拆解一个很有意思的开关

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最近公司买了一个很有意思的开关,说是叫无源无线开关。无线嘛,就是没有电线连接,是无线的,好像是 433 无线模块通讯的。所谓无源就是没有电池或者其他直接的电源供电了,是一个自发电的开关。就是上图这个东东,我很是好奇,很想知道他这个自发电的开关内部是个什么样子,那我们拆开看看吧~ 嘿嘿~~

趁着下班了,大家都不在,我一个人开始在公司开拆!

外壳

这个无源无线开关和其他普通开关从外观上来看都差不多。它的塑料外壳和普通开关一样,轻轻撬开即可。打开外壳我们可以看到一根铜线,这应该就是用于无线通讯的天线了。卸下按键壳,下面就是整个开关的主体模块了。开关的主体很牢固的卡在底座上,只能硬撬下来了。

开关主体

开关主体拿下来还是可以正常使用的,当我把主板上的壳子拆下来后,开关就不可以自发电了。主板的正面有 5 个电容按键,具体功能不得而知,可能是备用、兼容或者是为调试预留的?

拿下电容按键,看到主板背面线圈的一瞬间,相信中学物理还可以的朋友应该都能反应过来,这个开关的自发电原理应该就是咱们学过的电磁感应原理啊!通过线圈切割磁感线然后产生电能供应给其他电路使用。我迫不及待地卸下主板,想一探究竟,看看是不是我想的这样。但是主板和底座之间有一些机械机构互相钳制,费了好大力气才将主板卸下。

磁铁簧片结构
主体拆解图

卸下主板后,我们看到底座上确实有一个由三个铆钉固定的磁铁。哈哈,果然是这样。在主体的壳子上有一个弹簧,怼着底座上的拨动机构,在开关按下的时候,拨动机构带动簧片拨动磁铁,磁铁的移动在线圈那端是有限位的,磁铁在一瞬间移动就相当于线圈切割了一次磁感线,从而产生电能给到其他负载。

  • 拨杆机构细节图,挺有意思的一个结构。
    拨杆机构

然后来详细看一下主板:

MainBoard

在主板上主要有一颗 TI 的 CC115L 超值射频发射芯片、一颗 ST 的 stm8s003f3p6 8 位单片机、一个线圈以及电能采集储能电路。 stm8s003+CC115L/CC113L 的搭配在无线智能家居等场景好像应用很多。具体的芯片资料大家直接看厂商的 datasheet 吧,这里就不多做介绍了。

我仔细研究一下这个磁感线圈电能采集存储电路,主要有 5 个肖特基二极管,一个稳压二极管,一个 PMOS和一个 NMOS 丝印分别是 1GM 、2GM ,以及一个丝印为 A18F的未知芯片,没有找到直接对应的芯片型号,但根据电感来判断应该是一个 DC-DC 转换器,至于应该是降压还是升压就不太清楚了,因为拆开后就没有办法拨动开关产生电能,来测试对应点的电位了。我个人觉得这个线圈应该生产不了多大的电压,所以这里可能是一个升压的。通过按压,电磁线圈产生电能后,通过前级的电路采集后,到电感这里短暂存储,供控制器和射频芯片短暂地工作几十毫秒把控制信号发射出去,这样就可以控制接收端的各种设备了。简单理解了这部分的电路后,我简单绘制了一下这部分的原理图,不一定完全正确,但大体上应该是对的。有兴趣的朋友可以帮我看看,如果有什么错误的地方欢迎给我留言指正。

能量采集电路

好了!这一次的拆解就到这里啦,我要赶快装回去了,不能让大家发现!(逃

简单总结一下吧!

  • 这个无源无线开关还是很 nice 的,不用布线,不用电池,自发电,节能环保!发电线圈的设计也不失为一种新的低功耗方案,在一些更小体积的应用场景可能不太合适吧。
  • 神奇的事情背后都有基本的科学知识,中学的物理知识就这样实际运用在我们的日常生活中啦!
  • 还有拆东西是一件很爽的事情!哈哈哈!

Have fun~

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