小米洗手机拆解分析,改无线充电
小米洗手机,轻度使用,时长应该不到两年半;洗手液用掉了一半,电池已经用光两组了;大部分电量都耗在了待机上,这样不行,对环境不好;重要的是,对钱包也不友好。你看,米家的香薰机就不错,自带充电接口配锂电。是时候想想办法了——
(写在前面:以下内容包含了对小米洗手机的详细拆解和分析过程,讨论了改装的可行性以及如何规避一些弯路。感兴趣的小伙伴可以仔细阅读。在文章的最后,我尽量提供一套成熟稳定的方案,读者朋友也可以直接跳到最后,按照我的推荐方案进行改装。)
那么话不多说,开搞。
首先要想办法拆机。
洗手机的盖子不是卡扣式的,是用少量胶水粘的,为了美观无损拆解,尽量不要正面硬刚。可以试试从后面想办法:
如上图所示,找根硬质长杆从这个洞往里捅,加长的螺丝刀就不错,建议直径3mm;削细的竹筷子可能更好,因为它头是软的,更不容易搞坏顶盖。可以用锤子稍微敲一敲,或者直接在桌面上墩。
我特意卖了一对螺丝刀,4mm的,买粗了……
也尝试过使用游标卡尺的尾部测深度的杆子,它的粗细倒是刚好,但是不敢用力,怕搞坏卡尺。
最后还是选择了螺丝刀,稍微输出一点暴力,把上盖顶出一个开口,之后用塑料撬棒帮忙,就可以把上盖打开了。
洞被明显撑大了,下次换个3mm的螺丝刀。看不见的地方,还好。
掀起头盖,不算特别完美,再温柔些就更好了。划重点:一定要用塑料撬棒。
接下来看一下内部电路板,稍微研究一下。
1.主MCU 2.LDO稳压芯片,3.3V 3.电机驱动芯片
如图所示,电路板主要分为以上三个部分,MCU型号为HC89F3421;LDO芯片丝印为:LPS 2EB1,型号未知,负责将四节电池电压转换成MCU的3.3V工作电压;电机驱动芯片丝印为:TRDEC,型号未知。
左边区域就是红外发射感应对管,没啥好说的;
中间大片黄色铜片是触摸感应区,感应区中心有两色状态LED。
MCU的资料很好找,百度第一页直达下载链接。国产的优秀的基于8051的低功耗触摸MCU,支持多种PIN脚封装。小米的产品用到的是16脚封装。我尝试画一下原理简图:
MCU的7,8脚为地和电源,工作电压3.3V;1脚接触摸键;2,3脚接的是状态灯;10号引脚接的是红外接收信号;15脚为电机控制信号。
LDO输入为四节电池的串联电压,大概在5~6.5V之间。
由于能力有限,我没有找到洗手机的电量检测电路,初步分析可能没有。
对于电压检测,我有以下推断:当电池亏电时,LDO转化的3.3电压不足以支持MCU的正常工作,MCU宕机重启,状态灯黄灯闪烁一下。
接下来分析一下洗手机的工作原理:
通过断开电源线串联电流表观察,电流有周期性跳变:
电路工作流程如下图:
MCU大概半秒钟休眠一次,然后开机进行检测环节,此时工作电流为0到20微安;
不管待机还是开机状态,要先进行一次触摸键检测,此时电流为70微安;
如果是开机状态,还要进行一次红外检测,电流为120微安。
可以基于此工作流程大概估算一下待机时间:
一枚优秀的碱性电池容量不会低于1000mah,我使用的是小米彩虹电池,按1000mah估算;
不算电机消耗,开机时峰值电流120微安,平均取大,可以按100微安估算;
那么开机待机时间不会低于1000/0.1=10000小时。大约416天。
如果不开机,也是会消耗电量的,峰值电流70微安,平均取大,可以按50微安估算;
不开机的待机时间不会低于1000/0.05=20000小时,800天没有问题,几乎两年多。不过到电池生命尾声,耗电大户电机也启动不了几回了。
平时轻度使用的话,待机消耗是一直持续的,电机启动一次大概一秒钟,耗电量是待机的三四百倍。意味着每洗一次手,要消耗5到10分钟的待机电量。
综合以上考虑,洗手机家用的话,每四节电池使用一年是没什么问题的。
接下来就要考虑改装方案了:
网上大部分都是引出接口对锂电池进行线充。如果我也这么做,只能算是狗尾续貂,没什么新意。而且如果开槽做接口,还会影响美观,甚至破坏防水性。
干脆一步到位,直接上无线充。
感谢万能的淘宝,你想得到的网上全都有。
这是随便买的无线充电模块,大概10元钱。它是可以贴在手机后面直接使用的,支持多种接口,包括miniUSB,Type-C还有苹果口。反正接口是要剪掉扔掉的,选最便宜的那个模块就行。驱动能力5V1A,给锂电池充电足够。
随便看一眼电路构造,就不分析了,没必要。
充电板我家里有,当初买什么东西送的赠品。我手里没有无线充电手机,就一直没用上。
淘宝买的话,10块到40块都有,建议买带充电指示灯的。
在充电模块到手之前,需要考虑:
由于空间限制,充电模块嵌入洗手机的话面临两个问题:
1.模块是否可以弯折,会不会影响到充电感应;
2.外壳厚度造成的距离,是否会影响到充电感应。
幸好模块够小,嵌入到洗手机的空间内刚刚好。
如上图:
洗手机的侧面空间刚好可以放置充电模块。充电板也可以感应得到——蓝灯代表正常感应。万用表测量模块5V正常输出。
最开始是设想将感应线圈贴在上盖的,我担心的影响电路板以及触摸键的工作问题似乎无解。没想到把它放在侧面完美的解决了这个问题。
这是感应充电板接锂电池之后的充电电流,650mA,余量充足,完美!
接下来考虑电池问题:
这里遇到了一点小意外:
首先,我用4.2V锂电池发现无法正常使用洗手机,电机启动一下就直接关机了。表现跟电量不足一样。
我用直流电源5V驱动洗手机没有任何问题,可正常工作。
看来是电压太低,LDO无法正常输出3.3V电压。
看来我还需要一个升压模块,或者另一个方案:将LDO短接,用4.2V直接驱动MCU。但是后者可能会烧毁MCU,所以还是稳妥点,先买个升压模块再说。
其次,本来我手上有一些18650电池,还有一些旧手机淘汰下来的锂电池,但是由于空间限制,这些电池没办法放在洗手机里面。
只好继续破费了,在网上买一个:
注意这个尺寸,在电池下单前先用纸卷模拟一下:
在我写此文章之时,电池和升压模块还没有到手,今天到此为止,先存个草稿。
------------------时间的分界线-----------------------
好了朋友们,我回来了。升压模块的快递到了。
下面是组装阶段
接线过程很简单,把所有模块与洗手机电源线并联即可。保持最小的改动,这样即使锂电回路失效了,还可以装回碱性电池继续使用。
注意:建议在无线充电模块与电池之间串一个二极管,起限压保护作用。因为无线模块感应的是5V电压,而锂电池最高电压4.2V多一点,避免直接导通伤害锂电池。这里利用的是二极管的正向导通压降,大概在0.7V左右。副作用有一点:充电电流只剩60多毫安了。
装回上盖,建议502封装,但不要点太多胶水,关键几点就好,方便日后维修。
进行一段时间的测试,运行完美。搞定收工
跳到最后,大家可按照此清单进行改装:
无线充电模块,~10元;
电池66*20*7.5mm,17元;
升压模块,1.3元;
充电板,~20元或者0。
总成本:30元左右。充电板不计入在内。
30元的碱性电池够洗手机用7年了,到时候机器早坏了。总体上就是折腾个乐趣。
还是期待小米能够出一款能够充电的洗手机。
作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~
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