre corps : l'analyse des mouvements (grâce aux capteurs MEM) et les données biologiques. En matière de données biologiques, les ingénieurs s'attaquent le plus souvent à la conception du moniteur de fréquence cardiaque, bien qu'elle soit plutôt complexe.
Deux technologies majeures composent le moniteur de fréquence cardiaque : un capteur infrarouge et un électrocardiographe. L'électrocardiographe mesure l'activité électrique du cœur sur une période donnée à l'aide d'électrodes placées sur le corps du patient. Ces dernières détectent les minuscules changements électriques sur la peau qui se produisent à chaque battement, lorsque le muscle cardiaque se dépolarise. Cette méthode est très fiable et permet de détecter les anomalies cardiaques, mais n'est pas très commode pour les clients, du fait des électrodes devant être collées sur la peau.
La photopléthysmographie peut être une solution alternative. Ce terme assez complexe décrit un phénomène simple : le sang est rouge, car il réfléchit la lumière rouge et absorbe la lumière verte. La contraction et la relaxation des muscles cardiaques font circuler le sang vers et hors du cœur, modifiant de manière périodique le débit volumétrique du sang dans les veines. L'absorption de la lumière varie selon ce débit, ce que mesure un circuit électrique.
Deux méthodologies sont disponibles dans le cadre de la photopléthysmographie : le mode de transmission et le mode de réflectance. Le mode de transmission est utilisé pour les équipements médicaux. Cette méthode consiste à placer un appareil (une petite pince) sur votre doigt. Ce n'est pas très pratique pour un appareil de fitness, bien entendu. Le mode de réflectance constitue donc la solution portable idéale.
Les appareils utilisant ce dernier peuvent être de conception discrète, avec témoin infrarouge ou DEL verte dédiés servant à émettre la lumière, une photodiode qui reçoit le signal réfléchi, un amplificateur, un ADC et un microcontrôleur pour traiter le signal Le signal réfléchi mesure seulement quelques dizaines de microvolts. Le signal doit donc être amplifié par un amplificateur opérationnel à faible puissance, tel que le modèle TSU104 de STMicrolectronics.
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Une solution intégrée peut constituer une deuxième alternative. Silicon Labs vous propose la famille Si114x. Le Si1147-M01 comporte un capteur optique fournissant une solution opto-mécanique hautement intégrée pour la proximité, la lumière ambiante, la fréquence cardiaque, l'indice UV, ainsi que toute autre méthode de traitement de signal.
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La conception d'un moniteur de fréquence cardiaque représente un défi en raison de tous les paramètres pouvant fausser la mesure : la contraction musculaire, une mauvaise fixation sur la peau, la couleur de la peau, les tatouages, les poils etc.
Lorsque la fréquence cardiaque est connue, le nombre de calories dépensées peut être calculé. Le nombre de calories dépensées pendant l'entraînement dépend en effet de la fréquence cardiaque moyenne et de la durée de l'effort. Les autres paramètres utilisés dans le calcul de dépense calorique sont des constantes. Les appareils portables peuvent donc facilement afficher votre dépense calorique.
Si vous cherchez à concevoir votre propre appareil de suivi d'effort, vous avez à votre disposition plusieurs formules permettant d'estimer la dépense calorique, selon le type d'activité physique. Par exemple, l'haltérophilie et les exercices de cardio utilisent deux formules différentes. Les formules standard pour les exercices de cardio (une pour chaque sexe) nous viennent du Journal of Sports Science :
Pour les hommes :
Calories dépensées = [(Âge x 0,2017) + (Poids x 0,199) + (Fréquence cardiaque x 0,6309) - 55,0969] x Durée/4,184.
Pour les femmes :
Calories dépensées = [(Âge x 0,074) + (Poids x 0,126) + (Fréquence cardiaque x 0,4472) - 20,4022] x Durée/4,184.