در دنیای فناوری های پوشیدنی، ساعت های هوشمند به دلیل ترکیبی از عملکرد، سبک و نوآوری، محبوبیت زیادی به دست آورده اند. از ردیابی تناسب اندام گرفته تا دریافت اعلان‌ها و کنترل دستگاه‌های هوشمند، ساعت‌های هوشمند ویژگی‌های زیادی را در یک طراحی جمع‌وجور گنجانده‌اند.
اما این دستگاه های با تکنولوژی بالا چگونه ساخته می شوند؟ در این مقاله، فرآیند ساخت ساعت هوشمند از طراحی تا تولید، را بررسی خواهیم کرد و مهندسی پیچیده‌ای را که به آنها قدرت می‌دهد، بررسی خواهیم کرد.
مفهوم ساعت های هوشمند
ساعت‌های هوشمند ابزارهای پوشیدنی هستند که قابلیت‌های تلفن هوشمند و ردیاب تناسب اندام را با راحتی یک ساعت مچی ادغام می‌کنند. آنها می توانند سلامت شما را زیر نظر بگیرند، فعالیت های بدنی شما را ردیابی کنند، اعلان ها را نمایش دهند، موسیقی را کنترل کنند و حتی به شما اجازه برقراری تماس و ارسال پیامک را بدهند. با گذشت زمان، ساعت‌های هوشمند با حسگرهای بهبودیافته، نمایشگرهای بهتر و عمر باتری طولانی‌تر پیچیده‌تر شده‌اند.
برای درک چگونگی ساخت ساعت هوشمند، ضروری است که دستگاه را به اجزای اصلی آن تقسیم کنید: نمایشگر، حسگرها، پردازنده، باتری، ماژول های اتصال و محفظه. هر قسمت به عملکرد کلی دستگاه کمک می کند و ایجاد یک ساعت هوشمند شامل ادغام زمینه های مختلف مهندسی مانند الکترونیک، نرم افزار و علم مواد است.
اجزای کلیدی یک ساعت هوشمند
بیایید به اجزای اصلی یک ساعت هوشمند و عملکرد آنها نگاه کنیم:
صفحه نمایش: اکثر ساعت های هوشمند از صفحه نمایش OLED (دیود ساطع کننده نور ارگانیک) یا AMOLED (دیود ساطع نور آلی ماتریس فعال) استفاده می کنند. این نوع نمایشگرها کنتراست بالا، رنگ‌های زنده و بازده انرژی را ارائه می‌دهند که برای دستگاه‌هایی با ظرفیت باتری محدود ضروری است. نمایشگر اغلب به لمس حساس است و به کاربران اجازه می دهد با برنامه ها و اعلان ها تعامل داشته باشند.
پردازنده: «مغز» ساعت هوشمند پردازنده است، یک سیستم روی یک تراشه (SoC) که تمام عملکردهای دستگاه را کنترل می کند. پردازنده‌های مدرن به گونه‌ای طراحی شده‌اند که انرژی بسیار کارآمدی داشته باشند و در عین حال توان کافی برای کارهایی مانند ردیابی تناسب اندام، استفاده از برنامه و ارتباطات را فراهم می‌کنند.
حسگرها: ساعت های هوشمند مجهز به چندین حسگر هستند که معیارهای مختلف را ردیابی می کنند. حسگرهای رایج شامل شتاب‌سنج (برای ردیابی حرکت)، ژیروسکوپ (برای تشخیص چرخش)، مانیتور ضربان قلب، GPS (برای ردیابی مکان)، و گاهی اوقات حتی ویژگی‌های پیشرفته مانند الکتروکاردیوگرام (ECG) و مانیتور اکسیژن خون هستند.
باتری: ساعت های هوشمند از باتری های لیتیوم یونی یا لیتیوم پلیمری قابل شارژ استفاده می کنند. با توجه به اندازه کوچک دستگاه، ظرفیت باتری محدود است که بهره وری انرژی را بسیار مهم می کند. برخی از مدل ها از شارژ بی سیم یا شارژ سریع نیز پشتیبانی می کنند تا راحتی کاربر را افزایش دهند.
ماژول‌های اتصال: بلوتوث، وای‌فای، NFC (ارتباطات میدان نزدیک)، و گاهی اوقات قابلیت‌های سلولی (4G یا 5G) در ساعت هوشمند گنجانده شده است که به آن امکان می‌دهد با تلفن‌های هوشمند همگام‌سازی شود، موسیقی پخش جریانی کند، تماس برقرار کند و سایر موارد متصل را انجام دهد. وظایف
محفظه و بند: پوشش خارجی که اغلب از موادی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم یا پلاستیک ساخته شده است، از اجزای داخلی محافظت می کند. بند را می توان از مواد مختلفی از جمله لاستیک، سیلیکون، چرم یا فلز ساخت. برخی از ساعت های هوشمند نیز به گونه ای طراحی شده اند که در برابر آب یا ضد آب باشند.
فرآیند تولید ساعت هوشمند
ساعت های هوشمند با استفاده از فرآیند بسیار پیچیده ای ساخته می شوند که چندین رشته مهندسی را ادغام می کند. در اینجا مروری بر فرآیند تولید است:
الف طراحی و نمونه سازی
فرآیند تولید ساعت هوشمند با طراحی و نمونه سازی آغاز می شود. طراحان برای ایجاد طرحی از دستگاه با تمرکز بر زیبایی شناسی، عملکرد و تجربه کاربری با مهندسان همکاری می کنند. ابزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) برای ایجاد مدل های سه بعدی از ساعت هوشمند استفاده می شود. در این مرحله، تیم های طراحی قرار دادن اجزایی مانند نمایشگر، باتری، سنسورها و پردازنده را نیز برنامه ریزی می کنند.
نمونه های اولیه با استفاده از تکنیک های نمونه سازی سریع مانند چاپ سه بعدی برای آزمایش طراحی فیزیکی و تناسب اجزا ایجاد می شوند. مهندسان نمونه های اولیه را ارزیابی می کنند تا اطمینان حاصل کنند که استانداردهای عملکرد، قابلیت استفاده و دوام را برآورده می کنند.
ب انتخاب مولفه و منبع یابی
مرحله بعدی انتخاب و منبع یابی اجزای لازم است. تولیدکنندگان نمایشگرها، حسگرها، پردازنده ها، باتری ها و سایر قطعات با کیفیت بالا را از تامین کنندگان مختلف تهیه می کنند. ساعت‌های هوشمند به مهندسی دقیق نیاز دارند، بنابراین قطعات باید مشخصات سخت‌گیرانه‌ای را برای اندازه، کارایی انرژی و قابلیت اطمینان داشته باشند.
پنل‌های نمایشگر، پردازنده‌ها (اغلب توسط شرکت‌هایی مانند کوالکام یا اپل ساخته می‌شوند) و سنسورها برای سازگاری با نرم‌افزار و سیستم کلی ساعت هوشمند آزمایش می‌شوند. ماژول های اتصال مانند بلوتوث و وای فای نیز در این مرحله یکپارچه می شوند تا اطمینان حاصل شود که ساعت هوشمند می تواند به راحتی با گوشی های هوشمند و دستگاه های دیگر ارتباط برقرار کند.
ج مجمع هیئت مدیره مدار
پردازنده، سنسورها، ماژول‌های اتصال و سایر اجزای الکترونیکی در این مرحله بر روی برد مدار نصب می‌شوند. برد مدار که به عنوان برد مدار چاپی (PCB) نیز شناخته می شود، هاب مرکزی است که تمام سیگنال های الکترونیکی از آن عبور می کنند. فناوری نصب سطحی (SMT) معمولاً برای لحیم کردن قطعات بر روی PCB با دقت استفاده می شود.
هنگامی که PCB مونتاژ شد، برای اطمینان از اینکه همه اجزا به درستی کار می کنند و می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، به شدت آزمایش می شود. این تست‌ها همچنین بررسی می‌کنند که پردازنده به طور موثر سنسورها و نمایشگر را کنترل می‌کند.
د یکپارچه سازی نمایشگر
صفحه نمایش ساعت هوشمند یکی از مهم ترین عناصر آن است و ادغام آن در دستگاه نیاز به دقت دارد. صفحه نمایش های OLED یا AMOLED با دقت روی بدنه نصب می شوند و مهندسان اطمینان حاصل می کنند که حساسیت لمسی پاسخگو است. صفحه نمایش به PCB متصل است و به پردازنده اجازه می دهد خروجی خود را کنترل کند و وظایفی مانند ورودی لمسی و نمایش اعلان را مدیریت کند.
ه. مونتاژ و پوشش
پس از نصب و آزمایش تمام اجزای داخلی، ساعت هوشمند مونتاژ می شود. باتری در داخل بدنه در کنار برد مدار قرار می گیرد و حسگرها در مناطقی قرار می گیرند که می توانند داده های کاربر را اندازه گیری کنند (به عنوان مثال، نمایشگرهای ضربان قلب در پشت ساعت قرار می گیرند تا تماس با پوست را حفظ کنند).
پوشش بیرونی و بند برای محافظت از اجزای داخلی و ارائه یک طراحی شیک و راحت اضافه شده است. تولیدکنندگان اغلب بر روی مقاوم ساختن بدنه در برابر آب تمرکز می کنند، به خصوص اگر ساعت هوشمند برای تناسب اندام یا استفاده در فضای باز طراحی شده باشد.
نصب و کالیبراسیون نرم افزار
مرحله بعدی شامل نصب سیستم عامل (OS) و برنامه های کاربردی ساعت هوشمند است. اکثر ساعت های هوشمند یا سیستم عامل های اختصاصی یا پلتفرم های محبوبی مانند Wear OS by Google را اجرا می کنند. این سیستم عامل به کاربران اجازه می دهد تا با دستگاه تعامل داشته باشند، آن را با گوشی هوشمند خود همگام کنند و برنامه ها را کنترل کنند.
سنسورها نیز در این مرحله کالیبره می شوند تا از ردیابی دقیق معیارهای سلامت و تناسب اندام اطمینان حاصل شود. مهندسان آزمایش هایی را برای بررسی درستی عملکرد مانیتور ضربان قلب، GPS و سایر حسگرها در شرایط مختلف انجام می دهند.
تست و کنترل کیفیت
هر ساعت هوشمند قبل از اینکه به بازار برسد تحت آزمایشات گسترده ای قرار می گیرد. این شامل تست‌های عملکرد پردازنده، بررسی اتصال، تایید مقاومت در برابر آب و تست رابط کاربری است. تست های دوام تضمین می کند که دستگاه می تواند در برابر سایش و پارگی روزمره مقاومت کند.
ساعت بسته بندی و توزیع
هنگامی که ساعت هوشمند از کنترل کیفیت عبور کرد، با لوازم جانبی مانند کابل های شارژ و دستورالعمل ها بسته بندی می شود. از آنجا به خرده فروشان یا مستقیماً برای مشتریان ارسال می شود.
روندهای آینده در تولید ساعت هوشمند
با ادامه پیشرفت فناوری، سازندگان ساعت های هوشمند به دنبال ترکیب سنسورهای پیشرفته تر، فناوری باتری بهتر و نمایشگرهای بهبود یافته هستند. ویژگی‌هایی مانند نمایشگرهای منعطف، شارژ خورشیدی، و نظارت بر سلامت بهبود یافته (مانند نظارت غیرتهاجمی قند) احتمالاً در مدل‌های آینده ظاهر خواهند شد.
نتیجه گیری
فرآیند ساخت ساعت هوشمند ترکیبی از هنر، مهندسی و نوآوری است. از طراحی و انتخاب اجزا گرفته تا مونتاژ و آزمایش، هر مرحله در ایجاد دستگاهی که هم کاربردی و هم شیک باشد، بسیار مهم است. با پیشرفت های سریع در فناوری، آینده ساعت های هوشمند نوید پیشرفت های هیجان انگیزتری را می دهد.
