Teardown Tuesday: Беспроводная лампа
В этом Teardown Tuesday мы разберем интеллектуальную лампу Ikea, которую можно контролировать с помощью внешнего пульта.
В наши дни домашняя автоматизация - все это. Наши термостаты, тостеры и холодильники становятся беспроводными и взаимосвязанными.
В этом Teardown Tuesday мы взломаем беспроводную лампу и посмотрим, что делает ее настолько технологичной.
Лампа
Лампа представляет собой светодиодную разновидность с помощью винтового фитинга Edison (жильный разъем находится на наконечнике лампы, а нейтральный разъем - сам винт). Одно из преимуществ винтовой установки Edison заключается в том, что винтовой фитинг на держателе лампы соединен с нейтральным, что означает, что (если это возможно), если система была в режиме реального времени, и кто-то должен был положить руку в держатель лампы, они не будут подвергаться электромутации, если они не будут нажмите пальцем прямо на основание, где находится живой контакт.
Лампа Ikea
Получение доступа к кишкам лампы было очень сложным, учитывая, что лампа спроектирована так, чтобы ее нельзя было разделить (то есть без винтов и формованных деталей). Первая попытка состояла в том, чтобы вырезать пластиковый купол, который находится над светодиодной печатной платой. Это оказалось бессмысленным, поскольку винты, найденные на светодиодной плате, просто держали его на месте против основной платы контроллера. Вторая попытка состояла в том, чтобы с самого начала вырезать винт. После разрезания небольших вдавленных язычков винт оторвался, обнажая проводные разъемы и блок, который содержит электронику, выталкивающую из основного корпуса.
Вырезанная лампа
Проводные соединители, которые контактируют с винтом и живым контактом
Держатель главной цепи и светодиодная печатная плата
Штыревые разъемы, используемые для контакта со светодиодной панелью
Это отключение почти прекратилось, когда основная монтажная плата была удалена из корпуса из-за заполнения на основе каучука / силикона. К счастью, материал был легко удален с помощью небольшой отвертки и некоторого терпения.
Возможно, начинка была необходима для защиты от напряжения сети, а также для предотвращения движения цепи внутри лампы. Точный материал наполнения неизвестен, но, скорее всего, это кремний, который можно легко разорвать.
Кремниевое наполнение, используемое для предотвращения перемещения цепи
После 20 минут боли и отрезанных пальцев кремниевый материал удалили, обнажив внутреннюю схему лампы. Интересно, что кремниевый материал показывает отпечатки компонентов, и один из компонентных элементов можно даже увидеть на наполнителе.
Открытая цепь
Отпечатки компонентов, включая компонентный идентификатор (средний правый)
Основное оборудование включает в себя схему, состоящую в основном из компонентов, связанных с питанием сверху, беспроводного модуля (скорее всего, 2, 4 ГГц) и многих частей поверхностного монтажа как сверху, так и снизу печатной платы.
Есть несколько подарков, которые модуль, который сидит на печатной плате, представляет собой беспроводную систему. Первым доказательством является антенна PCB, которая торчит из печатной платы. Вторая часть доказательств - использование металлического экрана, который распространен в средах, где EMC (электромагнитная совместимость) очень важна. Металлический корпус не нужен, чтобы убедиться, что модуль работает правильно. Скорее, он должен убедиться, что электромагнитные волны, генерируемые модулем (любой сигнал переключения генерирует излучение), захватываются и не мешают другим цепям. В-третьих, беспроводные модули обычно имеют «разрезанные сквозные отверстия» в качестве контактов на краю, которые обычно предоставляют GPIO и периферийные устройства, такие как I2C и UART.
Основная схема
Здесь можно увидеть беспроводной модуль (белый)
Крупный план беспроводного модуля
Текст беспроводного модуля
Нижняя сторона схемы показывает компоненты поверхностного монтажа и то, как беспроводной модуль подключен к основной печатной плате. Модуль вставляется в маршрутизированную область, которая позволяет паять контакты на пэды PCB.
Такая технология имеет некоторые преимущества и некоторые недостатки перед монтажом модуля в плоскую сторону от печатной платы. Такие методы монтажа не позволяют модулю занять ценную комнату, которая невероятно важна в этом приложении (вся схема управления должна находиться внутри лампы). Однако структурная целостность скомпрометирована, так как любые осевые силы на модуле легко сломают следы и прокладки на печатной плате. Это может быть одной из причин, по которым цепь была заключена в силиконовое наполнение.
Нижняя сторона схемы
Крупный план ИС BAV5RB (неидентифицируемая часть)
В беспроводном модуле нет внешних номеров деталей, которые при таком разрыве совершенно неприемлемы. Сам модуль сам по себе не является самой беспроводной интегральной схемой. Модуль вместо этого состоит из печатной платы с несколькими включенными частями. Металлический корпус был очень легко выскочить, что выявило все задействованные компоненты.
Удовлетворительный факт: беспроводные модули, в то время как более дорогие, чем автономные ИС, которые их создают, обычно сертифицированы либо CE, либо FCC. Это упрощает реализацию такого модуля в ранее существовавшей схеме, поскольку выбросы от модуля будут на приемлемых уровнях и, следовательно, не требуют значительных испытаний, что очень дорого.
IC в основе модуля - EFR32MG, который является одним из мощных микросхем Mighty Gecko, производимых Silicon Labs. Это беспроводная система на чипе, которая включает в себя множество функций, включая беспроводную работу 2, 4 ГГц / 434 МГц, ядро ARM Cortex M4, таймеры, UART, I2C, ADC, ЦАП, счетчики и многое другое.
Беспроводной модуль во всей красе
Контроллер
Контроллер для лампочки очень прост, но элегантен в дизайне, состоящий из элементов управления яркостью, изменения цвета и (что наиболее важно) включения / выключения. Коммутатор сам по себе может быть установлен практически везде, используя липкую панель, которая поставляется вместе с продуктом. Конечно, это отключение электроники, поэтому мы можем смело игнорировать многие потенциальные применения липких колодок и сразу же разрывать пластик, чтобы добраться до внутренней схемы.
Контроллер
Одна проблема с контроллером заключается в том, что его очень трудно получить, поскольку он является формованной частью (то есть без винтов или фитингов). С небольшим количеством грубой силы PCB была удалена, что показало реальную простоту дизайна. Кнопки представляют собой небольшие металлические тактильные переключатели, которые нажимают пластиковые части.
Верхняя сторона печатной платы также показывает много прошивки, посредством которой предлагается наличие EM-излучающих частей. Для тех, кто, возможно, не знает, сшивание через (сотни небольших, через которые находятся на силовых самолетах), используется для создания сырой каркаса faraday вокруг следов, которые помогают предотвратить попадание блуждающих электромагнитных выбросов в другие близлежащие электроники.
Верхняя сторона платы контроллера
Нижняя часть контроллера показывает беспроводной модуль, держатель батареи и несколько частей для поверхностного монтажа, которые, скорее всего, выполняют развязку, регулирование, защиту от электростатического разряда и различные другие методы подавления аналоговых сигналов. Одной интересной особенностью печатной платы является отсутствие каких-либо самолетов вблизи антенны PCB модуля. Самолеты помогают поглощать выбросы ЭМ, что было бы плохо для беспроводного модуля, следовательно, отсутствие самолетов!
Нижняя сторона платы контроллера
Крупный план держателя батареи
Извлечение металлического экрана на беспроводном модуле подтверждает, что модуль идентичен модулю, найденному в лампе (EFR32MG). Было бы необычно использовать два разных модуля для передачи и приема (особенно учитывая, как дешевая электроника становится).
Внутри беспроводного модуля
Резюме
IoT может не обязательно применяться к этому продукту, но то, что он показывает, - это все более широкое использование беспроводных систем для управления устройствами. Домашняя автоматика все еще находится в зачаточном состоянии (я все равно открываю свои занавески вручную, делаю свой собственный обед и часто играю с термостатом), но это не скоро, пока все это не начнется.
В настоящее время существует несколько протоколов, которые пытаются стать основным стандартом (точно так же, как война между VHS и Betamax), но который победит в гонке домашней автоматизации, остается загадкой.
Следующий Teardown: Bluetooth Laser Distance Measurer