Wie funktioniert die Herzfrequenzmessung bei einer Smartwatch?

Smartwatches messen die Herzfrequenz mit optischen Sensoren, die Veränderungen des Blutflusses unter Ihrer Haut verfolgen. Grüne oder mehrwellige LEDs strahlen Licht ein, Photodioden erfassen das reflektierte Signal, und Algorithmen leiten aus den Pulsspitzen Schläge pro Minute ab. Viele Modelle fusionieren zudem Beschleunigungsdaten, um Bewegungsrauschen zu reduzieren und verlässlichere Messwerte zu erzielen.

Die Wissenschaft hinter der optischen Herzsensorik

Photoplethysmographie einfach erklärt

Die optische Technik heißt Photoplethysmographie, oft zu PPG abgekürzt. Jeder Herzschlag erhöht kurzzeitig das Blutvolumen in den Kapillaren und verändert, wie viel Licht absorbiert und reflektiert wird. Sensoren lesen diese winzigen Schwankungen aus und wandeln sie in eine Wellenform um, bei der jeder Peak einem Schlag entspricht.

Vom Licht zu BPM: der Ablauf

LEDs blitzen bei bestimmten Wellenlängen, meist grün um 525-565 nm wegen der starken Hämoglobinabsorption. Photodioden sampeln das reflektierte Licht dutzende Male pro Sekunde und erzeugen eine Zeitreihe. Signalverarbeitung filtert Rauschen, erkennt Peak-zu-Peak-Intervalle und berechnet BPM sowie Herzfrequenzvariabilität aus der Schlagzeit.

Sensoren in modernen Wearables

Sensorsuite der Apple Watch 11

Die Apple Watch 11 nutzt mehrere grüne LEDs und Photodioden sowie Infrarot-LEDs für Hintergrundmessungen. Sie passt LED-Helligkeit und Abtastrate dynamisch an, um ein nutzbares Signal zu erhalten. Algorithmen kombinieren Daten von Beschleunigungssensor und Gyroskop, um Bewegungsartefakte während des Trainings zu kompensieren.

Sensorsuite der Samsung Galaxy Watch 8

Die Samsung Galaxy Watch 8 koppelt ebenfalls Multi-LED-Arrays mit hochempfindlichen Photodioden. Je nach Bedingungen und Stromzielen wechselt sie zwischen grünem und infrarotem Licht. Am-Handgelenk-Erkennung und KI-Filterung helfen, den Signal-Lock zu halten, wenn Kadenz oder Armschwung das optische Signal verwirren.

Kernkomponenten und typische Werte

Was misst eigentlich was

Der PPG-Stack besitzt einstellbare Hardware- und Softwareparameter. Typische Abtastraten umfassen 25-128 Hz, mit 50-100 Hz beim Training und 25-30 Hz in Ruhe zur Stromersparnis. Helligkeitsmodulation und Duty-Cycling balancieren Genauigkeit, Abdeckung unterschiedlicher Hauttöne und Akkulaufzeit.

Ist die Herzfrequenzmessung der Smartwatch genau?

Was Studien und Tests zeigen

In Ruhe liegen moderne Uhren unter kontrollierten Bedingungen oft innerhalb von 1-3 bpm im Vergleich zu Brustgurten. Bei gleichmäßigen Läufen oder beim Radfahren liegt der Fehler typischerweise bei 2-5 Prozent, wenn Sitz und Kadenz stabil sind. Hochintensive Intervalle oder handgelenkintensive Sportarten können den Fehler auf 5-10 Prozent vergrößern.

Warum die Genauigkeit mit der Aktivität variiert

Optische Sensoren sehen mehr Rauschen, wenn sich Ihr Handgelenk beugt, die Haut gleitet oder Vibrationen auf die Uhr einwirken. Kadenz-Lock - wenn der Armschwung Ihrer Schrittfrequenz entspricht - kann naive Algorithmen in die Irre führen. Sensorfusion und Machine Learning mildern dies, aber die Physik bleibt bei abrupten Bewegungen wichtig.

Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen

Bewegung und Hautkontakt

Fester, gleichmäßiger Kontakt ist entscheidend, idealerweise eine Fingerbreite oberhalb des Handgelenkknochens. Lockere Bänder erzeugen Bewegungsartefakte, die wie Pulssignale aussehen. Schweiß und Wasser können Licht streuen, daher verbessern das Abtrocknen von Glas und Haut die Signalqualität.

Hautfarbe, Tattoos und Temperatur

Dunklere Haut reflektiert weniger grünes Licht, daher erhöhen Geräte die Helligkeit und nutzen zusätzliche Wellenlängen. Flächige Tattoos können Licht blockieren, was eine andere Platzierung erfordert. Kälte verengt die Gefäße, senkt die Durchblutung und schwächt die optische Wellenform.

Wie aktiviere ich die Herzfrequenz auf der Smartwatch?

Schritte auf der Apple Watch 11

Auf der Apple Watch 11 öffnen Sie Einstellungen - Gesundheit - Herzfrequenz und stellen sicher, dass Herzfrequenz aktiviert ist. In der Watch App auf dem iPhone gehen Sie zu Meine Uhr - Datenschutz - Herzfrequenz und aktivieren diese. Für Hintergrundmessungen und Fitnessmetriken aktivieren Sie unter Datenschutz das Fitness-Tracking.

Schritte auf der Samsung Galaxy Watch 8

Auf der Galaxy Watch 8 öffnen Sie Einstellungen - Samsung Health - Herzfrequenz und wählen Kontinuierlich messen oder Alle 10 Minuten in Ruhe. In der Galaxy Wearable App öffnen Sie die Gesundheitseinstellungen und erlauben die kontinuierliche Herzfrequenz. Stellen Sie sicher, dass die Uhr als Am Handgelenk erkannt wird, damit Messungen protokolliert werden.

Bewährte Methoden für verlässliche Messwerte

Schnelle Checkliste für Sitz und Nutzung

• Fest, aber nicht zu eng tragen
• Oberhalb des Handgelenkknochens platzieren
• Kurz aufwärmen
• Sensorglas reinigen
• Trainingsprofile verwenden
• Starke Handgelenkbeugung vermeiden
• Kopplung mit Brustgurt in Erwägung ziehen

Ihre Herzfrequenzdaten interpretieren

Ruheherzfrequenz und Trends

Die Ruheherzfrequenz liegt bei Erwachsenen typischerweise bei 50-90 bpm, trainierte Ausdauersportler liegen oft in den 40ern. Mehrwöchige Trends sind aussagekräftiger als Einzelmessungen. Ein plötzlicher Anstieg um 5-10 bpm über mehrere Tage kann auf Krankheit, Ermüdung oder schlechte Erholung hindeuten.

Während des Trainings: Zonen und Alarme

Uhren schätzen Zonen aus altersbasiertem Maximum oder persönlichen VO2max-Annäherungen. Stellen Sie hohe und niedrige Alarme ein, um Überlastung oder Untertraining zu vermeiden. Bei Intervallen ist eine leichte Verzögerung normal, da Algorithmen Spitzen glätten, um Fehlpeaks zu verhindern.

Akkulaufzeit, Komfort und Zubehör

Akkubelastung und Abtastoptionen

Kontinuierliches Monitoring mit höheren Abtastraten verbraucht mehr Energie als periodische Checks. Viele Uhren senken im Ruhezustand den LED-Duty-Cycle und erhöhen ihn während des Trainings. Wenn der Akku kritisch ist, wählen Sie periodische Hintergrundmessungen und starten Sie Workouts manuell.

Armbänder, Sitz und täglicher Komfort

Ein sicheres Band ist der einfachste Weg zu mehr Genauigkeit, besonders bei Läufen mit hoher Kadenz. Wechseln Sie zu einem Sportband für Schweiß und einem weicheren Band für den Alltag. Wenn Sie eine Apple Watch nutzen, verbessern Sie Komfort und Stabilität mit Apple Watch Armbändern und schlankem Apple Watch Zubehör für besseren Sensorkontakt.

Optisch vs. EKG: ergänzende Rollen

Wann EKG-Kurzchecks sinnvoll sind

Optisches PPG eignet sich hervorragend für kontinuierliches Monitoring und Trainingsmetriken. EKG-Kurzchecks klären Rhythmusfragen wie Vorhofflimmern, indem elektrische Aktivität statt Blutfluss gemessen wird. Apple Watch 11 und Galaxy Watch 8 unterstützen schnelle, 30-sekündige Ein-Kanal-EKGs als Momentaufnahme, nicht für den Dauerbetrieb.

Kopplung mit einem Brustgurt

Für intensive Intervalle bieten Brustgurte weiterhin eine Mess-Referenz mit minimalen Bewegungsartefakten. Sowohl Apple Watch 11 als auch Galaxy Watch 8 können für Trainingseinheiten mit externen Sensoren gekoppelt werden. Nutzen Sie dies, wenn jeder Schlag zählt, etwa bei VO2max-Tests oder kurzen Sprints.

Datenverarbeitung, Datenschutz und Sicherheit

Was Ihre Uhr kann und was nicht

Herzfrequenzdaten speisen Metriken wie Kalorien, Trainingsbelastung und Stressschätzungen. Consumer-Wearables sind keine Medizinprodukte und sollten keine Diagnosen stellen. Wenden Sie sich bei Symptomen wie Herzstolpern, Brustschmerzen oder Schwindel immer an eine Ärztin oder einen Arzt.

Berechtigungen und Freigaben

Steuern Sie in den Einstellungen von Health oder Samsung Health, welche Apps Ihre Herzdaten sehen. Exportieren Sie Zusammenfassungen für Trainer, während Sie Rohdaten bei Bedarf privat halten. Sichern Sie Ihre Profile, damit langfristige Trends Gerätewechsel überstehen.

Häufig gestellte Fragen

Warum springt meine Herzfrequenz bei lockeren Läufen?

Bewegungsartefakte oder Kadenz-Lock können den Sensor täuschen, besonders bei lockeren Bändern. Ziehen Sie das Band fester und wechseln Sie in den passenden Trainingsmodus. Erwägen Sie für Intervalle oder Trailläufe die Kopplung eines Brustgurts.

Können Tattoos Messungen verhindern?

Dunkle, flächige Tattoos können Licht absorbieren oder streuen. Tragen Sie die Uhr ober- oder unterhalb der tätowierten Stelle. Eine höhere LED-Helligkeit hilft, die Platzierung ist jedoch die beste Lösung.

Ist grünes Licht besser als Infrarot?

Grünes Licht liefert am Handgelenk meist stärkere arterielle Pulssignale. Infrarot ist nützlich für Hintergrundmessungen und zur Stromersparnis. Viele Geräte nutzen beides und wählen adaptiv je nach Bedingungen.

Wie schnell werden Messwerte aktualisiert?

Während Workouts läuft das Sampling oft mit 50-100 Hz, die angezeigten BPM aktualisieren sich alle 1-5 Sekunden. In Ruhe können Hintergrundmessungen alle paar Minuten stattfinden. Plötzliche Spitzen werden geglättet, um Fehlalarme zu vermeiden.

Verschlechtert Schweiß die Genauigkeit?

Schweiß kann Licht streuen und den Sitz lockern. Wischen Sie das Glas ab und ziehen Sie das Band leicht fester. Die meisten Uhren kompensieren automatisch, indem sie bei Bedarf die LED-Leistung erhöhen.

Fazit

Wie funktioniert die Herzfrequenzmessung auf einer Smartwatch?

Ihre Smartwatch leuchtet LEDs in die Haut und misst, wie sich das zurückkehrende Licht mit dem Blutpuls verändert, eine Methode namens PPG. Sie filtert dieses Signal, bestimmt die Schlagzeiten und berechnet BPM, während Bewegungsdaten zur Rauschminderung einfließen. Geräte wie Apple Watch 11 und Galaxy Watch 8 ergänzen dies um EKG-Kurzchecks, die kontinuierliches optisches Tracking sinnvoll abrunden.