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无线遥控灯大拆解

 flyk0tcfb46p9f 2018-03-12

智能家居自动化目前非常热门,不少设备都已经向智能化发展,例如智能温控、智能吐司机、智能冰箱都可以实现无线控制。接下来拆解一个无线遥控灯的过程:

首先需要一个螺旋口的LED灯泡,之所以使用螺旋口的目的是安全性,理论上即使在通电情况下触摸灯体也不会发生触电,除非碰到了螺旋口顶端的接触点。在本文中选择的是宜家的一款灯泡:

考虑到灯泡本身很难被拆开,一开始打算去掉灯罩,却发现LED电路板被2颗螺丝固定在控制板上,因此决定从螺旋口处打开。打开后露出了电线和电路板模块。

拆掉外面的外壳后,拆解工作差点无法进行下去,因为里面还有一层橡胶树脂填充层,好在只有足够耐心可以用螺丝刀慢慢取下。这层橡胶具体使用何种材料不敢确定,作用是防止电流的扰流。

在经过20分钟的痛苦剥离后,那层树脂材料总算被清除了,露出了灯的内部电路板。有趣的是,在树脂材料上还留有电路板元件的凹陷痕迹。

灯具的硬件主要由一个需要供电的2.4G无线模块组成的电路板,除此之外在PCB板的顶部和底部还有不少突出的部件。以下是几个证据证明PCB板上的这个模块就是一个无线系统:首先PCB板上突出的天线;其次使用了金属壳,只有在电磁环境中才会使用,一般的电路不需要使用金属壳来保证正常工作,因此可以证明该模块发射的电磁波都被接收而不会影响其他的电路工作;第三,无线模块通常在边缘都有切孔痕迹,可以用于对接类似I2C或UART的通用输入输出(GPIO)工业标准接口。

电路板的背面可以看到无线模块是通过焊接到PCB板上的一块特定区域来固定无线模块,这么做有优点也有缺点,优点是整块PCB板的体积得到有效控制,可以嵌入灯泡内,不会让灯泡的体积过大;缺点是牺牲了板载的结构完整性,使得PCB板上的无线模块很容易受到外力导致连接或触点破裂,这也许就是为什么要把整块PCB板用树脂包裹起来的原因。

整个无线模块拆卸后没有独立的零件编码,这点令人失望。因此这个无线无线模块本身并不是完整无线板块,而是将电路板和几个零部件组合而成,金属物质很容易剥离后露出所有的元件。由于完整的无线模块需要受到CE或FCC的认证,因此价格远比在单独的集成电路板上组装的无线模块贵得多。所以厂家为了节约昂贵的认证和测试费用,更倾向于在现有的集成电路板上加装无线模块,这样的无线模块虽然电磁辐射稍大但仍在可接受范围内,价格也便宜得多。

集成电路的核心是由Silicon Labs生产的Mighty Gecko多协议无线单片机芯片EFR32MG,可以支持2.4GHz/434MHz无线网络、ARM Cortex M4芯片、定时器, UART,I2C,ADC,DAC,计数器等。

遥控器

这款灯的遥控器设计非常简约、高雅,包括亮度控制、颜色切换和开关。遥控器可以固定在任何想要固定的地方。以下是将遥控器拆开后的内部结构图:

由于遥控器内部结构没有螺丝或其他固定物,因此很难拆开,在使用一些暴力拆解后,去除了PCB板才能看到里面的设计,由一个小型金属触摸开关来触发。PCB板的正面有电磁设备的针脚,那些电源层附近密密麻麻的针脚是用来在通电时,在板载电路周围形成强大的法拉第笼,防止泄漏的电磁辐射干扰周围的电子设备。

PCB板的背面有无线模块、电池仓和其他一些组件,主要用于芯片去耦降噪、电子稳压、静电放电保护和其他一些模拟电路功能组件。这个无线遥控器板在天线周围却没有额外的层用来吸收电磁辐射,这对于一个无线模块来说非常不利。

去除遥控器上无线模块的金属片确认了核心模块就是廉价的EFR32MG。

总结

或许这个灯还不算是物联网设备,但是可以看出无线控制系统广泛应用。智能家居还处于初级阶段,目前几个无线协议都试图成为该领域的主流工业标准,到底鹿死谁手还难下定论。

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