拆解藍牙無線條碼掃描器—裡頭鏡中有鏡

作者 : Nick Davis

亞馬遜網站上一款由Besteker製造、售價45美元的1D無線條碼掃描器設計精美、外觀大氣，拆開來卻發現一些元件沒有零件號、各別元件安裝馬虎、連引線都沒有修剪整齊。但是瑕不掩瑜，事實上這款掃描器的設計充滿創意，尤其是裡面的鏡中鏡，讓人眼前一亮…

掃描器的應用已經深入到人們生活的每一個角落，快遞、超市、工業應用，無處不在。

最初的掃描器是透過資料線與電腦或POS機傳輸資料。隨著技術的進步，無線掃描器今天已經隨處可見，一般利用藍牙、Wi-Fi等傳輸資料，不受資料線電纜長度的限制。

無線掃描器不需要連接線就可完成掃描條碼並傳送到伺服器的任務，其實這一功能用手機也可以實現，在手機Android市場就可搜尋到數款免費的條碼掃描應用，可以達到無線掃描器的效果。

當然，一分價錢一分貨，在正規的應用場合，建議還是要使用高品質的掃描器。如今市場上有著成百上千種不同的掃描器，根據品牌、性能、類型的不同，價格可相差數十倍。無線一維(1D)掃描器的價格就在幾十至幾千元不等。

這裡要拆解的是由Besteker製造、在亞馬遜(Amazon)上售價45美元的1D無線條碼掃描器。

這款掌上型條碼掃描器僅重300克，外殼由光滑的塑膠製成，堅固耐用，設計符合人體工程學。

掃描器頂部的塑膠蓋用兩個小螺釘固定在主體上。打開蓋子，首先映入眼簾的是三個PCB：一個用於藍牙發射器；一個用於雷射二極體，最後一個嵌入在掃描器把手中，用於觸發器和電池。

掃描器中有三片PCB。

取出掃描器的所有元件。

以下看看這三片PCB分別包含哪些重要零件，以及會有哪些特別的發現！

雷射二極體PCB

雷射二極體PCB的主要元件和一些發現：
˙LM324DG運算放大器；
˙環氧樹脂，用於將零件/螺母固定；
˙PCB邊緣是手工修剪的，說明在最終的設計之前未完成3D分析；
˙電感器從安裝的樣子來看，很可能這個特殊的電感器是最後一刻才裝上的，因為它沒有零件編號，安裝馬虎，連引線都沒修剪整齊；
˙兩面鏡子，沒有零件號；
˙雷射二極體和雷射檢測器，沒有零件號。

雷射二極體PCB元件。

把雷射二極體PCB圖放大一些。

雷射二極體PCB的主要零件。

從上圖可以看到有兩面鏡子(一個固定，一個可移動)、一個雷射二極體和一個雷射檢測器/感測器。再仔細看看這兩面鏡子。

雷射二極體PCB中的兩面鏡子。

這兩面鏡子都有金屬塗層，看起來是金或銅。根據photonics.com，「鏡子的導熱能力很重要，掃描器通常使用金屬基板，因為金屬比玻璃的傳導性更好。」 此外，「銅和金僅在紅色和紅外光譜區域有用」。

請注意，固定鏡子中還有一面鏡子。按下觸發器讓裝置通電，聽到嗶的一聲，表示有電，PCB被啟動了：LED打開，「可移動」鏡子開始振盪，雷射二極體發光。很酷炫吧！

條碼掃描器通電。

再來看一看「鏡中鏡」。 從下圖可以看出，雷射二極體對準固定鏡中的小鏡子，小鏡子將雷射引到振盪鏡上，就「產生」了掃描雷射。

雷射對準靜止鏡中的小鏡子。

那麼，鏡子是怎樣振盪的呢？關鍵在於使用了永磁體和電感。永磁體連接到用於固定鏡子的塑膠片的尾部，電感是那個黑白的大圓形元件。電流通過電感器時產生磁場，反過來會影響/移動永磁體，產生「振盪」的竅門是快速迴圈通過電感的電流，從而快速輪轉磁場(開-關-開)。

移動磁鐵的振盪速率是多少呢？將邏輯分析儀連接在電感的一根引線和地之間，可以看到，電感每〜25Hz充電一次，因此，鏡子以相同的頻率振盪，每秒25次。

電池PCB

無線條碼掃描器的「大腦」是在電池PCB上，但是這個PCB上的多數元件沒有任何標記。
˙齒形 PCB明顯裝歪了，可能是裝配過程中缺乏品質控制所致；
˙NPN電晶體(上面標著1AM)只是通用型電晶體；
˙處理器作為系統的大腦，該元件上沒有任何標記。可能這個IC是定制的，所以漏了IC標記；
˙「未知IC」上的標記似乎被人為地磨掉了；
˙開關和音訊報警器上沒有任何零件標記；
˙記憶體IC上標有ATMLH536。

電池PCB零件。

藍牙PCB

藍牙PCB用的似乎是現成的藍牙齒形PCB。

藍牙PCB。

該PCB只有兩顆IC：
˙賽普拉斯(Cypress)的BCM20730是藍牙IC，據稱是可用於無線輸入裝置的單晶片收發器；
˙雖然意法半導體(STMicroelectronics)元件上標有4HDR8和K645，但卻找不到關於該元件的任何資料表。雖不能完全確定，但這個IC十有八九是一個儲存(快閃記憶體)元件；
˙所用的晶體是一個24.000MHz的元件。

總結

拆解這個1D無線條碼掃描器是一個讓人愉悅的過程。雖然拆解中發現掃描器在組裝過程中有些缺乏品質控制，但是不可否認，這個掌上型條碼掃描器是精心設計和創新的產品，尤其是其中的振動鏡！

附錄：Besteker無線1D條碼掃描器規格參數

物理參數：
˙尺寸：165mm×70mm×98mm；
˙重量：300g；
˙充電介面：RJ45接口；
˙外殼材料：ABS+PC。

性能參數：
˙光源：可見雷射二極體，波長650nm；
˙觸發模式：手動；
˙掃描模式：單行掃描；
˙掃描速度：150±2次掃描/秒；
˙解析度：>4密耳；
˙錯誤率：1/5千萬；
˙發射頻率：2.4GHz藍牙；
˙發射距離：10m(可見距離)；
˙提示模式：蜂鳴器和LED；
˙雷射安全等級：EN60825-1，Class 1、National Class 1雷射安全標準EMC；
˙EMC：EN55022、EN55024；
˙電氣安全：EN60950-1。

環境參數：
˙光強度：3,00012,000勒克斯；
˙溫度：050°C(運行)/-40~60°C(儲存)；
˙包裝級別：IP52。

電氣參數：
˙充電時間：2小時；
˙充電電壓：5VDC(±5%)；
˙功率：100mW；
˙電流：20mA(運行)/<20mA(待機)

(本文部分內容來源於Nick Davis的《Teardown Tuesday: Bluetooth-Enabled Cordless Barcode Scanner》(https://www.allaboutcircuits.com/news/teardown-tuesday-besteker-bluetooth-enabled-1d-cordless-barcode-scanner/)，由EDN China編輯Jenny Liao編譯整理。)

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