Teardown Tuesday: Bluetooth Laser Distance Measurer
Этот 20-метровый инструмент измерения расстояния от лазера имеет сенсорный экран и Bluetooth-соединение. В этом отрыве мы рассмотрим схему внутри.
Об инструменте измерения
Лазерный измерительный инструмент Suaoki D5T обеспечивает прямое измерение расстояния, которое в сочетании со встроенным инклинометром может использоваться для автоматического вычисления горизонтального и вертикального расстояний до целевого объекта в пределах 1/12 дюйма. Он имеет несколько других функций, таких как расчет площадей, несколько единиц измерения и возможность изменения контрольной точки на передней, центральной или задней панели устройства.
Инструмент измерения расстояния лазера Bluetooth Suaoki. Изображение предоставлено Amazon
Устройство также имеет Bluetooth-соединение и пары с iPhone и Android-приложением «Sketch iMeter». Однако во время тестирования приложение неоднократно разбилось и не смогло сохранить ни одну из точек данных, отображаемых в нижней части экрана приложения. Ручные состояния (стр. 15): «Поскольку у этого продукта нет функции записи данных, функция импорта записи в приложении не может быть использована».
Поскольку приложение способно инициировать запись данных и отображать данные с устройства, кажется, что связь Bluetooth работает, но приложение не может проанализировать данные, что является проблемой, которая должна быть исправлена в будущих выпусках программного обеспечения.
В настоящее время устройство доступно примерно за 45 долларов США.
Разборка устройства
Устройство можно разобрать, удалив четыре самонарезающих термопластичных винта на задней стороне корпуса.
Мягкий поднос может удалить печатную плату изнутри верхней половины корпуса. Существует гибкий разъем для печатной платы, который соединяет сенсорный экран с основной печатной платой. Отключите это до снятия основной платы.
Сенсорный экран закреплен на лицевой панели в верхней половине корпуса снаружи. Снятие осуществляется с легким давлением изнутри после отсоединения гибкой печатной схемы. После разобрания печатная плата, экран и сенсорный экран могут быть снова подключены.
См. Видео ниже для получения дополнительной информации:
Что внутри?
Внутри устройства находится одна основная монтажная плата с двумя дополнительными дополнительными платами. Все компоненты - поверхностное крепление, припаянное по всему устройству. Две вспомогательные платы предназначены для передачи данных Bluetooth и для схемы обнаружения лазера.
Верх и низ основной платы
| Верхняя боковая маркировка | Описание | Стоимость | Техническая спецификация |
|---|---|---|---|
| никто | Лазерный диод - красный | неизвестный | Техническая спецификация |
| никто | Лазерный диод - инфракрасный | неизвестный | Техническая спецификация |
|
STM32F 030C8T6 GH208 98 CHN 602 |
32-битный MCU на базе ARM | $ 2 | Техническая спецификация |
|
CC2541 F256 TI 59J PE67 |
Bluetooth и система на чипе | $ 3 | Техническая спецификация |
|
5351 B844 541 |
I 2 C CMOS Clock Generator + VCXO | $ 1 | Техническая спецификация |
| 251WD | Переключатель эффекта Холла - Неизвестный Производитель | $ 0, 20 |
Техническая спецификация Техническая спецификация |
|
263 8452 DOP |
3-осный акселерометр | $ 1 | Техническая спецификация |
| Avalance Photodiode | Техническая спецификация |
(1 и 2) Лазерный диод (красный)
В этой цепи присутствуют два лазерных диода. (1) Видимый красный лазерный диод с коллимирующей линзой проецируется от конца устройства к удаленному объекту. Пока он включен, второй инфракрасный лазерный диод (2) включается и выключается. Первый лазер используется для прицеливания устройства, а второй лазер используется для определения расстояния до цели, вероятно, путем фазового сдвига фазового импульса или измерения времени пролета. Чтобы узнать больше о методах лазерного дальномера, см. Эту статью в UT Dallas (PDF).
(3) STM32 (оранжевый)
Микроконтроллер STM32 основан на микропроцессоре ARM Corex-M0. Этот микропроцессор появляется в режиме слежения после разрыва (см. Miposaur и пульсоксиметр). Более низкое количество инструкций соответствует меньшему количеству вентилей и снижению потребления энергии. Этот микроконтроллер отвечает за управление другими интегральными схемами на плате, интерпретацию сенсорного экрана, вывод на дисплей и подсеть связи Bluetooth.
Изображение предоставлено STMicroelectronics (PDF). нажмите, чтобы увеличить
(4) Дочерняя система Bluetooth (желтый)
Этот модуль прикреплен к основной печатной плате с зубчатыми отверстиями для пайки. Он основан на трансиверу Texas Instruments CC2541 2, 4 ГГц. Полные модули можно приобрести за несколько долларов на eBay или AliExpress за чуть больше, чем стоимость отдельных чипов, доступных на Digi-Key.
Изображение предоставлено Texas Instruments (PDF). нажмите, чтобы увеличить
(5) Si 5351 (зеленый)
Silicon Labs 5351 I 2 C управляемый генератор тактовых импульсов и управляемый напряжением кварцевый генератор способен обеспечивать три независимые частоты до 20 МГц как в режиме свободного времени, так и в синхронных тактовых сигналах. Различные конфигурации микросхемы (A / B / C) и следов (10 pin-MSOP и 20-контактный QFN) обеспечивают до 8 выходных сигналов. В техническом описании также утверждается: <70 пикосекундный выходной джиттер, точный синтез частот на каждом выходе (ошибка 0 ppm). Из-за расположения на печатной плате, я считаю, что эта схема используется для модуляции выхода лазерных диодов.
Изображение предоставлено Silicon Labs (PDF)
(6) Переключатель эффекта Холла (синий)
Этот ИС размером с рис-зерном действует как главный выключатель питания для устройства. В верхней части маркировки нет указаний производителя, а число / буквенный код, скорее всего, - дата / пакетный код, поэтому, к сожалению, мне нелегко определить, какой тип коммутатора присутствует в устройстве.
Существует несколько преимуществ использования переключателя эффекта Холла или датчика в цепи, включая:
- Переключатели Холла могут быть установлены с помощью пикап-машины вместе с другими компонентами SMD, что сокращает время и затраты на производство. (Механические переключатели дороги и могут потребовать ручной пайки.)
- Переключатели Холла устойчивы к механическому и химическому загрязнению. (Их можно использовать в суровых условиях.)
- Переключатели Холла не отскакивают.
У переключателей эффекта Холла также есть свои недостатки:
- Для переключателей Холла требуется подключение к источнику питания (хотя потребление тока в выключенном состоянии очень мало).
- Переключатели Холла могут быть источником и потоком меньше тока, чем механические переключатели
- Эффект Холла требует температурной компенсации.
- Механическая обратная связь не указывает на состояние включения или выключения. Это может смущать некоторых пользователей и смертельно опасно для других. Амазонный обозреватель этого устройства перечислил ползунок как возможную причину, чтобы вернуть его как «устройство чувствует себя немного дешевым». Эта проблема может быть решена нашими коллегами по машиностроению практически без затрат, создав два углубления в корпусе и консольный кулачок в слайде, чтобы обеспечить тактильный «щелчок» в положении включения и выключения.
(7) Цепь обнаружения света
Во время игры с этой доской я помещал зонд на припойные колодки возле розового короба в положении 7 и обнаружил ~ 100 В постоянного тока. Лавинные фотодиоды требуют таких напряжений, и это расположение на печатной плате, где объектив на передней панели устройства фокусируется на прозрачном 3-контактном фотодиоде.
Кажется, что импульс света излучается лазером через тот же объектив, который впоследствии обнаружен. Кажется, что микроконтроллер определяет время между импульсами и применениями, которые вместе со скоростью света определяют расстояние до объектов.
(8) Мощность (розовый)
Напряжение от батарей повышается и регулируется в этом разделе платы, чтобы обеспечить остальное оборудование на плате в соответствии с их требованиями.
На основной печатной плате также имеется 3-х позиционный 12-разрядный акселерометр I 2 C, который используется для обеспечения угла наклона устройства.
Вывод
Лазерные дальномеры, которые когда-то были доступны только военным и коммерческим предприятиям, стали все более доступными для домашних мастеров и любительских роботов-строителей. У нескольких производителей есть лазерные измерители расстояния (Bosch, Milwaukee, Stanley, Fluke) в доступном ценовом диапазоне, и у многих поставщиков компонентов есть варианты для включения в ваши проекты.
Если бы я мог дать примечание производителям с устройствами измерения Bluetooth, это было бы так: подумайте над эмуляцией клавиатуры Bluetooth и отправкой данных с вашего устройства в виде разделителя, разделенного запятыми или разделенного табулатурой, за которым следует CR / LF. Потребители могут подключить их к своим ноутбукам, телефонам или планшетам, когда они захотят, и отправить данные непосредственно в их предпочтительное приложение без ограничений, наложенных неполным и не функционирующим приложением.
Рекомендуемое изображение используется любезностью Amazon.
Следующий Teardown: затылочный 3D-датчик структуры