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20220129 100均分解のススメ Part3
- 2. 自己紹介 Facebook: Masawo Yamazaki Twitter: @tomorrow56 1000円+電子工作 Thousand+DIY
- 5. Part3で分解したモノ
- 6. 100均ガジェット分解のススメ •なぜ100均ガジェット分解なのか • Part3の内容をいくつか紹介 • 電子メモパッド • 12桁ソーラー電卓 • 完全ワイヤレスイヤホン(TWS) • 自分流の分解の手順 • お気に入り機材 「個人でも手の届く機材」を使って分解して調べてみる
- 8. 入手しやすい
- 11. なかなか出会えないものも多数
- 12. Part3の内容をいくつか紹介
- 13. 電子メモパッド 販売価格: 500円 ● コレステリック液晶採用 ● 繰り返し書いて消せる Boogie Boardという名前で売られているものと同じ原理 https://www.kingjim.co.jp/sp/boogieboard/
- 14. 本体を分解 ● 「液晶シート」からは2個の電極が出ていて、 テープで制御基板の「液晶シート電極用ランド」 に貼り付け られている。 ● 液晶シート電極の横には「削除ボタン用電極」があり、押すと制御基板のパターンがショートされ、液晶 シートの両面に電圧がかかり画面消去される。
- 15. プリント基板 ● 基板はガラスエポキシ(FR-4)の両面基板 ● 部品は全て面実装部品で片面に実装 ● コントローラはワンチップの専用IC、周辺に 電源昇圧用コイルと整流ダイオードがある。 ● 基板の裏面には部品はなく、液晶シート電 極用ランドと削除ボタン用のパターンが配置 されている。
- 16. コレステリック液晶 ● 使用されている液晶シートは「コレステリック 液晶(cholesteric liquid crystal display, 以下 ChLCD)」 ● 通常状態では安定した2つの状態が存在 ○ 特定波長の光を反射する「Planar state」 ○ 弱い散乱で光を反射しない「Focal conic state」 ● ペンで加圧した部分は「Planar state」に変化 し光を反射するので黄緑色に見える ● 電圧を印可すると液晶の配向が揃う 「Homeotropic state」となり、背面の黒を透 過する状態＝描画が削除できる ● 電力が必要なのは描画削除だけなので、ボタ ン電池で超低消費電力動作が可能
- 18. ● 液晶シート制御はワンチップの専用IC(U1)、L1・D1・C3で「昇圧チョッパ回路」を構成し、液晶消去に必要な電圧 を生成して7番ピン(HV)に入力 ● 液晶シートは「コレステリック液晶(ChLCD)」でU1の4-5番ピン(X1-X2)の間に接続。 ● 削除ボタン(K1)が押されて2番ピン(KEY)がHレベルになると液晶シートの電極間に電圧が印加されて液晶シー トの内容が消去される ● ロックスイッチ(SW1)をLock側にすると、ボタン電池が切り離されて電圧がかからなくなる。 回路図
- 20. 分解した感想 ● 分解してみると専用ICを使って最小の部品点数で実 現されていることが分かった。 ● 動作原理もシンプルで、使用目的を絞ってよく 考えら れた仕組みの商品という印象
- 21. 分解した感想 ● 分解してみると専用ICを使って最小の部品点数で実 現されていることが分かった。 ● 動作原理もシンプルで、使用目的を絞ってよく 考えら れた仕組みの商品という印象 最後の感想が毎回一番時間がかかっています...
- 22. ソーラー電卓 販売価格: 100円 ● 12桁表示 ● ソーラー電池専用 ● アルミフレーム?? これ↑を再び見る機会があって「電卓がマイコ ンの原点だな」と思い出したのが発端
- 23. 本体を分解 ● 内部はメイン基板と表示用のLCDパネル及び電 源用のソーラーパネルで構成 ● ソーラーパネルはリード線で直接メイン基板に 半田付け ● メイン基板にはキー検出用の印刷パターン、シ リコーン樹脂のキーの裏には導電塗装 ● キーを押すとメイン基板上のパターンがショート され、どのキーが押されたかがわかる仕組み(個 別部品のスイッチ不要) ● キーと電極の位置はキー側のケース上のボス に基板の穴をはめることで決まる
- 24. プリント基板 ● メイン基板は紙フェノールの片面基板 ● 部品は樹脂モールドされたプロセッサとそ の周辺部品(セラミックコンデンサ、LED)の みと少ない ● メイン基板とLCDパネルは電極付フィルム で接続、フィルムの電極の接続は半田付け ではなく接着 ● 基板裏面にはキー入力検出用の電極が基 板パターンではなく導電塗料で印刷 ● 基板の表面と裏面の接続部には穴があい ていて、導電塗料が表面に回り込むことに より電気的に接続 ● これにより基板自体がローコストの紙フェ ノール片面基板でよくなる
- 25. プロセッサ ● 樹脂モールドされたチップは素性がわからない ので基本は削ってチップを見てみる ● 樹脂モールド自体(エポキシが多い)はあまり硬く ないのでヤスリで削りやすい ● 電卓のシリコンチップ(ダイ)は基板パターンに対 して10度ほど傾いて実装 (ボンディングワイヤの接続距離の最適化?)
- 26. プロセッサ ● シリコンチップを顕微鏡で拡大して観察 この写真は2500円くらいのUSB接続顕微鏡で撮 影 ● 規則的なパターンが並んでいる部分はメモリであ ることが多い ● チップの周辺の四角い銀色の部分はボンディン グワイヤ接続用のパッド ● チップサイズは1.8mmx1.8mmと大きめ ● ワイヤ接続だとパッドの数でチップサイズが決 まっている(律速する)ことが多い
- 27. ● プロセッサ(U1)の電源にはソーラーパネルの出力を 直接接続、電源を安定化させる回路が内蔵されてい ると推測 ● 基板に[+]と[-]のランドがあり、電池を接続して動作さ せることができるように配慮されている ● LCDパネルはプロセッサと40ピンで直接接続 ● キーは合計23個、10本の信号線(K1〜K10)がお互 いに接続される組み合わせ(マトリックス)で検出 回路図
- 29. 完全ワイヤレスイヤホン 販売価格: 1000円 ● Bluetooth v5.0 ● 連続再生: 4時間 ● 充電ケースと併用で10時間動作
- 30. イヤホンを分解 ● イヤホンのケースはツメで固定なので、隙間に精密ドライバ等を差し込んで外せる ● 内部はメインボード1枚、LiPoバッテリー、スピーカー、充電電極及び磁石で構成 ● 各リード線はメイン基板に直接ハンダ付け
- 31. プリント基板 ● メインボードはガラスエポキシ(FR-4)の 4 層基板 ● 表面:メインプロセッサ・水晶発振子 ● 裏面:スイッチ・マイク・ 積層チップアンテ ナ・LED(2個) ● 未実装のU4には、タッチコントローラが 実装可能
- 32. メインプロセッサ ● 深圳市中科蓝讯科技股份有限公司 (BLUETRUM, http://www.bluetrum.com/)製の Bluetoothイヤホン用SoC「AB5376T」 ● パッケージはQFN20Pin(少ない) ● 主な仕様 ○ 32bit RISC-V + DSP拡張(52MHz) ○ Bluetooth v5.0準拠 ○ Programmable GPIO ○ DC-DCコンバータ内蔵 ○ LiPo充電制御 ○ フラッシュメモリ:無し ● フラッシュメモリ搭載品あり(AB5376A)
- 33. ● メインプロセッサは充電制御内蔵で充 電電源(5V) とLiPoバッテリーが直接接 続 ● 周辺部品は電源フィルタ用コンデンサ とインダクタ(L5)及び水晶発振子 (26MHz)のみ ● 必要な電源は全てプロセッサ内部で生 成 ● 未実装のパターン(U4)にはタッチコント ロールIC(JL223B)が実装可能 回路図
- 34. 充電ケースを分解 ● 充電ケース内部はメインボード、LiPo バッテリー 及び磁石で構成 ● LiPo バッテリ ーはメインボードに直接ハンダ付けされ両面テープで固定
- 35. プリント基板 ● ガラスエポキシ(FR-4)の両面基板 ● 表面には充電制御 IC・インダクタ・充電用コンタクトピンが実装 ● 裏面にはマイクロ USB コネク タ・LED(R/B)が実装
- 36. 充電制御IC ● 富满微电子集团股份有限公司 (SUPERCHIP, http://www.superchip.cn/)製 の Mobile Power Management IC「FM9688」 ● LiPoの充電モードはトリクル/定電流/定電圧の3 段階 ● チャージソフトスタート(直接定電流充電に入る 時、充電電流を設定 値まで徐々に上げるよう制 御)でLiPoへのダメージを保護
- 37. ● USB電源(5V)からのLiPo充電制御 ● LiPoの電圧(3.7V)を5.1Vに昇圧し、+/- 端子経由でイヤホンへ充電 ● ケースの充電時はD2(RED)、イヤホン への充電時は D1(BLUE)の LED が点 灯 回路図
- 38. 分解した感想 ● 中科蓝讯(BLUETRU)は、RISC-V Internationalの 「Strategic Member」(https://riscv.org/members/) ● RISC-V採用でローコストの実例 ● TWSイヤホンとして必要最低限の機能に絞って、1 チップで製品を実現 ● 基板の未実装パターンにICを追加することでタッチ対 応可能という共通デザインでコストダウン
- 39. 自分流の分解の手順 ● 外装を開封する ● 回路図を作成する ● 部品の素性を調べる ● キレイに写真を撮る ● 顕微鏡でチップを見る ● 分解標本をつくる
- 44. マーキングでGoogle検索 2TY->PNP Tr S8550 A2SHB->N-ch MOSFET SI2302 N4007->Power Diode 1N4007
- 45. AliExpressやAlibabaで商品検索 CdSセル GL5528 IR-Reciever VS838 RGB LED SMD5050 白色LED SMD2835 Audio Amp 8002シリーズ NSIWAY製 Zhengxin製
- 46. 中国の検索サイトでデータシート検索 JL223B TOUCH PAD DETECTOR 百度一下 DOC88(道客巴巴)
- 48. 機能の似た製品を探す ダイソー_BTイヤホン マーキングでは型番不明 https://fccid.io/ (FCC申請情報サイト)をよく探します メインプロセッサ AC6939B 機能・ピン配置一致
- 49. きれいに写真を撮る 簡易撮影ボックス GIMP - GNU Image Manipulation Program Amazonで1000円くらい
- 50. 分解標本をつくる
- 52. 樹脂モールドを削る ベアチップ実装の樹脂モールドをヤスリと砥石とカッターで削る 作業のコツ 1. チップが見えるまでは、基板と水平にヤスリと砥石で削る • 表面を濡らしながら作業すると見やすい 2. チップの端が見えたら「カッター刃の背中」でモールドを削ぐ • チップ表面を傷つけないように力を入れずに少しづつ作業を
- 55. チップを特定する USBドングル(送信) マウス本体(受信) データシートの”Bonding diagram for DICE”と重ねて確認 TeLink Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd.「TLSR8510 & TLSR8513」 Part1のワイヤレスマウスの例
- 56. お気に入り機材の紹介
- 57. 超音波カッター 今回も個人で買える機材で分解しています • ケースが接着されている場合 の成形品を切断する • 超音波で発生した熱でプラス チックを溶断、バターのように 切れる • 刃物は切れ味が良い方が怪 我が少ない エコーテック ホビー用超音波小型カッターZO-30プラ Amazonで25,000円
- 58. ホットエアガン 今回も個人で買える機材で分解しています • 基板上のピン数が多いICや面実 装部品を外すときに使用 • ハンダゴテに比べて基板を傷めず 素早くきれいに部品を外せる • プリント基板への面実装部品のリ フローにも使える 858D SMDホットエアーガン Amazonで10,000円
- 59. 部品マルチテスター 今回も個人で買える機材で分解しています • 基板上の部品の値を測定するのに 使用 • 部品種類の自動判別機能が優秀 パッケージだけでは判断できない FET等の部品を特定するのに役に 立つ • 本体のIR受光部でリモコンコードを 解析し波形を表示する機能 マルチファンクションテスター TC-1 ShigezoneAkibaの通販で2,750円 https://www.shigezone.com/
- 60. ポータブルオシロ 今回も個人で買える機材で分解しています • 電子回路の動作確認に使用 • 液晶画面一体でタッチパネル操 作、バッテリー内蔵 • プローブ付属 • 測定精度を必要としない動作確 認のような用途では十分使える FNIRSI 1013D 2CH 100MHz帯域オシロスコープ Amazonで20,000円
- 61. USB充電プロトコルチェッカ 今回も個人で買える機材で分解しています • USB充電器やモバイルバッテリーが サポートする各種USB急速充電プロ トコル(USB BC, USB PD, Quick Charge, Apple Charger等)のチェッ ク • USB PDケーブル情報(e-Marker)の 情報の読み出し • PCに接続してUSB PD通信のログ解 析 ChargerLAB POWER-Z KT00 Amazonで7,500円