[FloEFD] 피트니스 웨어러블의 진화 : Simcenter FloEFD로 스마트워치를 설계하다!

 

피트니스 기기의 등장으로 모든 것이 바뀌었습니다.

Polar가 최초의 손목 장착형 무선 심박수 모니터를 출시한 지 40년이 되었습니다. 약 20년 전에 최초의 손목 장착형 GPS 시계가 시장에 출시되었습니다(달리기 커뮤니티의 손목에 착용). 오늘날 데이터에 집착하는 세상에서 손목에 착용하는 개인용 건강 및 피트니스 장치는 어디에나 있습니다.

달리기 커뮤니티에는 "만약 내가 쓰러지면 내 Garmin에서 일시 중지를 누르십시오"라는 농담 티셔츠 슬로건이 있습니다(Garmin은 GPS 스마트워치의 선도적인 제공업체입니다). 사이클리스트와 달리기 선수는 자신의 활동에 대한 GPS 트랙을 게시하지 않는 사람을 "Strava에 없으면 아무 일도 일어나지 않았습니다"(Strava는 운동선수가 자신의 GPS 통계를 공유하고 비교할 수 있는 소셜 미디어 플랫폼입니다)라고 조롱할 것입니다.)

공급업체별 2014년부터 2021년까지 전 세계 웨어러블 기기 출하량의 시장 점유율
출처: Statista 및 IDC

웨어러블의 진화

그러나 Garmin Fitbit 및 Apple Watch와 같은 장치의 광범위한 채택으로 건강 추적 스마트 워치는 더 이상 피트니스 애호가의 전유물이 아닙니다. 최신 시계는 GPS 추적(속도와 거리의 정확한 측정을 위해)을 기록할 뿐만 아니라 심박수, 혈중 산소 포화도, 혈압 및 스트레스와 같은 광범위한 건강 데이터를 기록합니다. 또한 활동량(걸음 수)과 양질의 수면 시간을 추적할 수 있습니다.

열 설계의 필요성

이 데이터 수집에는 센서, 메모리, 처리 및 통신 기능, 즉 전자 칩이 필요합니다. 각 칩 또는 집적 회로와 배터리는 열을 발생시킵니다. 생성된 이 열은 온도 상승을 유발하고 관리되지 않으면 장치 성능 및 신뢰성은 물론 장치 착용자의 편안함에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 Smartwatch에서 발생하는 열은 배터리에서 전력을 끌어오기 때문에 상대적으로 낮습니다. 

Smartwatch의 핵심 기능은 배터리 수명이므로 장치가 저전력으로 작동해야 합니다. 그러나 작은 공간에서 생성되는 저전력은 놀라울 정도로 높은 온도 상승으로 이어져 성능 및 신뢰성 저하로 이어질 수 있습니다. 이 열이 장치를 통해 전도, 대류 및 복사됨에 따라 외부 표면 온도도 높아집니다. 외부 온도가 너무 높으면 착용자에게 불편을 초래할 수 있으며 이는 비즈니스에 좋지 않습니다.  

Smartwatch의 열 설계에는 열 필러, 갭 패드 또는 열 분산기의 사용이 포함될 수 있습니다. 설계 중에 Smartwatch의 열 분석을 수행하는 것은 종종 다양한 온도 완화 전략의 이점을 연구하는 데 사용됩니다. 아래는 Simcenter FLOEFD의 Smartwatch 열 모델 이미지입니다. 이미지는 외부 표면의 표면 온도와 열 플럭스 유선을 보여줍니다. 

스마트워치는 다양한 사용자 모드로 끊임없이 변화하는 환경에서 작동합니다. Smartwatch 설계자는 이러한 일시적인 이벤트 동안의 성능을 이해하는 것이 중요합니다. 3D 분석 도구의 열 모델은 시간에 대한 온도 반응을 이해하는 실행 가능한 옵션이지만 시간이 많이 걸리는 접근 방식입니다. 또한 열 엔지니어 외에도 전기 엔지니어도 온도 응답에 관심이 있습니다. 

Simcenter 및 BCI-ROM은 피트니스 장치 설계를 지원합니다.

일반적으로 전기 및 열 설계 프로세스 중에 많은 사용 사례(전력 모드 및 환경)가 고려됩니다. Simcenter Flotherm, Simcenter Flotherm XT 및 Simcenter FLOEFD는 BCI-ROM을 사용하여 이 병렬 설계 프로세스를 크게 가속화하는 방법을 제공합니다. 당사의 BCI-ROM 기술을 사용하면 모든 전력 및 환경 조건에 대한 온도를 정확하게 보고하는 감소된 차수 모델을 내보낼 수 있습니다. BCI-ROM 기술은 FMU(Functional Mock-up Unit) 및 VHDL-AMS를 포함한 여러 형식을 지원합니다. 전열 설계의 경우 VHDL-AMS는 PartQuest Explore에서 신속하게 해결할 수 있습니다. 

PartQuest Explore Smartwatch 모델이 업로드되었으며 https://explore.partquest.com/groups/johnrwilsons-workspace-0/designs/mwear 에서 액세스할 수 있습니다 . 누구나 이 모델에 액세스하여 둘러보거나 자신만의 무료 계정을 만들어 이 모델을 저장할 수 있습니다. 

스마트워치를 사용하면 전례 없는 양의 피트니스 데이터를 캡처하고 분석하여 최고의 성과를 달성할 수 있습니다. 이렇듯 어떤 조건에서도 잘 작동하도록 많은 기술과 설계 경험이 각 장치에 담겨 있는 Simcenter FloEFD를 경험해보세요!

[출처] https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/fitness-devices/#the-arrival-of-the-fitness-device-changes-everything