亞馬遜(Amazon)上有一款超聲波驅狗器,香港一家名叫instecho的公司生產的,這款配有太陽能電池板和PIR感測器的太陽能超聲波驅蚊器僅賣20美金,能透過發出超聲波訊號,將動物趕出自己的院子,同時又不會騷擾鄰居。

20170919NT02P1

這是個很小巧的設備,僅5.9(W)×3.3(D)×14.5(H)英吋,超聲波頻率在18~40KHz之間,待機功耗0.8mAh、工作功耗15mAh,能涵蓋2,425平方英呎的面積。

很值得拆開看看其設計,Nick Davis在allaboutcircuits上分享了自己的拆解。

第一印象

四個小螺絲將兩個塑膠半殼合在一起,這個塑膠半殼絕對沒法「防風雨」,最多是抗惡劣天氣。打開塑膠殼,電子系統簡單的程度嚇到我了。

20170919NT02P2

上半部分的塑膠殼上黏著一個太陽能電池板,在明亮的陽光下能產生約9.5V功率,如下圖所示。

20170919NT02P3

由內部組裝來看,製造商強調降低成本——也許這就實現20美元的原因。

下圖顯示了LED透鏡和揚聲器如何透過烙鐵「焊接」到塑膠殼:像是把鐵加熱,快速地將塑膠片融化在一起。

雖然這種焊接方法似乎是成功的,但它並不美觀,並且使得維修這些部件非常困難。當然,這麼便宜的價格,大概也沒人會去專門修理它。

20170919NT02P4

再看內部元件,包括: ˙兩片PCB; ˙主PCB包含所有系統的智慧功能; ˙第二個PCB是一個非常簡單的PCB,僅用於緊緊固定三個白色LED; ˙揚聲器:這是做了廣告的超聲波頻率揚聲器,性價比很高; ˙白色LED保護鏡頭/支架; ˙鎳氫充電電池組; ˙安裝在太陽能電池板上的電纜。

把所有的內部元件(除了白色LED透鏡和太陽能電池板,因為黏住了)都從塑膠零件中取出,如下圖所示。

20170919NT02P5

如前所述,白色LED PCB非常簡單。 實際上,除了三個LED之外,它不包含任何零件。因此,這片PCB應該是超級便宜的。

20170919NT02P6

另一片PCB,雖然包含了這套超聲波驅狗系統的所有智慧功能,但仍然是一個相當簡單的設計:

20170919NT02P7

主PCB看起來是一個正常設計的雙面板,但還是讓人覺得應該很便宜。雖然這片PCB沒有什麼太特別的,但我注意到沒有任何電磁干擾(EMI)防護。這有點令人驚訝,特別是考慮到在設計中其實也用到了微控制器(MCU)。

另一方面,沒有任何FCC或EMC標記。主PCB板上的元件包括: ˙LDO穩壓器(3.3V):高級單晶片系統AMS1117。該元件有電壓可調或固定電壓型號。此設計使用3.3V固定電壓版本,並提供該PCB所需的所有必要電源。調節器由電池組和/或太陽能電池板供電。 ˙微控制器:Microchip的8接腳、8位元Flash MCU PIC12F510。當微控制器檢測到來自PIR設備的訊號時,三個白色LED會閃爍,超聲波揚聲器會被啟動。 ˙肖特基二極體:該SS14肖特基二極體允許電流僅從太陽能電池板流向電池組/電壓LDO穩壓器。 ˙NPN電晶體:由微控制器驅動的這兩個電晶體用作打開和關閉揚聲器和LED的「開關」。

把主PCB翻轉過來,看到以下元件:

˙電解電容:這些是10~22μF的電解電容。所有三個額定值為25V。 ˙電感:這個沒啥好說的。 ˙PIR感測器:被動紅外線感測器AS412,在一個電磁遮罩中整合了數位控制電路和主體感測元件,而且,其延遲定時參數由外部放置的電阻控制。鑒於這些特性,PIR感測器似乎用起來非常簡單。

20170919NT02P8

EDN討論

這麼簡單的設計賣到20美元,果然還是出口的電子設備利潤可觀啊!中國其實很多地方可以考慮採用這種設備,比如禁止貓狗進入的公園/餐廳等,或者賣給類似海底撈火鍋店的後方廚房以防止老鼠等,應該有不錯的需求。