Herausforderungen im Bereich Wearables

• Infotainment: Informationen und Unterhaltung, z .B Musik, Fotos, Videos, Wegbeschreibungen und E-Mail.
• Activity Tracking: Überwachen von Aktivitäten und Funktionen wie Bewegung, Schlaf, Puls und Nahrungsaufnahme. Verbraucher erhalten direktes, wichtiges Feedback, anhand dessen sie ihr Verhalten ausrichten können.
• Überwachung des Gesundheitszustands: Überwachung bereits diagnostizierter Erkrankungen und zukünftig auch Unterstützung bei der Diagnose. Aufgrund von gesetzlichen Vorschriften und Datenschutzbedenken sind die Entwicklungs- und Testphasen bei diesen Technologien vergleichsweise lang.
• Industrie und Unternehmen: Hauptsächlich am Handgelenk getragene Geräte, die Echtzeitdaten zu Werksprozessen oder dem Lagerbestand liefern. Bei Smart Glasses und Smart Bands wird erwartet, dass diese bei Industriemitarbeitern ohne Büro rasche Verbreitung finden werden.
• Militärsysteme: Hierzu gehören Systeme wie persönliche Netzwerke, Sensoren, externe Kommunikation und deren Bedienung. Eines der Ziele ist die Vernetzung der Soldaten innerhalb größerer Gefechtsszenarien. Daher sind langlebige und robuste Hochleistungssteckverbinder und Anschlusssysteme erforderlich, die jedoch leicht genug sein müssen, damit diese auch von der Infanterie mitgeführt werden können.

Sensoren sind ein wichtiger Bestandteil von Wearables und erreichen bei erweiterten Funktionen immer kleinere Abmessung. Es kommen zahlreiche unterschiedliche Sensortypen zum Einsatz. Am häufigsten werden Trägheitsnavigationssysteme verwendet, in der Regel in Form eines Beschleunigungsmessers. Mit einem Beschleunigungsmesser lassen sich Richtung, Intensität und Geschwindigkeit spezifischer Bewegungen erfassen. Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von Beschleunigungsmessern ist die automatische Ausrichtung (Ausgabe) des Displayinhalts beim Drehen eines Smartphones oder Tablets (Eingabe).
Weitere verbreitete Sensoren erfassen Druck, Temperatur, Position und Feuchtigkeit für Anwendungen wie Kompasse, GPS und Gyroskope zur Bewegungserkennung. Sensoren für medizinische Anwendungen messen und überwachen beispielsweise die Durchblutung, den Puls, den Blutdruck, den Sauerstoffgehalt im Blut sowie Muskelbewegungen, Körperfettanteil und Gewicht. Am erfolgreichsten sind Wearables, die Sensordaten mithilfe von Algorithmen in für den Anwender aussagekräftige Informationen umwandeln.

Wearables müssen mit der Außenwelt kommunizieren können. Obwohl häufig Drahtlosverbindungen über Bluetooth und andere Funkprotokolle genutzt werden, sind in der Regel auch verdrahtete Verbindungen über einen USB-Anschluss erforderlich.

Zahlreiche Wearables verfügen über ein Display bzw. einen Touchscreen. Die Benutzerfreundlichkeit stellt bei diesen kleinen Displays eine erhebliche Herausforderung dar. Selbst die HD-Displays von Smart Watches bieten nur wenig Platz. Es gilt also, einen Kompromiss zwischen der Menge der auf dem Bildschirm anzuzeigenden Informationen und deren Lesbarkeit zu finden. Die Verringerung des Stromverbrauchs dieser Displays ist für die führenden Wearable-Hersteller einer der entscheidenden Aspekte. Sie setzen häufig auf stromsparende Alternativen wie z. B. E-Ink oder E-Paper anstelle von LCD- oder OLED-Displays. Wie alle elektronischen Geräte müssen auch Wearables über Akkus oder andere Methoden aufgeladen werden. Das Aufladen der Akkus erfordert in der Regel einen Stromanschluss. Da die Geräte oftmals wasserdicht sein müssen, gewinnt die Möglichkeit, Wearables drahtlos aufzuladen, zunehmend an Bedeutung. 

Eine weitere Gemeinsamkeit zahlreicher Wearables ist die Möglichkeit, mehrere Anwendungen parallel auszuführen, beispielsweise während eine App im Hintergrund aktualisiert oder geändert wird. Darin ähneln sich beispielsweise Smart Watch und Mobiltelefon. Es handelt sich um Computer, mit denen Anwender verschiedene Aufgaben erledigen können, während wichtige App-Updates und Downloads unabhängig über eine Internetverbindung ausgeführt werden.

Auch das Internet der Dinge basiert auf dem Internetprotokoll (IP). Beim IP handelt es sich um ein Kommunikationsprotokoll für Ethernet und Internet. Jedes vernetzte Gerät hat eine IP-Adresse, über die es mit allen anderen IP-Geräten kommunizieren kann. Welche Geräte tatsächlich miteinander kommunizieren können, wird über Firewalls, Kennwörter und andere Sicherheitsmaßnahmen gesteuert. Über ihre IP-Adresse sind Wearables Teil des Internets der Dinge.
Dies hat den Vorteil, dass es sich bei Wearables nicht unbedingt um eigenständige Geräte handeln muss. Aktivitätsdaten aus einem Fitnessarmband können in eine App auf einem Computer heruntergeladen werden, die eine detaillierte Analyse der Trends im Laufe der Zeit liefern kann, um den Fortschritt zu verfolgen. Der Musik-Player in einer Smart Watch kann Songs über die Cloud streamen. Mithilfe von Wearables und dem Internet der Dinge sind Anwender vernetzt – mit Fernsehern, Wohnungen, Autos, Elektro- und Haushaltsgeräten sowie medizinischen Geräten, ganz einfach über kleine Geräte, die nah oder direkt am Körper getragen werden.

Diese Komponenten unter Berücksichtigung der Herstellbarkeit im richtigen Formfaktor unterzubringen, ist eine Herausforderung. Als führendes Unternehmen in Sachen Konnektivität arbeitet TE Connectivity eng mit Wearable-Entwicklern und -Herstellern zusammen. Abbildung 2 zeigt typische Steckverbinderlösungen für Smart Watches. Das Hauptmerkmal dieser und anderer Komponenten sind ein flaches Profil und eine möglichst kleine Grundfläche. Nur mit dem flachen Profil lassen sich auch flache Geräte verwirklichen. 

Die Integration der Bauteile vereinfacht nicht nur das System, sondern sorgt für eine optimale Raumnutzung, mit der sich die gewünschten minimalen Abmessungen erzielen lassen. Antennen lassen sich, wie in Abbildung 3 für ein Mobiltelefon dargestellt, direkt in das Gehäuse einbetten. Mithilfe dieser ausgeformten Verbindungsvorrichtungen und neuen Antennentechnologien lassen sich Leiterbahnen, Grundplatten und Abschirmungen in das Formteil integrieren. Beim Substrat kann es sich entweder um einen technischen Kunststoff oder einen Verbundstoff handeln. Verbundstoffe erfreuen sich aufgrund ihrer Stabilität sowie der kostengünstigen Formung und Metallbeschichtung wachsender Beliebtheit.

Die Nachteile des drahtlosen Aufladens bestehen im geringeren Wirkungsgrad, einer größeren Wärmeentwicklung und dem langsameren Ladevorgang. All diese Probleme entstehen durch den Aufbau der Spulen und werden mit neuen Modellen und höheren Kopplungsfrequenzen beseitigt werden. Die meisten Wearables benötigen nur wenig Strom, sodass sich diese Nachteile kaum auswirken.

• Zuverlässige, isolierte, robuste und wasserdichte Steckverbindung
• Flexible, auf die Kleidung abgestimmte Antennen- und Transceiverlösungen
• Dehnbarer, leitfähiger und isolierter Draht
• Kleine, trocknungsfähige Batterien
• Leiterplatten/FPCs, die keine Falten werfen

Wearables sollen Anwendern im Alltag nützliche Daten liefern. Ob am Handgelenk, auf dem Kopf oder am Fuß: Wearables müssen modisch, robust und einfach wiederaufladbar sein.