УСТРОЙСТВО ВВОДА И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОД ВОДОЙ
INFORMATION INPUT AND DISPLAY DEVICE FOR USE UNDER WATER

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изобретение в общем относится к устройствам ввода и отображения информации. Более конкретно, настоящее изобретение направлено на создание устройства ввода и отображения информации под водой, которое может быть использовано под водой для осуществления различных записей: текстов, рисунков, изображений визуально воспринимаемой информации.
При ведении подводной деятельности у дайверов зачастую возникает необходимость в осуществлении записей (например, записать профиль погружения, параметры и условия погружения), рисовании (например, схемы места погружения), а также обмена информацией (сообщениями) с другими дайверами.
Для этих целей обычно используют пластиковые планшеты (слейты), имеющие рабочую поверхность для нанесения заметок и рисования карандашом, и такие устройства обычно именуются «слейт (англ. - slate), грифельная доска) дайверский». Они могут иметь рабочую поверхность из пластика и графитовый карандаш.
Однако, стирание записанной информации может занять много времени, поскольку осуществляется за счет многократного воздействия на рабочую поверхность слейта трением. Кроме того, после многократного использования на рабочей поверхности неизбежно остаются следы, которые снижают качество последующих записей. Также, стержень карандаша может сломаться, что сделает невозможным продолжать записывать информацию под водой и может повлиять на качество погружения и его безопасность.
Известно также выполнение подобного устройства с перематываемой пластиковой лентой, образующей меняющиеся части в окне экрана, пат. США 7264477 публ. 2007 г. Данное устройство является полностью механическим и не содержит элементов планшетного компьютера со всеми, вытекающими из этого последствиями.
Также дайверами могут использоваться магнитные планшеты (слейты), например, https://scubares.com/innovative-scuba-concepts-quest-underwater-slate-is-magnetic-erasable/. Неудобством использования магнитных планшетов являются их размеры, вес, а также слишком большая и нерегулируемая толщина линий (вне зависимости от силы нажатия на стилус). Нередко, при многократном использовании такого планшета на экране образуются остатки магнитного порошка, которые снижают качество воспроизводимой информации. Также, при утере специального, стилуса-карандаша, исчезает возможность продолжать использовать устройство. При погружении на глубину более 10 метров качество записей на таком устройстве существенно снижается и линии становятся практически невидимыми.
Известно электронное мобильное устройство для записи под водой по патенту США 5956291 публ. 1999 г., в котором раскрыто устройство, содержащее водонепроницаемый корпус, встроенный подводный компьютер, цифровую камеру, локатор судов, систему воспроизведения звука, экран, цифровую электромагнитную ручку, модуль беспроводной передачи информации на другие устройства. При этом электромагнитная ручка соединена с устройством проводом посредством штепсельного соединения. Введение информации осуществляется не за счет давления на рабочую поверхность экрана, а за счет использования цифровой электромагнитной ручки с последующей обработкой цифрового сигнала и преобразования его в изображения, демонстрируемые на экране.
Недостатком данного технического решения является сложный процесс производства, включающий установку большого количества компонентов, повышенный расход питания за счет использования подсвечиваемого экрана, микропроцессоров и цифровой электромагнитной ручки, наличие внешнего источника питания, располагаемого на грузовом поясе дайвера, соединение цифровой электромагнитной ручки с корпусом. Причем, при повреждении или утрате такой ручки введение информации становится невозможным. Кроме того, использование металлических элементов, дополнительных модулей, внешнего источника питания и стеклянного экрана приводит к существенному увеличению веса устройства и его стоимости.
Также известно техническое решение по опубликованной патентной заявке США 2005/0110765, публ. 2005 г., в котором раскрыто устройство аналогичного назначения и принципа использования, содержащее водонепроницаемый корпус, подводный компьютер, жидкокристаллический экран, содержащий пишущую (рабочую) поверхность, выполненную по всей площади экрана или как часть экрана, и электронный узел, автоматически регулирующий расстояние от верхнего слоя пишущей поверхности до стеклянного экрана в зависимости от давления. При этом расстояние между верхним слоем пишущей поверхности и экраном составляет не более 0,005 дюймов (0,013 см). Недостатком данного решения является необходимость использования электронного узла, регулирующего давление водяного столба при погружении на глубину, оказываемого на стеклянный экран, и датчика давления, что существенно усложняет процесс производства и увеличивает конечную стоимость устройства. Кроме того, наличие встроенного подводного компьютера в данном устройстве во многих случаях представляется избыточным, поскольку большинство дайверов пользуются отдельными индивидуальными подводными компьютерами, а его наличие в рассматриваемом устройстве существенно увеличивает его вес, что делает использование устройства именно для осуществления записей под водой неудобным. Также, совершенно очевидно, что большое количество дополнительных компонентов неизбежно приводит к, повышению расхода энергии.
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является техническое решение по опубликованной патентной заявке США US 2016/0313769, в которой приводится описание устройства, содержащего жидкокристаллический экран, помещенный в запечатывающую структуру. При этом в данном устройстве экран и электронные компоненты полностью защищены запечатывающей структурой, которая содержит прозрачную часть (окно) для визуального доступа к информации на экране. Концепция данного технического решения направлена на создание улучшенной изоляции всех внутренних деталей устройства от водной среды и даже рекомендуется делать двойное или многократное запечатывание для наилучшей защиты элементов, в том числе экрана внутри. При этом согласно описанию, ввод информации осуществляется через аудио вход. Других способов ввода информации не раскрыто. Недостатком данного технического решения является снижение контрастности экрана, за счет добавления слоя запечатывающей структуры (окно), а также отсутствие возможности ввода информации путем непосредственного воздействия стилусом на экран.
Таким образом, существует потребность в создании простого и надежного устройства ввода и отображения информации для использования под водой, в котором не было бы необходимости регулирования давления, воздействующего на рабочую поверхность экрана при изменении глубины погружения, не было бы необходимости использования дополнительных электронных узлов, включая специальный электронный стилус, а также обеспечивался бы низкий расход энергии.
Также существует потребность в создании такого устройства ввода и отображения информации для использования под водой в котором рабочий экран обеспечивал бы ввод информации стилусом, и с большим количеством циклов стирания, а также регулированием толщины линии в зависимости от силы нажатия стилусом на экран.
При этом необходимо обеспечить максимально простое и удобное стирание информации с экрана.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача создания простого устройства ввода и отображения информации для использования под водой, в котором за счет использования холестерического жидкокристаллического экрана возможно вводить информацию под водой путем непосредственного воздействия на экран. Дополнительно к этой решается задача по обеспечению возможности быстрого и удобного стирания информации с экрана за счет применения датчика холла или геркона вместо кнопки управления.
Технический результат изобретения состоит в том, что удалось успешно использовать для ввода и отображения информации под водой известные холестерические жидкокристаллические экраны за счет помещения их в водонепроницаемый корпус, имеющий открытую часть, в которую герметичным образом устанавливается холестерический жидкокристаллический экран, верхний слой которого контактирует с водой. Еще одним результатом является обеспечение возможности стирания информации с экрана за счет использования датчика холла или геркона, приводимых в действие магнитом, размещенного, например, непосредственно в стилусе.
Данные задачи решаются посредством устройства ввода и отображения информации для использования под водой, содержащего холестерический жидкокристаллический экран, причем экран и электронные компоненты, содержащие датчик холла или геркон, изолированы от воды с обеспечением возможности контакта с водой по меньшей мере части верхнего слоя экрана, а функция стирания активируется путем воздействия магнитом на датчик холла или геркон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
С пониманием того, что сопроводительные чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения, и поэтому не рассматриваются, как ограничивающие объем его защиты, изобретение будет описано и разъяснено с дополнительной конкретизацией и подробностями, с использованием сопроводительных чертежей, на которых:
На Фиг. 1 показан общий вид со стороны экрана устройства ввода и отображения информации под водой согласно изобретению в собранном виде.
На Фиг. 2 - вид устройства сзади, включая заднюю часть корпуса.
На Фиг. 3 - показана часть стилуса, содержащего магнит.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 изображен общий вид устройства ввода и отображения информации под водой в собранном виде со стороны экрана 2. На чертеже показан корпус 1 с передней частью 5 корпуса 1.
Как было показано при описании устройств, относящихся к предшествующему уровню техники, основной проблемой являлось отсутствие возможности использования под водой экранов с непосредственным контактом поверхности экрана с водой.
Были осуществлены многочисленные попытки найти подходящее устройство, в котором экран оставался бы работоспособным при непосредственном контакте воды с поверхностью экрана.
Совершенно неожиданно было обнаружено, что работоспособным при использовании под водой на глубине как минимум до 40 метров может оставаться холестерический жидкокристаллический экран, который, однако ранее никогда не использовался под водой при непосредственном контакте экрана с водой.
Обязательным условием использования подобных устройств под водой является обеспечение их полной герметичности от попадания внутрь воды и воздуха, и таким образом защиты внутренних элементов устройства от воздействия давления окружающей среды.
При попадании воздуха или воды внутрь устройства по существу невозможно будет осуществлять ввод информации посредством оказания воздействия на экран, например, стилусом, под водой ввиду наличия полостей, заполненных воздухом и/или проникновением воды, в том числе между пластинами экрана, что приведет к замыканию электрических контактов устройства и выходу из строя экрана, при увеличении глубины, увеличивается давление воздуха в полостях, что приводит, помимо прочего, к деформации экрана, а также нередко корпуса. Уникальные свойства холестерических экранов позволяют использовать их под водой, при непосредственном контакте верхнего слоя экрана (рабочей поверхности) с водой.
В принципе известны устройства для рисования, основанные на холестерических жидких кристаллах, например, https://myboogieboard.com/pages/products. Данные устройства позволяют вводить информацию, посредством воздействия на экран стилусом или иным твердым предметом, в том числе ногтем. Однако, никто ранее также не предпринимал попытки использовать такие устройства под водой, тем более при непосредственном контакте экрана с водой.
Данное устройство содержит корпус, жидкокристаллический экран и электронные компоненты, включая электронную печатную плату и элемент питания, электрически соединенные с экраном, и стилус. Устройство работает благодаря уникальному свойству холестерических жидких кристаллов, в которых кристаллы текут с различными скоростями, в зависимости от направления давления (анизотропный поток). Когда тонкая пленка с холестерическими жидкими кристаллами помещается между двумя листами специализированного пластика, анизотропное течение заставляет молекулы упорядочивать себя, чтобы отражать свет в тех местах, где стилус касается пластикового листа и прогибает его. При этом жидкие кристаллы окружены полимерными колоннами, которые контролируют поток, что обеспечивает превосходную четкость линий. Письменное изображение сохраняется до тех пор, пока не будет стерто нажатием кнопки, активирующей создание электрического поля (создание электрического импульса). При электронном стирании вспышка электрического поля перестраивает молекулы так, чтобы они были менее отражающими.
В предлагаемом устройстве кнопка управления заменена на датчик холла или геркон, что обеспечивает возможность стирания информации путем прикладывания магнита к корпусу в месте расположения датчика холла или геркона.
Ссылочным номером 4 на фиг. 1 обозначено место, для прикладывания магнита, активирующего функцию стирания с экрана нанесенной стилусом 3 информации. В качестве стилуса 3 может использоваться любой твердый предмет, который сможет передавать усилие нажатия на экран, не повреждая его. При этом для удобства использования магнит может быть размещен непосредственно в стилусе.
На фиг. 2 показан вид устройства сзади, включая заднюю крышку 6 корпуса 1, стилус 3 и крышку батарейного отсека 7, содержащую, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо (не показано).
На фиг. 3 показана часть стилуса 3, содержащего магнит 8. При поднесении стилуса к специальному месту для прикладывания магнита 4, активируется функция стирания с экрана 2. Данное исполнение позволяет наиболее удобным и быстрым способом осуществить стирание информации с экрана, без дополнительных манипуляций.
Устройство ввода и отображения информации было испытано при работе под водой на глубине 40 метров при температуре воды +28 градусов. При данных условиях испытаний устройство полностью функционировало на протяжении всего цикла испытаний, состоящих из 10 погружений, длительностью 45-60 минут каждое.
Заявленное устройство ввода и отображения информации под водой является легким по весу, несложным в производстве и удобно для создания и стирания заметок, записей и рисунков под водой, и имеет низкое энергопотребление.