無線遙控燈大拆解

智能家居自動化目前非常熱門,不少設備都已經向智能化發展,例如智能溫控、智能吐司機、智能冰箱都可以實現無線控制。接下來拆解一個無線遙控燈的過程:

首先需要一個螺旋口的LED燈泡,之所以使用螺旋口的目的是安全性,理論上即使在通電情況下觸摸燈體也不會發生觸電,除非碰到了螺旋口頂端的接觸點。在本文中選擇的是宜家的一款燈泡:

考慮到燈泡本身很難被拆開,一開始打算去掉燈罩,卻發現LED電路板被2顆螺絲固定在控制板上,因此決定從螺旋口處打開。打開後露出了電線和電路板模塊。

拆掉外面的外殼後,拆解工作差點無法進行下去,因為裡面還有一層橡膠樹脂填充層,好在只有足夠耐心可以用螺絲刀慢慢取下。這層橡膠具體使用何種材料不敢確定,作用是防止電流的擾流。

在經過20分鐘的痛苦剝離後,那層樹脂材料總算被清除了,露出了燈的內部電路板。有趣的是,在樹脂材料上還留有電路板元件的凹陷痕迹。

燈具的硬體主要由一個需要供電的2.4G無線模塊組成的電路板,除此之外在PCB板的頂部和底部還有不少突出的部件。以下是幾個證據證明PCB板上的這個模塊就是一個無線系統:首先PCB板上突出的天線;其次使用了金屬殼,只有在電磁環境中才會使用,一般的電路不需要使用金屬殼來保證正常工作,因此可以證明該模塊發射的電磁波都被接收而不會影響其他的電路工作;第三,無線模塊通常在邊緣都有切孔痕迹,可以用於對接類似I2C或UART的通用輸入輸出(GPIO)工業標準介面。

電路板的背面可以看到無線模塊是通過焊接到PCB板上的一塊特定區域來固定無線模塊,這麼做有優點也有缺點,優點是整塊PCB板的體積得到有效控制,可以嵌入燈泡內,不會讓燈泡的體積過大;缺點是犧牲了板載的結構完整性,使得PCB板上的無線模塊很容易受到外力導致連接或觸點破裂,這也許就是為什麼要把整塊PCB板用樹脂包裹起來的原因。

整個無線模塊拆卸後沒有獨立的零件編碼,這點令人失望。因此這個無線無線模塊本身並不是完整無線板塊,而是將電路板和幾個零部件組合而成,金屬物質很容易剝離後露出所有的元件。由於完整的無線模塊需要受到CE或FCC的認證,因此價格遠比在單獨的集成電路板上組裝的無線模塊貴得多。所以廠家為了節約昂貴的認證和測試費用,更傾向於在現有的集成電路板上加裝無線模塊,這樣的無線模塊雖然電磁輻射稍大但仍在可接受範圍內,價格也便宜得多。

集成電路的核心是由Silicon Labs生產的Mighty Gecko多協議無線單片機晶元EFR32MG,可以支持2.4GHz/434MHz無線網路、ARM Cortex M4晶元、定時器, UART,I2C,ADC,DAC,計數器等。

遙控器

這款燈的遙控器設計非常簡約、高雅,包括亮度控制、顏色切換和開關。遙控器可以固定在任何想要固定的地方。以下是將遙控器拆開後的內部結構圖:

由於遙控器內部結構沒有螺絲或其他固定物,因此很難拆開,在使用一些暴力拆解後,去除了PCB板才能看到裡面的設計,由一個小型金屬觸摸開關來觸發。PCB板的正面有電磁設備的針腳,那些電源層附近密密麻麻的針腳是用來在通電時,在板載電路周圍形成強大的法拉第籠,防止泄漏的電磁輻射干擾周圍的電子設備。

PCB板的背面有無線模塊、電池倉和其他一些組件,主要用於晶元去耦降噪、電子穩壓、靜電放電保護和其他一些模擬電路功能組件。這個無線遙控器板在天線周圍卻沒有額外的層用來吸收電磁輻射,這對於一個無線模塊來說非常不利。

去除遙控器上無線模塊的金屬片確認了核心模塊就是廉價的EFR32MG。

總結

或許這個燈還不算是物聯網設備,但是可以看出無線控制系統廣泛應用。智能家居還處於初級階段,目前幾個無線協議都試圖成為該領域的主流工業標準,到底鹿死誰手還難下定論。

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