全球主流智能手环传感器模块拆解大揭秘

2016-11-05 by:CAE仿真在线来源:互联网

如果说前几年消费电子市场的热点是是功能手机向智能机的转换过渡,那么近几年则逐渐偏移到智能设备的便携化、智能化。近年来,国内外豪杰纷纷聚焦智能硬件,Google Glass问世,Galaxy Gear 接踵…… 今年9月份Apple Watch的亮相更是将这个热点推向更高。

这段时间,我们也测评拆解了不少智能硬件,尤其是各种可穿戴设备,我们发现身披时尚、智能、健康等标签的智能手环、腕带们其实并没有想象中的“高大上”,抛开外形、大同小异的APP,在核心硬件原理上,它们非常相似。一个公式就能基本囊括,微控制器或者MCU+低功耗蓝牙通信方案+惯性传感器+电源方案。基本原理很简单,一个MCU或者处理器(内置或者另外配合小容量RAM,ROM)控制蓝牙、传感器、LED和振动器。纽扣电池或锂电池提供电源。

先拿国内79元小米手环来看看吧。

小米手环采取的分体式设计,腕带与主体可以分离。主体内部构造也很简单,前后两片式外壳,中间嵌入电池、主板与振动器,充电触点设计在外壳上。

电路板,主要IC,Dialog DA14580($1.3200) 蓝牙片上系统,内置一个32-bit ARM Cortex M0内核,拥有一个功率管理模块; ADI ADXL362($4.7640) 3轴数字输出MEMS加速度计,TI TPS62736($0.9000) 降压转换器。

Fitbit Flex

Fitbit Flex 也是分体式设计,腕带和主体可以分离。主体部分外壳焊接非常紧密,使用到大量的胶水,充电触点和蓝牙天线设计在了塑料外壳上。壳内的硬件是振动器、电路板和可充电锂电池。主板上还贴了一块NFC,不过由于手环并没有NFC相关的功能,因此并不了解这块NFC线圈的实际作用。

主板上主要IC是意法半导体STM32L($1.3792) 32位微处理器,意法半导体LIS3DH($0.6700) 三轴加速度传感器,Nordic NRF8001($1.9574) 蓝牙4.0芯片以及一枚TI BQ24050($0.5630)的锂电池充电芯片。

接下来再看看Jawbone的UP 手环。Jawbone是较早进入智能手环的厂商之一,两代UP手环在市场上也非常流行,两代UP都是典型的一体化设计,代表了比较高的工艺水准。

电路板采用的柔性板,所有的电子器件全部贴装于软板之上,电池密封在一个金属小盒子里,外面是一圈柔软的TPU橡胶,既能保证手环的柔韧性,也防止电池受到挤压损伤,而且主板上的IC使用了高强度的点胶,且覆盖面积大,进一步确保了主板的稳定性。主要使用的IC有TI MSP430F5528($3.9937)的微控制器,Nordic nRF8001($1.9574) 蓝牙芯片,Bosch BMA222EF三轴加速度传感器。

再来看以精致外形俘获不少用户的Misfit Shine,也是采取的主体和腕带分离的设计形式。两片式金属外壳,内置纽扣电池和一块电路板。拆解下来,我们觉得这只手环的亮点在于其核心电路之外的工业设计,小巧的金属外壳、12颗LED灯可以简洁的显示时间,整个主体上贴有磁铁和夹扣相吸实现多样化的佩戴模式。

Misfit Shine圆形黑色主板,周边是12颗LED。通过主板标注,它的解决方案也是MCU+蓝牙以及一枚加速度传感器。型号分别是Silicon Labs EFM32($1.7044),32位ARM内核MCU,TI CC2541($2.2900) 蓝牙4.0芯片,内置128KB ROM 以及8KB RAM。

Ni Nike FuelBand 智能手环,也是一体化设计,拆解时需从腕带表面开始切割。由于整个手环做成弧形,因此整个电路主板都是采用的柔性板,成本自然会比硬板高,板子中间是一块 5*20 LED阵列。值得一提的是Nike FuelBand 采用的是两个36mAh锂电池的设计,但是续航能力并不强,只能支持5天左右。

电路板上的IC主要分布在两端。使用的意法半导体STM32L151QCH6($4.5929)MCU,内置256kb闪存,意法半导体LIS3DH三轴加速度传感器,CSR的蓝牙4.0芯片CSR1010($1.1875),意法半导体STNS01($1.9200) 锂电池充电芯片。

Bong一代,采取的也是一体化设计,腕带、铝合金装饰外壳、芯片塑料外壳以及壳内的主板、电池和振动器。

电路板上,Nordic nRF51822($1.6604) 的蓝牙SoC,意法半导体LIS3DH 加速度传感器,这颗传感器出现的频率很高。Liner LTC4065($1.3100)充电芯片和TILM3673($0.6188) 降压转换器,强化电源。

最后是我们已经拆解过的手环们的一些总结列表,从这些功能、硬件的参数上面,环环们的区别并不大,唯一看到续航时间上bong 二代理论上可以达到一年左右,算得是一个突破。价格区别比较大,小米手环突围之后拉开约20倍左右的差价。

除了我们已经拆解的这些手环腕带们,其实市面还有很多的手环。由于方案简单,门槛比较低,开发成本也低廉,开发周期也比较短,所以智能穿戴的市场目前还比较混乱。但是就我们的试用情况来看,目前的智能手环们离成熟还有很大的距离,工业设计、传感器、显示、功耗和交互这五大方面都需要提升。我们认为,作为下一代的便携电子,体验应该是傻瓜式的,工业设计应该是时尚、无感佩戴式的,能够真正收集到有效数据并且管理提供增值服务。

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