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Sensoren von Smartwatches und Sportuhren

Aktuelle Smartwatches sind geradezu vollgestopft mit Sensoren, die verschiedene Messwerte aufzeichnen. Zu den wichtigsten Detektoren zählen der Herzfrequenzsensor, das Pulsoxymeter, der GPS-Sensor, der Gyrosensor (Kreiselsensor), der Näherungssensor, der Beschleunigungssensor, der barometrische Höhenmesser, das Thermometer, das Mikrofon, der Umgebungslichtsensor und der Kompass. Zu welchem Zweck werden diese Sensoren in Smartwatches eingesetzt? Ich habe Dir die wichtigsten Informationen zusammengestellt.

Ich jogge mit meiner Smartwatch. Das Gadget zeichnet dabei die verstrichene Zeit, die zurückgelegte Strecke, meine Herzfrequenz, den Kalorienverbrauch, die Schrittzahl und die überwundenen Höhenmeter auf. Das passiert natürlich nicht durch Magie, sondern mit einer Vielzahl von Sensoren, die in der Smartwatch oder Sportuhr verbaut sind. Zu den wichtigsten Sensoren eines Wearables zählen bei aktuellen Modellen der Herzfrequenzsensor, das Pulsoxymeter, der GPS-Sensor, der Gyrosensor (Kreiselsensor), der Näherungssensor, der Beschleunigungssensor, der barometrische Höhenmesser, das Thermometer, das Mikrofon, der Umgebungslichtsensor und der Kompass. Ganz schön viele Sensoren für das kleine, runde Gadget am Handgelenk. Aber genau das macht die Fitness Tracker zur schlauen Uhr.

Warum verwendet man Smartwatch-Sensoren?

Im Gegensatz zu Smartphones hat es sich bei Smartwatches und Sportuhren herauskristallisiert, dass sie sich weniger zum Telefonieren und Nachrichten schreiben auf dem winzigen Ziffernblatt eignen, sondern viel mehr als Gesundheits-Gadgets dienen, die den Träger in der Verbesserung des allgemeinen Wohlbefindens und seines physischen Gesundheitszustands dienen. Eine ganz schön große Aufgabe für die kleinen Wearables. Sie geben dem Nutzer Auskunft über den Zustand der Fitness, seinen Kalorienverbrauch und seine Gewohnheiten – etwa die täglich zurückgelegten Schritte oder die in der Nacht geschlafenen Stunden. Die Sensoren können sogar gesundheitsrelevante Messwerte erheben wie etwa ein 1-Kanal-EKG (Elektrokardiogramm). Wer sich als Träger einer Smartwatch auf die zahlreichen Messungen einlässt und sie ernst nimmt, kann wirklich davon profitieren und seine Fitness verbessern.

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Sensoren in Smartwatches: die wichtigsten Messinstrumente

Die Liste der Smartwatch-Sensoren wird immer länger. Bald dürften weitere Sensoren hinzukommen, die den Blutdruck und den Blutzuckerspiegel messen können. Daran wird aktuell allerdings noch geforscht. Ausgereifte und einsatzbereite Sensoren sind der Herzfrequenzsensor, das Pulsoxymeter, der GPS-Sensor, der Gyrosensor (Kreiselsensor), der Näherungssensor, der Beschleunigungssensor, der barometrische Höhenmesser, das Thermometer, das Mikrofon, der Umgebungslichtsensor und der Kompass. Mithilfe dieser Detektoren erhebt die Smartwatch die wichtigsten Werte zu Fitness, Aktivität und Gewohnheiten. Ich stelle Dir die wichtigsten Sensoren einmal näher vor.

1. Herzfrequenzmesser und EKG

Meiner Meinung nach ist die Herzfrequenzmessung am Handgelenk der wichtigste Messwert, den eine Smartwatch erheben kann. Erst mithilfe des Herzsensors ist die umfangreiche Erhebung von Aktivitätsdaten möglich, da alle anderen Messwerte in Relation zur Herzfrequenz gesetzt werden können – was angibt, wie hart der Organismus etwa bei einem Workout arbeiten muss. Die Herzfrequenz wird mithilfe von bis zu acht grünen LEDs durch den optischen Herzsensor direkt am Handgelenk gemessen. Sie durchleuchten die Gefäße und können erkennen, in welchem Rhythmus Blut durch die Gefäße gepumpt wird – vereinfacht gesagt.

Das EKG (Elektrokardiogramm) wiederum wird über den elektrischen Herzsensor aufgezeichnet, der die elektrischen Impulse des Herzens misst und darin nach Unregelmäßigkeiten sucht.

2. GNSS-Empfänger und GPS-Sensor

Aktuelle Smartwatches haben nicht nur GPS (Global Positioning System), sondern gleich eine ganze Reihe von Navigationsanbindungen. Man spricht deshalb bei den aktuellen Sportuhren vom GNSS-Empfänger. GNSS bedeutet Global Navigation Satellite Systems. Neben GPS, der heute eigentlich Standard ist, gibt es noch zahlreiche weitere Positionsbestimmungssysteme wie GLONASS (Global Navigation Satellite System), Beidou und Galileo.

3. Messung von Bewegungen

Bewegungen werden gleich mithilfe mehrerer Sensoren gemessen: Sowohl der Beschleunigungssensor als auch der Gyrosensor zeichnet, wie ich eine Person mit der Smartwatch am Handgelenk bewegt. Die Beschleunigungssensoren messen, wie sich der Mensch im Raum fortbewegt. Der Gyrosensor erkennt hingegen die Intensität durch die Drehbewegungen.

4. Barometrischer Höhenmesser

Mithilfe des barometrischen Höhenmessers (Barometer) werden kleinste Luftdruckunterschiede gemessen. So kann die Smartwatch erkennen, auf welchen Berg der Träger geklettert ist, aber auch erkennen, ob er nur ein paar Stockwerke im Haus zurückgelegt hat.

5. Pulsoxymeter (Messung von SpO2)

In immer mehr Smartwatches wird mittlerweile ein Pulsoxymeter zur Messung der Sauerstoffsättigung im Blut (SpO2) eingebaut. Dabei handelt es sich um einen Sensor, der dem Pulssensor relativ ähnlich ist. Er durchleuchtet ebenfalls die Blutgefäße per LED. Während der Puls mit grünen LEDs gemessen wird, nutzt das Pulsoxymeter rote LEDs und Infrarot, um den Sauerstoffgehalt im Blut zu erkennen.


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FAQs: Fragen und Antworten zu Sensoren von Smartwatches und Sportuhren

Wie funktioniert Pulsmessung mit Smartwatch?

Die Technik, die hinter der optischen Herzfrequenzmessung bei Smartwatches steckt, ist denkbar simpel: Ein aktueller optischer Herzsensor hat bis zu acht kleine LEDs, die bei der Herzfrequenzmessung hell leuchten. Die LEDs durchleuchten die Blutgefäße. Das erfolgt stoßweise. Ist gerade viel Blut im Gefäß, wird das Licht absorbiert. Ist wenig Blut im Gefäß, wird das Licht reflektiert und vom Sensor wahrgenommen. Die Herzfrequenz resultiert daraus, in welchen Abständen dieser Prozess stattfindet.

Wie genau sind Pulsuhren?

Die Genauigkeit von Pulsuhren kann sehr stark variieren. Einige Modelle ermitteln sehr präzise Messwerte, wohingegen andere Produkte grundfalsche Ergebnisse liefern.

Welche Apple Watch misst Herzfrequenz?

Die Apple Watch ist ab der ersten Generation mit einem optischen Herzfrequenzsensor ausgestattet. Alle weiteren Modelle von der Apple Watch Series 2, Series 3, Series 4, Series 5 bis zur Series 6 können die Herzfrequenz messen. Ab der Apple Watch Series 4 und neuer kann die Smartwatch auch mithilfe eines elektrischen Herzsensors ein EKG (Elektrokardiogramm) erstellen. Die Apple Watch Series 6 du sollst du dem mithilfe eines Pulsoximeters die Sauerstoffsättigung im Blut überprüfen können.

Wie funktioniert die optische Herzfrequenzmessung?

Die Technik, die hinter der optischen Herzfrequenzmessung bei Smartwatches steckt, ist denkbar simpel: Ein aktueller optischer Herzsensor hat bis zu acht kleine LEDs, die bei der Herzfrequenzmessung hell leuchten. Die LEDs durchleuchten die Blutgefäße. Das erfolgt stoßweise. Ist gerade viel Blut im Gefäß, wird das Licht absorbiert. Ist wenig Blut im Gefäß, wird das Licht reflektiert und vom Sensor wahrgenommen. Die Herzfrequenz resultiert daraus, in welchen Abständen dieser Prozess stattfindet.

Was ist ein optischer Herzsensor?

Der optische Herzsensor basiert auf dem Prinzip der Photoplethysmographie und verwendet ein ähnliches Vorgehen wie die Messung des Blutsauerstoffgehalts mit einem Pulsoxymeter. Ein aktueller optischer Herzsensor hat bis zu acht kleine LEDs, die bei der Herzfrequenzmessung hell leuchten. Die LEDs durchleuchten die Blutgefäße. Das erfolgt stoßweise. Ist gerade viel Blut im Gefäß, wird das Licht absorbiert. Ist wenig Blut im Gefäß, wird das Licht reflektiert und vom Sensor wahrgenommen. Die Herzfrequenz resultiert daraus, in welchen Abständen dieser Prozess stattfindet.

Wie hoch ist die normale Herzfrequenz?

Der Puls eines gesunden Erwachsenen liegt zwischen 60 und 80 Schlägen pro Minute (Normokardie). Wenn der Puls im Ruhezustand bei mehr als 100 Schlägen pro Minute liegt, spricht man von Tachykardie. Umgekehrt gibt es auch einen niedrigen Ruhepuls, der oft bei Sportlern auftritt. Dann liegt der Herzschlag bei unter 60 Schlägen pro Minute. Man spricht von Bradykardie.

Was bedeutet BPM bei der Herzfrequenz?

Der Begriff BPM bei der Herzfrequenz bedeutet “beats per minute”, was auf deutsch so viel heißt wie “Schläge pro Minute”. Der Wert gibt an, wie häufig das Herz in 1 Minute schlägt.

Welcher Puls ist normal in welchem Alter?

Der Puls eines gesunden Erwachsenen liegt zwischen 60 und 80 Schlägen pro Minute (Normokardie). Bei älteren Menschen liegt der normale Ruhepuls bei 70 bis 90 Schlägen pro Minute. Frauen haben tendenziell einen etwas höheren Ruhepuls als Männer.

Welche Apple Watch kann EKG?

Alle Apple Watch Modelle haben einen optischen Herzsensor, mit dem sich die Herzfrequenz direkt am Handgelenk messen lässt. Ab der Apple Watch Series 4 und neuer kann die Smartwatch auch mithilfe eines elektrischen Herzsensors ein EKG (Elektrokardiogramm) erstellen.

Meine wichtigsten Sportuhren-Tests und Smartwatch-Tests im Überblick

Ich liebe sportliche Uhren und Smartwatches. Es fasziniert mich zu sehen, wie sich die Modelle von Generation zu Generation weiterentwickeln und den Träger immer mehr dabei unterstüzen, ein gesundes und aktives Leben zu führen. Die Vielfalt der Modelle ist riesig und zahlreiche Anbieter haben tolle, ausgereifte Produkte im Angebot. Mittlerweile gibt es unzählige Sportuhren und Smartwatches von zahlreichen etablierten Herstellern wie Apple, Garmin, Polar, Samsung und Suunto, die sowohl im Alltag als auch als Urlaubs-Gadget, für Outdoor-Fans und aktive Individualreisende unheimlich nützlich sind. Regelmäßig gibt es Updates, neue Baureihen und viele Innovationen bei den Uhren. Die Produzenten haben viele hochwertige und ausgereifte Wearables, Pulsuhren, Fitness Trackern und Armbanduhren mit den aktuellen Sportuhren-Funktionen auf dem Markt. Für jede Vorliebe ist die perfekte Uhr dabei. Egal ob Outdoor-Uhren, Uhren für die Reise oder Fitness-Smartwatches, finden Träger das passende Modell. Wir haben bereits viele Modelle getestet. Dazu zählen etwa die Apple Watch wie die Apple Watch Series 4 (Test), die Apple Watch Series 5 (Test) und Apple Watch Series 6 (Test), die ich im Laufe der Jahre besonders ausführlich getestet habe – etwa beim Sport und FitnessJoggen und Laufen, beim Surfen und SUP, beim Schwimmen im Salzwasser, auf Reisen, beim Sport und beim Ski fahren. Für die Apple Watch habe ich mittlerweile auch zahlreiche Armbänder wie das Apple Watch Solo Loop (Test), das Apple Watch Sport Loop (Test) und das Apple Watch Sportarmband (Test) ausprobiert. Durch die verschiedenen Uhrenarmbänder hat man hier noch einige optische Gestaltungsmöglichkeiten. 

Immer besser werden auch die Smartwatches des Herstellers Garmin – zumal die Wearbles oftmals mehr nach einer Uhr aussehen, was vielen Trägern sehr wichtig ist. Ich habe bereits zahlreiche Garmin-Modelle wie die Garmin fenix 6 Pro (Test), die Garmin quatix 6 (Test), die Garmin venu (Test) und die Garmin vivoactive 4 (Test) ausprobiert. Mit jeder neuen Generation holt auch der finnische Traditionshersteller Suunto kräftig auf. Von Suunto habe ich die Suunto 9 Baro (Test), die Suunto Spartan Sport Wrist HR (Test), die Suunto 3 (Test) und die Suunto 7 (Test) ausprobiert. Und vom Hersteller Polar die Polar Grit X (Test) und die Polar Unite (Test). Auch Samsung-Smartwatches wie die Samsung Galaxy Watch Active 2 (Test) und die Samsung Galaxy Watch (Test) habe ich getestet. Die Ergebnisse habe ich in meinem großen Sportuhren-Test 2020 zusammengefasst. Als Alternative zur typischen Sport Watch kann man meiner Meinung nach auch eine mechanische Armbanduhr wie die Citizen Eco Drive Titanium (Test) in Kombination mit einem Fitness-Armband tragen. Insbesondere Taucheruhren sind optisch ansprechende, mechanische Armbanduhren, die gut um ein digitales Fitness-Armband ergänzt werden können. Zukünftig dürften noch viele weitere der besten Sportuhren und Smartwatches auf Reisen und Zuhause hinzukommen, die ich ausführlich checken werde. Wer sich intensiver für Sportuhren und Smartwatches interessiert, kann sich über die wichtigsten Fachbegriffe in meinem Sportuhren-Wiki informieren. 

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Welche Sportuhr oder Smartwatch verwendest Du aktuell? Auf welche Funktionen legst Du besonders viel Wert? Teile Deine Erfahrungen in den Kommentaren.

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About Author

Moin, ich bin Sascha! Meer-Fan, Reise-Liebhaber und immer für ein Abenteuer zu haben. Auf meinem Reiseblog Just Wanderlust verbinde ich die Liebe zum Reisen und zur Natur mit einem Faible für Wassersport wie Stand Up Paddling, Tauchen und Surfen. Ich bin Journalist und von Natur aus Neugierig, wenn ich neue Reiseziele kennen lerne und anschließend ausführlich darüber berichte. Wenn ich mit meiner Familie oder allein unterwegs bin, dürfen bei mir als Technik-Fan auch immer gern ein paar Reise-Gadgets zu Testzwecken mit dabei sein. Meine bevorzugten Reiseländer: USA, Thailand und Malediven.

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