广告

拆解:智能插座添加能耗监测功能

2018-12-05 Brian Dipert 阅读:
拆解:智能插座添加能耗监测功能
早在2015年底,我就拆解过贝尔金的第一代WeMo智能插座。大约两年后,我又拆解了一款来自Jasco、协议不那么灵活但基于蓝牙的智能插座。现在,我再次跟大家分享一下拆解的乐趣,这次的拆解对象是贝尔金的第二代WeMo Insight——它不但比上一代产品小,功能也更强,而且内置了能耗监控功能(难怪叫“Insight”)。

早在2015年底,我就拆解过贝尔金(Belkin)的第一代WeMo智能插座,该公司最初仅对它提供专有app套件控制,但后来又增加了亚马逊Alexa和更广泛的IFTTT(if this, then that)协议支持。大约两年后,我又拆解了一款来自Jasco(获GE许可)的、协议不那么灵活但基于蓝牙(而不是WiFi)的智能插座——我在2016年圣诞假期期间,就是用它来控制我们家的圣诞树彩灯的。现在,我再次跟大家分享一下拆解的乐趣,这次的拆解对象是贝尔金的第二代WeMo Insight——它不但比上一代产品小(2.9”高×2.9”宽×2.3”深 vs. 5.1"高×3.3"宽×2.1"深),功能也更强,而且内置了能耗监控功能(难怪叫"Insight")。Uy7ednc

在深入拆解过程之前,我先给大家看一下它的能耗监测报告是什么样子。我在2018年1月1日中午截取了下面这张屏幕图。如果我记得没错的话,自2017年12月16日以来,圣诞树就已点亮并进行了一些其他装饰。树上有五条包含200个灯(是白炽灯,不是LED)的灯串,彼此串联并连接到WeMo Insight。我是使用安装在Nexus 7 FHD平板电脑上的Android版WeMo app做的这张屏幕截图:Uy7ednc

insight-1.pngUy7ednc

这个特别的WeMo Insight是一个工厂翻新品,我在2017年6月初以20.79美元的价格从Ebay上的Linksys商店购买到。它的外包装和里面的说明都比较简单:Uy7ednc

insight-2.jpgUy7ednc

insight-3.jpgUy7ednc

打开包装盒,插座就是这样:Uy7ednc

insight-4.jpgUy7ednc

insight-5.jpgUy7ednc

insight-6.jpgUy7ednc

以前的拆解一样,出于隐私保护的考虑,我隐藏了设备的序列号和MAC地址,如上图所示。其顶部的隐藏开关用于重置设备到出厂默认设置。它旁边的micro USB端口虽然显然可以用来为智能插座的电路供电,但在此时没有任何有意义的功能。,比如连接到外部传感器什么的。但这款产品已经上市一段时间了,至今还没有添加任何新的东西,所以我也不再指望它会出什么新花样了。Uy7ednc

按压背面的标签贴纸,可感觉到有三个明显的缺口,表明是隐藏的螺丝孔。根据拆解第一代WeMo的经验,我猜测这次用的也是三角形防拆螺丝。事实证明我的猜测正确:Uy7ednc

insight-7.jpgUy7ednc

insight-8.jpgUy7ednc

言归正传,这是前半部分塑料壳内部的样子:Uy7ednc

insight-9.jpgUy7ednc

顶部的电源开关并不是机械式的,手指按压压不下去(你很快就会看到它是如何工作的了):Uy7ednc

insight-10.jpgUy7ednc

以下是WeMo Insight的内部组成:Uy7ednc

insight-11.jpgUy7ednc

PCB的左半部分包含连接开关AC插座的连接器以及其它东西。底部是负载继电器,顶部是变压器,各种无源器件散落在PCB各处。右上角是Wi-Fi天线。右侧有两个附加板:最右边的那个电路板上有数字电路,通过多色线束连接到主PCB;旁边那个电路板包含“Insight”电流检测电路。在后续图片中可以更近地看到这两个附加板的详情(以及其他东西)。Uy7ednc

首先来看数字板仍安装在外壳里的特写镜头:Uy7ednc

insight-12.jpgUy7ednc

电源开关实际上是一种电容式开关,它是现代智能手机、平板电脑和计算机显示器内置的电容式触摸界面的一种原始形式(但却非常有效……毕竟没有涉及任何机械装置)。当系统检测到手指接近时,它会接通开关AC插座的电源,同时点亮开关后面的指示灯。稍后我会逐一展示说明。底部是前面提到的出厂设置复位开关。下图从另一个角度展示了将两块附加板用线束进行电气连接的视图:Uy7ednc

insight-13.jpgUy7ednc

这是在数字电路板后面的电流检测电路的窥视图,稍后可以更清楚地看到它:Uy7ednc

insight-14.jpgUy7ednc

这是Wi-Fi天线的另一个视角:Uy7ednc

insight-15.jpgUy7ednc

将数字板从外壳中拔出,这样就可以看到更完整的视图,包括前面提到的底部的micro USB连接器(以及其他东西):Uy7ednc

insight-16.jpgUy7ednc

数字板左边是一个华邦(Winbond)的W9825G6JH 256Mb DDR SDRAM(多谢Hackaday网站将标签拨开显示出芯片信息,所以我也就不用再剥开了!)。 右下角是旺宏(Macronix)的MX25L12835E 128Mb串口NOR闪存。说到前面提及的“指示灯”,我想提醒你注意PCB上的三个LED灯:D15位于拱形电容式开关的中间,D16和D17分别位于其正下方和复位开关SW1的上方。当第一次启动WeMo Insight并处于正常工作的“开启” 状态时,所有三个LED都亮起:Uy7ednc

insight-17.jpgUy7ednc

但在通过Wi-Fi进行初始设置之前,WeMo Insight会通过交替点亮D16和D17来广播其当前未配置的状态,然后熄灭所有三个LED ......周而复始:Uy7ednc

insight-18.jpgUy7ednc

insight-19.jpgUy7ednc

数字PCB的背面主要是雷凌(Ralink)的RT5350F,这是一款2.4GHz 150Mbps 802.11n Wi-Fi SoC(因此解释了那个单元天线),它还嵌入了一个工作在360MHz的MIPS 24KEc处理器内核(充当系统的“大脑”)、一个带有集成PHY的5端口10/100Mbps以太网交换机,以及一个USB2主/从控制器。Uy7ednc

insight-20.jpgUy7ednc

最后,让我们看看电流检测模块的两侧:Uy7ednc

insight-20.jpgUy7ednc

insight-21.jpgUy7ednc

insight-22.jpgUy7ednc

我无法从IC封装标记中辨别出它的身份,但另一篇Hackaday文章《SmartEE the Smart Plug》中进行了说明(不管你信不信,这是WeMo Insight数字板的一种开源替代方案)。原来它是Silergy(原Maxim)78M6610电能管理处理器。这里有一段来自SmartEE的介绍视频Uy7ednc

Uy7ednc

虽然Belkin(或任何为Belkin设计WeMo Insight的公司)可能决定只使用现成的模块,但我猜测他们决定采用附加板而非集成方案是有意为之。通过使“Insight”的硬件设计部分模块化,从而可选,Belkin还可能使用没有“Insight”模块的基本配置来设计另一款单独的产品。但这只是我的猜测,您如何看待我的电流检测理论及对整体设计的想法?请在评论中分享您的观点!Uy7ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 日本电子产业都能突围美国专利制裁,为何中国不行? 在美国的步步紧逼下,华为面临越来越严格的出口限制, 就连中芯国际都在近日表示:他们未来给某个客户代工可能会受到限制。其实美国对他国进行专利封锁制裁的手段并非首次出现,三十年前美国日本也发生过类似的贸易争端。
  • “地摊经济”火了,工程师如何练好摊? 新的地摊经济还可以结合了5G、人工智能、人脸识别等高科技管理手段和经营方式。
  • 读屏时代的黑科技非它莫属了 近期上市的海信阅读手机A5 Pro CC在黑白水墨屏的基础上,又加了一层彩色滤光片,结合全球最新的彩色印刷式技术和电子纸显示技术,可以显示4096种色彩,画面柔和温润,阅读不伤眼,超低功耗,断电也可以持续显示,为数字阅读爱好者带来了新的体验。
  • 一张壁纸导致三星手机集体崩溃,Android手机通病? 有网友上传了一张看似普普通通的风景壁纸,竟然会导致三星手机崩溃,疯狂报错或者黑屏。随后,诸多数码博主也亲自试水,在更换这张壁纸之后,手机都会出现上述的现象,也证实了这张壁纸确实是会引发系统崩溃。
  • 知名工程师的办公桌也是“垃圾堆”? 大多数同为工程师的读者们,应该总是会对“工程师的办公桌到底有多乱”这类话题感兴趣,那么那些知名工程师的办公桌是否也杂乱无章呢?我们来看看。
  • 全新的亚马逊Fire TV Stick无法运行?拆开看看哪里出了 在得知侄子一直使用老旧的MacBook Pro连接电视,浏览影视内容时,我把一个全新的第一代Amazon Fire TV Stick当作圣诞礼物送给了他,但这个圣诞礼物竟然无法连上网络。只好重启我的拆解计划…一起来看看这个无法工作的电视棒里面究竟有什么玄机…
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了