【拆解】綠米窗簾伴侶，還有沒有降本空間？

電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟

7 p+ w9 C4 C6 n0 d" g% U! i0 x今天我們拆解綠米的開合簾伴侶。
! q" J" q% Z2 S0 |6 n: c4 P最近買了一個(gè)綠米的開合簾伴侶，老宇哥冒著被媳婦兒批的風(fēng)險(xiǎn)（拆解后應(yīng)該是可以還原的），裝上去使用之前，將進(jìn)行一次深入的拆解，看下它內(nèi)部的設(shè)計(jì)究竟是怎么樣的。
7 ^$ ?( |7 s; }2 Z1 {: T產(chǎn)品介紹：
綠米開合簾伴侶是一款智能窗簾控制器，旨在將傳統(tǒng)窗簾變得“智能”，無需定制導(dǎo)軌，無需鑿墻布線，也不需要接強(qiáng)電，通過手機(jī)APP等，可以隨時(shí)隨地控制窗簾的開合，為我們的生活增添一份科技感。也就是說我們的大部分窗簾，加上這玩意，都能變智能。

原理結(jié)構(gòu)大家一看都懂，直接把窗簾伴侶往窗簾軌道上一掛，傳統(tǒng)窗簾秒變智能，可以接入米家系A(chǔ)PP，homekit，用蘋果手表，Siri等可以很方便進(jìn)行開合控制，非常適合后裝市場。
開始拆解

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4 }7 A/ U$ o  h延續(xù)綠米一貫的審美，外觀設(shè)計(jì)非常簡潔，整個(gè)外殼非常的光滑，摸起來非常舒服，就像嬰兒的皮膚一樣，正面只有一個(gè)指示燈，一個(gè)按鍵以及一個(gè)光線感應(yīng)的區(qū)域。
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& H6 J; P3 ^5 u" X& x最外面的一個(gè)殼子是卡扣設(shè)計(jì)的，非常緊，拆解還是比較費(fèi)力，想無損拆解還是有點(diǎn)難，沿縫隙撬開即可。
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9 m  |' s3 d$ `: Q7 V5 f+ }& c  p內(nèi)部采用8顆小螺絲+ 卡扣固定。
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擰開螺絲之后，外殼背面有一個(gè)小電路板，通過軟排線固定到主板上，小電路板上有兩個(gè)霍爾傳感器，下面就對(duì)應(yīng)著傳動(dòng)輪上的環(huán)形磁鐵。
( `* F  m& |# S整個(gè)塑料外殼，處處都有加強(qiáng)筋，所以整個(gè)外殼的強(qiáng)度是非�？梢缘�。
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( ^. D( y' n) C$ t主機(jī)內(nèi)部就是這樣子的，上圖從上往下分別為傳動(dòng)輪，主行走電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)抱緊機(jī)構(gòu)，主板，電池。
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傳動(dòng)輪下面是一個(gè)齒輪，主行走電機(jī)的輸出扭矩通過減速齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，整個(gè)就是組成一個(gè)直流減速電機(jī)系統(tǒng)，網(wǎng)上并沒有搜到類似的型號(hào)，應(yīng)該都是新開模定做的。
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  f$ w3 i" s7 L行走電機(jī)的型號(hào)，WRK-500CA-17280B。
這里我們稍微拓展一下，窗簾電機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部必然要精準(zhǔn)的知道電機(jī)運(yùn)行的行程位置，那這里是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

答案就是上面的那兩個(gè)霍爾元器件了，一個(gè)普通的直流馬達(dá)+霍爾元器件，就可以組成一個(gè)簡單的伺服小系統(tǒng)，馬達(dá)只要轉(zhuǎn)動(dòng)起來，霍爾元器件就會(huì)輸出正交編碼的位置信號(hào)，馬達(dá)運(yùn)行多少行程對(duì)應(yīng)輸出多少個(gè)方波信號(hào)，這樣馬達(dá)的位置就時(shí)時(shí)刻刻被系統(tǒng)記錄鎖定了，霍爾信號(hào)的波形大概是這樣子的：
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通過霍爾傳感器，我們一方面是可以知道電機(jī)運(yùn)行的精準(zhǔn)位置，另一方面，是可以知道電機(jī)的運(yùn)行方向。
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上圖中，可以通過霍爾1與霍爾2傳感器輸出信號(hào)上升沿的相對(duì)位置確定運(yùn)行方向，比如，正轉(zhuǎn)的時(shí)候霍爾1的上升沿領(lǐng)先霍爾2，反之亦然。
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( {- `* E7 I8 V* G% T1 R8 i+ h繼續(xù)拆解


下面到電池部分，電池組是由兩個(gè)LG的18650鋰電池包在一起組成的，外面有纏繞泡棉膠帶，電壓3.7V，容量6000mAh。
容量是挺足，電池也是好電池，正常使用窗簾一天也就開關(guān)一兩次，平時(shí)都是待機(jī)，所以充一次電用幾個(gè)月是沒問題的。

USB-C充電小板，這里并沒有用PD誘導(dǎo)芯片，而是簡單的將CC1與CC2通過5.1K下拉電阻到地的方式從USB-C取5V的電壓，具體的原理大家可以參考老宇哥的經(jīng)典電路系列分析文章。實(shí)際硬件設(shè)計(jì)中非常經(jīng)典巧妙的20個(gè)電路合集，帶分析，收藏起來慢慢看�。ㄒ唬�
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$ s6 e; H! V2 X% M! A這里這么設(shè)計(jì)就足夠了，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品不是經(jīng)常性充電的，哪怕就是以5V1A的功率進(jìn)行充電，我認(rèn)為都足夠了。
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主行走電機(jī)下面就是抱緊機(jī)構(gòu)，抱緊機(jī)構(gòu)掛在窗簾掛鉤兩側(cè)，通過步進(jìn)電機(jī)螺桿的收縮，使得傳動(dòng)輪緊緊的滾動(dòng)在軌道上。
" W. L5 n  o6 y) P: ?/ X步進(jìn)電機(jī)為5線 9V的減速步進(jìn)電機(jī)，抱緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的非常不錯(cuò)。
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9 N2 c) _, w% k! U9 Q主板兩面都刷了三防漆，一面是布局了所有的連接端子，無線模塊，有一個(gè)蜂鳴器，還有步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)IC。
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無線模塊型號(hào)為：MHCB09P-IB，IB就是外接天線的意思，這是小米的一款超低功耗BLE模組，模塊內(nèi)主控芯片為EFR32BG22，32KB的SRAM，512KB的Flash，待機(jī)功耗為3.5uA，支持BLE和BLE Mesh。
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4 ?) o# y, ]6 n' B0 L6 v: g步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC為：AiP2803，內(nèi)部包含八個(gè)獨(dú)立的達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路，每路達(dá)林頓管輸入均串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，輸出內(nèi)置續(xù)流二極管，單路達(dá)林頓管最大可輸出500mA電流。
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主板另一面是主控MCU，型號(hào)是：HC32L190JCTA，來自小華半導(dǎo)體，32位M0+內(nèi)核，支持低功耗，內(nèi)置32KB的RAM以及256KB的Flash，封裝為LQFP48，1.8~5.5V寬壓，兩路串口，兩路I2C，兩路SPI，一個(gè)12位的ADC，LCD驅(qū)動(dòng)等功能。


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$ V7 a1 F5 ?0 G6 t# c! r步進(jìn)電機(jī)跟主行走電機(jī)為9V，鋰電池為3.7V，所以必然需要一顆升壓芯片，這里用的TI的TPS61088，是一顆10A的全集成同步升壓轉(zhuǎn)換器，具有 2.7V 至 12V 的寬輸入電壓范圍，可支持由單芯或兩芯鋰電池供電的應(yīng)用，并且能夠提供高達(dá) 12.6V 的輸出電壓。

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直流行走電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片也是TI的，型號(hào)是DRV8876，4.5-37V電壓范圍，3.5A的峰值電流，內(nèi)置N溝道的H橋、電荷泵穩(wěn)壓器、電流檢測和調(diào)節(jié)、電流比例輸出，可通過PWM控制，集成過流過熱欠壓保護(hù)功能。


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▲ 典型應(yīng)用電路
- C: y0 V" S2 |& \% i鋰電池充電保護(hù)芯片也是TI的，型號(hào)是BQ25302，是一款高度集成的獨(dú)立型開關(guān)模式電池充電器，適用于單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池。支持 4.1V 至 6.2V 輸入電壓和 2A 快速充電電流。該器件的集成式電流檢測拓?fù)淇蓪?shí)現(xiàn)高充電效率和低 BOM 成本。此器件具有出色的 200nA 低靜態(tài)電流，可節(jié)省電池電量并更大限度地延長便攜式設(shè)備的存放時(shí)間。BQ25302 采用 3x3 WQFN 封裝，適用于 2 層布局和空間有限的應(yīng)用。
我們?cè)谳p輕手動(dòng)拉窗簾的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)開或者合，這里是通過加速度傳感器實(shí)現(xiàn)的，芯片上絲印著IMU，具體型號(hào)看不清。
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這里還有個(gè)光敏傳感器，這里不是使用光敏電阻AD采集實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的檢測，而是通過專用芯片，這里應(yīng)該是I2C之類的專用光敏傳感器，檢測的非常準(zhǔn)，通過光敏可以設(shè)置夜晚自動(dòng)閉合窗簾，早上自動(dòng)緩緩打開窗簾。
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綠米的開合簾伴侶，可以輕松的將傳統(tǒng)窗簾秒變智能，抱緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同的軌道類型，同時(shí)可通過APP控制，定時(shí)窗簾的運(yùn)行模式，更支持Homekit，Siri，智能手表等的控制，還支持手動(dòng)拖拽，內(nèi)置的鋰電池，更是支持長達(dá)半年的使用，免去接強(qiáng)電的煩惱，產(chǎn)品雖然小，但是設(shè)計(jì)非常緊湊，可以說是電子與機(jī)械的經(jīng)典結(jié)合了。最后再來個(gè)大合集：
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從拆解中我們學(xué)習(xí)借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，少走彎路，共同探討，對(duì)此產(chǎn)品大家看了有沒有啥更好的想法，歡迎留言區(qū)評(píng)論！

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