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超详细Nest恒温器拆解
发布时间:2014-09-02
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超详细Nest恒温器拆解
发布时间:2014-09-02
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随着生活水平的提高,人们对于生活品质与环境要求也越来越高。辛苦忙碌工作的人们都希望外出后能够回到一个温暖而舒适的家。 这时候有ipod教父之称的Tony Fadell在离开苹果公司两年后并没有就此消声遗迹,而是洞察到了人们对家庭环境的这一需求,与Matt Rogers共同创立了Nest Labs并设计推出了Nest Learning thermostat这款温控器。它的硬件结构与应用又是如何的呢?上海微技术工研院(SITRI)为大家一一解析。

包装与外观设计

Nest Learning Thermostat虽然是一款中央空调温控器,但在外观上与常规方方正正的、带个小液晶屏、能调风力和温度的控制器不同,它采用是圆形外观,给人一种全新充满优雅和现代的感觉。该产品除了包括设计感极佳的主体管理显示单元外,同时还配备了台壁挂式底座、连接到信号线从HVAC系统、使用说明书、固定螺丝以及螺丝刀。

产品体验测试

Nest可以通过记录用户10余天的调节操作,学习了解用户的温度需求,从而自动调整室内温度与湿度,能够有效节省能源,并提供最佳的恒温体验,同时在夜间温度的恒定可以给你带来更舒适的睡眠。

Nest产品分为两部分:设备和应用,其中应用又分为Web应用和智能手机APP应用。Web和APP应用的产品架构是对应的,分为:用户登陆、添加Nest(通过设备号和设备Key两种方式进行添加设备)、Nest控制(温度设置、时间设定、数据记录统计、Home设置等)等功能模块。

Nest设备交互设计:设备的交互上采用了利用设备圆形的造型,菜单的选择,模式选择,连接网络等每个步骤都是巧妙利用设备圆形外观造型旋转进行,甚至键盘大小写输入都是利用圆形布局菜单进行布局,再配合显示屏下方的机械按钮进行确定用户所进行操作的确定,对设备的使用环境(设备固定在具体房间的具体位置)考虑极为细致,同时不失为一种装饰和智能家居产品的定位,交互方式的选择,让用户看着这个设备就知道怎么操作,每个操作极为简单,让用户不用去思考,甚至不需要看使用说明就可以把设备进行数据联网和应用程序很友好的默默就链接了。

Nest应用Web和APP的架构完全相同,只是交互设计稍有差别。其流程主线非常清晰如下:

产品拆解

Nest在硬件部分分为管理显示控制和连接到信号线从HVAC系统两部分,通过专有的20针连接器及卡口相互连接。

管理显示控制部分采用2组长短不一的螺丝进行固定

卸掉螺丝打开后盖,我们可以发现Nest采用了可充电的锂离子聚合物电池进行供电。

在移除后盖的同时,我们将后面板卸下就可以清楚看到带状软板的一段标示着“拉”而另一端有一个按钮。这种带状电缆安装按钮,能够把整个显示器组装成为菜单导航仪,从而让用户只需滚动外环与按压显示屏即可选择。(下一页

移除电池后,我们就可以清楚看到主板所在的位置。

卸除主板与显示屏支撑之间的螺丝后,我们便可以顺利的取下主板,露出显示屏区域部分。

主板移开后,我们只需要轻轻按压显示屏,既可以将它与外金属框分离

连接到信号线从HVAC系统部分采用的是长短一致的螺丝进行固定

卸下螺丝移除后盖后,我们可以清楚的圆形主板,其中还包括了ST微电子STM32L151超低功耗32 MHz ARM的MCU、SHT20 Sensirion的湿度和温度传感器、德州仪器SN74LV4051A通道CMOS模拟复用器/解复用器。

Nest Learning Thermostat主要部件全图:(下一页

传感器

Nest Learning Thermostat使用了5颗传感器,其中包含了1颗ambient light/proximity sensor、1颗humidity/temperature sensor、1颗optical finger navigation sensor以及2颗IR sensor.

1)光线距离传感器

Nest Learning Thermostat与Nest Learning Thermostat Gen2一样,采用了AMS公司的传感器TSL2771,该传感器芯片集成在2.08 mm x 2.03 mm x 0.68 mm尺寸的封装内。

光线距离传感器TSL2771外观照:

光线距离传感器TSL2771芯片全图:

光线距离传感器TSL2771芯片Die Marking:

2)湿度温度传感器

由于Nest Learning Thermostat主要的功能是保证用户有一个舒适的生活环境,因此该产品采用了Sensirion公司生产的SHT20这颗湿度温度传感器,能够更好的监测环境以便达到最好的温控效果。该芯片封装尺寸为3.03 mm x 2.82 mm x 1.32 mm。

SHT20温湿度传感器外观照:

SHT20温湿度传感器芯片全图:

SHT20温湿度传感器芯片Die Marking:

3)光学手指导航传感器

Nest Learning Thermostat只需通过旋转外部钢圈即可调节菜单这一功能是通过Avago公司的ADBS-A350光学手指导航传感器进行检测外钢圈的位置来实现的。该芯片的工作方式类似于光学鼠标的传感器,通过捕捉图像的环内部的连续图像进行比较,以确定位置旋转。其封装尺寸大小为:6.06 mm x 5.94 mm x 1.14 mm。

ADBS-A350光学手指导航传感器外观照片:

ADBS-A350光学手指导航传感器芯片全图:

ADBS-A350光学手指导航传感器芯片Die Marking:(下一页

4)红外线传感器

Nest Learning Thermostat这款产品设有一个自动的功能,可以检测当你离开你的家后,自动切换到“走温度”,以避免持续加热或制冷,从而控制住房的温度。 这就需要运用到2颗PerkinElmer公司的红外线传感器,分别用来实现移动感应和监控的功能。

IR Sensor外观照:

IR sensor of monitoring芯片ASIC全图:

主要芯片组

Nest Learning Thermostat采用了Texas Instruments公司的1GHz ARM Microprocessor;其内存分别使用了Samsung 的64MB SDRAM和Micron的256MB NAND Flash;在数据传输方面,nest采用的是Murata家的WiFi模组其中包含了Texas Instruments公司的2.4G 无线芯片、Skyworks的RF PA以及TriQuint公司的WiFi前端模块来实现所需要的功能。主芯片列表如下图所示:

主芯片分布图如下所示:

上海微技术工研院(SITRI)将继续此款智能家居设备的详细拆解分析,敬请关注!

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