拆解米家蓝牙温湿度计2,纽扣电池还可以这样用
来源:电子发烧友网 发布时间:2023-01-19 分享至微信
电子发烧友网报道(文/李诚)温湿度计是实验室、家里比较常见的一种环境检测设备。在家居智能化的发展浪潮中,温湿度计的产品形态也由传统的针式温湿度计向电子温湿度计转变。
为进一步了解电子温湿度计的工作原理,近日笔者对小米米家蓝牙温湿度计2进行了拆解,具体细节见下文。

温湿度计外观及拆解流程

在产品外观方面,设备尺寸只有43*43*12.5mm,通过白色哑光外壳与黑白LCD段码屏的搭配,延续了小米智能家居品类一贯的简约风格。
在设备顶部以及后盖的上方,各有一处温湿度传感器的透气孔,用于提高传感器周围空气的流通,保证传感器与周围环境的温湿度平衡以及测量精度。设备底部是一个用于更换电池的凹槽,也是拆解这款温湿度计的关键,可以通过螺丝刀或薄铁片将设备主机与后盖分离。
通过拆解发现,在机盖的下方还有一块用于固定主板与电池的塑料结构件。此款温湿度计所使用的电池是一颗CR2032 3V纽扣电池。据小米官方介绍,这颗不足壹元硬币大的纽扣电池,可为米家蓝牙温湿度计2提供一年的续航保证。
虽然,这一数据是在实验室理想状态下测量得到的数据,与现实环境可能存在误差,但经过笔者两个月的使用体验发现,这颗纽扣电池的续航能力确实很强,历经两个月的使用,电池电量依旧保持在100%。

温湿度计内部结构及工作原理

除了电池以外,温湿度计内部还有一块电路板以及液晶显示单元。其中,液晶显示单元由屏幕保护罩、液晶段码屏、固定支架和导电斑马条组成。
在该设计中,斑马条就相当于一根导线,它由导电硅胶和绝缘硅胶交替分层叠加过后硫化而成,当做连接器使用时,具有非常稳定的可靠性。在这款温湿度计中,主要用来连接主板与屏幕。在此类零售价较低的终端产品中使用斑马条,会比使用金属引脚或柔性FPC更具成本优势,能够更好的控制成本。
在主板方面,由于该设计所实现的功能比较单一,芯片使用数量以及外围电路较少,因此电路的走线以及元器件的摆放看起来非常的工整。主板正面主要用于元器件的放置,背面是一个电池座和一颗用于感受环境温湿度变化的温湿度传感器。
据官方介绍,在米家蓝牙温湿度计中,所使用的传感器是来自Sensirion能体现0.1℃温度波动和1%RH湿度改变的温湿度传感器。传感器上具体的丝印为SHV4,不过通过丝印检索,并未在Sensirion的官网上看到与之匹配的传感器型号,只有SHT40、SHT4XV1等与之型号相近的传感器,以Sensirion的器件命名习惯来看,这应该是一款由小米向Sensirion定制的传感器。在体积方面,这颗传感器的大小和一颗封装为0201的电容大小差不多。
在芯片器件选型方面,分别使用了一颗来自泰凌微的32位低功耗蓝牙主控TLSR8251和一颗IST3055NAO屏幕驱动芯片,二者通过总线相连。
其中,TLSR8251是一颗内部集成了SAR ADC模块的主控芯片,它可以对电路中的模拟信号进行采样,包括温湿度传感器的模拟信号以及电池电压的变化,最终经过芯片内部模数转换后,通过总线向屏幕显示驱动芯片输出。
与主控电路相比,屏幕驱动单元的外围电路更加简洁,只使用了三颗电容。经过驱动芯片处理后的电信号,最终会通过位于驱动电路上方的20个金属触点向段码屏输出,实现温湿度数据的实时刷新。

结语

在米家温湿度计整的电路设计中,最值得一提的是3V纽扣电池的妙用。通过拆解发现,在温湿度计中所使用的芯片以及传感器,都能在3V的工作电压下稳定运行,在该设计中使用3V纽扣电池,可以减少电源管理单元的使用,从而进一步降低系统功耗,提升整体续航,以及物料成本的压缩。

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