مبدأ تشغيل الأجهزة الذكية للساعة الذكية

مبدأ عمل الساعات الذكية ليس معقدًا. ويمكن تبسيط شرحه.

تتمتع الساعات التقليدية، بوصفها منتجات أزياء، بوظائف محدودة نسبيًا. ومع ظهور الساعات الذكية، أصبحت ميزات متنوعة متاحة لتلبية احتياجات المستخدمين، كما أن تصاميمها العصرية تحظى بإعجاب كبير من المستخدمين.

تتفوق الساعات الذكية في تتبع الصحة، وتسجيل التمارين، والتذكيرات اليومية، وغيرها، ما يجعلها منتجًا إلكترونيًا استهلاكيًا كلاسيكيًا موجودًا بشكل شائع في حياة العديد من الأشخاص اليوم.

أولًا: كيف تعمل الساعات الذكية

الساعة الذكية هي نظام يدمج بين العتاد والبرمجيات. وتعتمد بشكل أساسي على أجهزة استشعار متنوعة لجمع بيانات نشاط المستخدم والبيانات الفسيولوجية، وتستخدم تقنيات الاتصال اللاسلكي للاتصال بالهواتف الذكية أو الأجهزة الأخرى لمزامنة الإشعارات وإرسالها مثل الرسائل والبريد الإلكتروني والمكالمات. وفي الوقت نفسه، توفر خدمات متنوعة مثل إدارة الصحة، وتتبع التمارين، والدفع.

مبدأ عمل الساعة الذكية يتضمن مكونات وتكنولوجيات متعددة ：

1. المكونات المادية

الشريحة الرئيسية: المسؤولة عن معالجة جميع العمليات. تستخدم عادةً معالجات بمعمارية ARM، والمعروفة بقدرتها العالية على الحوسبة واستهلاكها المنخفض للطاقة.

الشاشة: تستخدم شاشات عرض الكريستال السائل (LCD) أو شاشات الصمام العضوي الباعث للضوء (OLED) لعرض المعلومات.

البطارية: تستخدم عادةً بطاريات ليثيوم أيون أو بطاريات بوليمر الليثيوم، مما يوفر عمرًا أطول للبطارية.

أجهزة الاستشعار: تشمل مقاييس التسارع، والجيروسكوبات، وأجهزة قياس معدل ضربات القلب، إلخ، وتُستخدم لجمع البيانات حول حركة المستخدم، والنوم، ومعدل ضربات القلب، إلخ.

وحدة الاتصال: تمكن من إرسال البيانات والاتصال بالهواتف أو الأجهزة الأخرى، وعادةً ما تكون عبر وحدة بلوتوث.

أجهزة مادية أخرى: قد تشمل مكبرات صوت، وسماعات ميكروفون، وشرائح NFC، إلخ، لدعم وظائف مثل إجراء المكالمات والدفع.

2. الدعم البرمجي

نظام التشغيل: مثل Android Wear (المعروفة الآن باسم Wear OS)، وwatchOS، إلخ، والتي تم تحسينها لتناسب خصائص الساعات الذكية.

التطبيقات: التطبيقات المثبتة على الساعة لمراقبة الصحة، الرسائل، تذكير التقويم، إلخ. تحصل هذه التطبيقات على البيانات عبر الرقاقة الرئيسية وأجهزة الاستشعار، ثم تقوم بعرضها أو تنبيه المستخدم بها أو معالجتها وفقًا لذلك على الساعة.

مزامنة البيانات: يمكن مزامنة البيانات بين الساعة الذكية والهاتف، مما يسمح للمستخدمين بعرض الجداول الزمنية والإشعارات وغيرها مباشرة على الساعة.

التفاعل مع المستخدم: يوفر طرقًا مختلفة للتفاعل مع المستخدم مثل الشاشات التي تعمل باللمس والأزرار المادية، مما يمكن المستخدم من تشغيل الساعة، تصفح الواجهة والتطبيقات، والتفاعل مع الجهاز.

3. نظرة عامة على مبدأ العمل

جمع البيانات: تقوم أجهزة الاستشعار المدمجة بجمع بيانات المستخدم مثل الحركة والنوم ومعدل ضربات القلب.

معالجة البيانات: تقوم الرقاقة الرئيسية بمعالجة وتحليل البيانات المجمعة لدعم تشغيل التطبيقات المختلفة.

عرض المعلومات: يتم عرض المعلومات المعالجة على شاشة الساعة ليتمكن المستخدم من رؤيتها.

نقل البيانات: يتم إرسال البيانات والتواصل مع الهواتف أو الأجهزة الأخرى عبر وحدة البلوتوث، لتحقيق الاتصال المتبادل بين الساعة والهاتف.

وحدة جمع البيانات مع أجهزة استشعار مدمجة يمكنها الحصول على بيانات حركة المستخدم، وبيانات الصحة، وغيرها، بشكل فوري. تقوم وحدة معالجة البيانات بمعالجة وحساب البيانات التي تجمعها أجهزة الاستشعار. وبدعم من الخوارزميات والنماذج، تقوم بتحويل البيانات الأولية إلى معلومات مفيدة. تعرض شاشة عرض البيانات البيانات المعالجة للمستخدم في شكل رسومي أو نصي. يمكن للمستخدم التفاعل من خلال عمليات مثل الشاشة التي تعمل باللمس أو التاج، واختيار وظائف مختلفة أو عرض معلومات مختلفة. يمكن للوحدة المدمجة للتواصل الاتصال بالهواتف أو الأجهزة الأخرى، ونقل البيانات عبر البلوتوث أو الواي فاي. وتستخدم وحدة التزويد بالطاقة في الغالب بطاريات ليثيوم قابلة لإعادة الشحن لتوفير الطاقة.

باختصار، تحقق الساعات الذكية وظائف متنوعة وتوفر تجربة تشغيل مريحة من خلال التكامل بين العتاد والبرمجيات. ومع التقدم المستمر والابتكار التكنولوجي، ستزداد وظائف الساعات الذكية ثراءً ودقة، مما يوفر للمستخدمين تجربة حياة أكثر ذكاءً وراحة.

ثانيًا. البنية الداخلية للساعات الذكية

تتكون الساعة الذكية من وحدة جمع البيانات، ووحدة معالجة البيانات، ووحدة عرض البيانات، ووحدة نقل البيانات، ووحدة الطاقة، ووحدة الاتصال، إلخ.

تشمل المكونات العتادية:

المعالج: هذا هو المكون الأساسي، المسؤول عن تشغيل مختلف وظائف الساعة والتطبيقات، ويضمن التشغيل الطبيعي.

الذاكرة: تُستخدم لتخزين البيانات الشخصية للمستخدم، والتطبيقات، وملفات النظام، إلخ.

نظام التشغيل: وهو المنصة البرمجية، المسؤولة عن إدارة ومراقبة العتاد، وتثبيت التطبيقات وتشغيلها، ومعالجة التفاعل مع الواجهة، إلخ.

شاشة العرض: تستخدم عادةً شاشات LCD أو OLED لعرض الوقت، والمعلومات، وبيانات التمرين، إلخ.

يتم تهيئة قسم العرض بدائرة قيادة LED ودائرة زيادة الجهد لتشغيل والتحكم في الشاشة.

مزوّد بمستشعرات متنوعة مدمجة مثل مقاييس التسارع، ومستشعرات الدوران، ومستشعرات معدل ضربات القلب.

تحتوي على وحدات اتصال مدمجة مثل بلوتوث وواي فاي تمكن من الاتصال بالهواتف أو الأجهزة الأخرى، لتحقيق نقل البيانات ومشاركتها.

وحدة البطارية: تشمل لوحة دارة حماية (PCB) مسؤولة عن حماية البطارية من الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والتيار الزائد، إلخ.

رقاقة إدارة شحن البطارية تتحكم بشكل مستقل في عمليتي الشحن والتفريغ، وتمكّن من تحويل الجهد العكسي ووظائف الحماية.

بالنسبة لمنتجات الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية، تكون متطلبات التطبيق للمكونات منخفضة الاستهلاك للطاقة، ومستقرة، وصغيرة الحجم، وآمنة، وفعالة من حيث استهلاك الطاقة. ويلزم تصميم منتجات المكونات المنفصلة لتكون أكثر إحكاما، وقوة، وذكاءً لتلبية متطلبات العملاء في مجال الأجهزة القابلة للارتداء الذكية.