物联网的发展带来了各种新奇有趣的联网电子产品,但是大多数都是噱头大于实际用处。在经历了漫无目的的野蛮爆发之后,科技逐渐返璞归真,也让人们实实在在体验到了实用的物联网电子产品。比如本期要拆解的自发电WiFi门铃,来自于小米的生态链。

 

 

众所周知,目前电子门铃产品并不稀奇,可以说已经烂大街了,关注的人也不会太多。但是,这款门铃的创意之处在于能自发电,并且还支持WiFi的连接。这就比较让人意外了,毕竟作为门铃上的自发电技术可提供的功耗应该是比较低的,但是WiFi的功耗并不算低,自发电技术能支持WiFi的通信方式吗?到底是吸引眼球呢还是另有乾坤?来一探究竟!

 

拆解

 

自发电门铃分为两部分,一部分是门铃的发射端,而自发电技术只存在发射端;另一部分则是门铃发声的接收端,接收端需要通过220V的交流电供电,所以我猜测WiFi的硬件也只存在在这部分。

 

 

门铃发射端拆解


门铃发射端结构简单,外观极简,卡扣式结构,拆解无需动用工具。拆开后可以看到内部结构以及PCB电路板

 

 

可以看到底壳上就一个弹簧的反弹结构,用于门铃按下后的弹起操作,发射端内部主要是一块PCB小板板。

 

 

PCB板背面焊接自发电的装置,由磁铁和线圈构成。看到这,估计很多人都反应过来了,自发电的原理也不攻自破--电磁感应。进一步讲,发射器按键每次操作就好比在做切割磁感应线的运动,从而使铜丝线圈产生了电流。

 

 

PCB背面则是自发电的检测电路以及无线射频发射电路。一些二极管,电容等电路,实现整流滤波,再经过电压检测器实现无线射频发射芯片的电压供给。

 

无线射频发射芯片采用华普微电子的CMT2150L,这是一款单芯片、超低功耗、带编码器的OOK射频发射芯片,非常适合于240至480MHz 的无线应用场合,比如低成本消费类电子电器应用,家庭和楼宇的自动化,风扇遥控器,红外发射器替换,工业检测和控制,无线照明控制系统,无线报警和安全系统,遥控门禁系统(RKE)等。CMT2150L主要的特性包括:

 

  • 内建 EEPROM,借助 RFPDK 以简化工程开发,所有功能可配置
  • 工作频率:240 至 480 MHz
  • 数据率:0.5 至 40 kbps
  • 输出功率:0 至+13 dBm
  • 工作电流:5.5 mA @ +10 dBm
  • 睡眠电流:< 20 nA
  • 独立运行,无需外部 MCU 控制
  • 支持 527,1527 数据包格式
  • 3 个独立 IO 支持多至 6 个按键,键值任意可配
  • 8 管脚 SOP 封装


另外这颗无线发射芯片也经过ROHS、REACH、CE等的认证报告,并且官方也有相应的无线射频收发芯片组合方案。

  1. CMT2150L搭配CMT2257B
  2. CMT2150L搭配CMT2219A

所以接下来把无线门铃的接收端拆了,看看是不是用的这两个推荐组合芯片中的其中一颗。

 

门铃接收端拆解

 

门铃接收端的结构采用了超声波焊接,所以只能暴力拆解了。

 

 

拆解完可以发现门铃接收端外壳上有一个220V的交流输入端,一个8Ω/0.25W的扬声器。主要看下接收端的电路板。

 

 

电源输入部分有一根保险丝,一颗压敏电阻(7D471k),用于浪涌保护;一颗ASEMI整流桥(MB10S)实现交流到直流的转换,以及一些由电容电感组成的滤波网络。

 

 

在PCB板背面则有必易微电子的非隔离式220V转3.3V的电源转换芯片(KP15026),提供给板子上的WiFi模块、射频接收芯片、以及合弦音乐芯片供电。


WiFi方案是乐鑫科技的ESP32模块,这是一款基于WiFi&蓝牙双模双核无线通信芯片的模组,在智能家居中使用的颇多,其技术规格参数如下:

 

  • 处理器:Tensilica LX6双核处理器(一核处理高速连接;一核独立应用开发)
  • 主频:240 MHz
  • SRAM:520 KB
  • Flash:16 MByte
  • Wi-Fi标准:FCC/CE/TELEC/KCC
  • Wi-Fi协议:802.11 b/g/n/d/e/i/k/r (802.11n,速度高达150 Mbps),A-MPDU和A-MSDU聚合,支持0.4us防护间隔
  • 频率范围:2.4~2.5 GHz
  • 蓝牙协议:符合蓝牙v4.2 BR/EDR和BLE标准
  • 蓝牙音频:CVSD和SBC音频
  • 3 * UART,including hardware flow control
  • 3 * SPI
  • 2 * I2S
  • 12 * ADC input channels
  • 2 * DAC
  • 2 * I2C
  • PWM/timer input/output available on every GPIO pin
  • SDIO master/slave 50MHz
  • Supports external SPI flash up to 16MB
  • SD-card 接口
  • 片上传感器:霍尔传感器温度传感器
  • 板上时钟:26 MHz晶振、32 kHz晶振
  • 工作电压:2.2~3.6V
  • 工作电流:80mA(平均)
  • 工作温度范围:-40°C~+85°C
  • 封装尺寸:18mm*25mm*3mm

 

门铃之间的射频通信芯片则是采用华普微电子的无线射频接收芯片(CMT2210LB),然而并不是上面官方看到的推荐组合,由此可见,射频发射接收方案的配套选择还是非常多的。


门铃芯片是思泽远科技的39首六合弦音乐芯片(SZY8039B),2-5.5V的工作电压,直接输出PWM信号驱动门铃的0.25W喇叭。

 

整个自发电门铃的主要器件BOM如下表:

 

厂商 型号 说明
华普微电子 CMT2150L 无线射频发射芯片
华普微电子 CMT2210LB 无线射频接收芯片
HEL鸿志 7D471k 压敏电阻
ASEMI MB10S 整流桥
乐鑫科技 ESP32模块 WiFi/蓝牙双模双核无线通信模组
思泽远科技 SZY8039B 39首六合弦音乐芯片
必易微电子 KP15026 非隔离式电源转换芯片

 

小结

 

看完这个自发电WiFi门铃的拆解,豁然开朗。事实上WiFi硬件只存在于接收端,而WiFi的实际供电是通过220V交流电整流降压而来的,如一开始猜想的那种,整个门铃的自发电技术支撑不了WiFi运作,自发电技术只针对于发射端和接收端的433MHz频率的低功耗通信方案。

 

因此本次拆解的自发电门铃中的WiFi功能实际上有些画蛇添足,没有实际关键性功能,只能连接米家APP设置个铃声,有点大材小用。所以如果你对自发电门铃感兴趣,倒不如买不是WiFi版本的,也更具有性价比。