拆解：一次性溫度計(jì)不僅自帶USB，還能直接輸出PDF報(bào)告！

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)溫度記錄的需求也在不斷擴(kuò)大。無論是在冷鏈運(yùn)輸、電子制造、煙酒倉庫，還是食品加工、實(shí)驗(yàn)室研究等生產(chǎn)運(yùn)輸場(chǎng)景，精確地記錄溫度變化對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全都起著至關(guān)重要的作用。而一次性溫度計(jì)作為一種新型的溫度變化記錄設(shè)備，因其方便、快捷和高效的特點(diǎn)，也受到了人們的青睞。

為進(jìn)一步了解溫度記錄儀的工作原理和內(nèi)部構(gòu)造，近日筆者對(duì)一款帶有USB接口的溫度記錄儀進(jìn)行了拆解，并對(duì)如何測(cè)溫以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的工作原理進(jìn)行了深入分析。

外觀設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品外觀方面，本次拆解的溫度計(jì)與常見的水銀、槍式溫度計(jì)有所不同，外觀形式一塊U盤，并配備了USB金手指。



正面設(shè)計(jì)有一顆開始按鍵和兩顆紅、藍(lán)狀態(tài)指示燈，背面標(biāo)注了溫度計(jì)的溫度采樣周期和間隔時(shí)間（采樣周期60天、采樣間隔6分鐘），開關(guān)鍵按下后的開始采樣時(shí)間，以及設(shè)備唯一識(shí)別碼。設(shè)備唯一識(shí)別碼的使用，主要是為了區(qū)分各個(gè)設(shè)備，避免出現(xiàn)混淆，方便用戶對(duì)溫度計(jì)的使用進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。

同時(shí)，為了避免某些使用場(chǎng)景所產(chǎn)生的水汽或液體會(huì)對(duì)溫度計(jì)造成損壞，溫度計(jì)的外圍還使用了一層塑料膜進(jìn)行密封，以此保護(hù)溫度計(jì)內(nèi)部元件不受浸泡或受潮等負(fù)面影響，提升設(shè)備的防水性能。

不得不說這防水設(shè)計(jì)絕了！既解決了設(shè)備防水的問題，還兼顧了成本的控制。畢竟，任何降低成本的方案最終都會(huì)直接或間接地受益于消費(fèi)者，更何況還是一次性產(chǎn)品。

內(nèi)部拆解及使用實(shí)測(cè)

畢竟這是一款一次性產(chǎn)品，相比于其他需要專業(yè)工具或繁瑣拆解步驟的設(shè)備而言，這款溫度計(jì)的拆解難度并不高，只需要撕開溫度計(jì)正、反兩面的減振泡棉，即可看到溫度計(jì)的內(nèi)部構(gòu)造和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。



通過拆解發(fā)現(xiàn)，這款溫度計(jì)內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)非常簡潔明了。主要器件只包含了一顆主控芯片和一顆CR2032紐扣電池。

可能有人會(huì)好奇，這是一款用于測(cè)量溫度的溫度計(jì)，但是為什么主板上卻沒有看到一顆測(cè)量溫度的溫度傳感器或熱敏電阻呢？



其實(shí)，這款溫度計(jì)采用的是一顆片上集成了溫度傳感器的主控芯片CH573，該芯片是由沁恒微電子基于RISC-V內(nèi)核推出以一款低功耗藍(lán)牙主控，除了內(nèi)置溫度傳感器、藍(lán)牙通信模塊之外，還集成了USB 2.0 全速收發(fā)器、LCD驅(qū)動(dòng)模塊、觸摸按鍵檢測(cè)模塊等豐富外設(shè)資源。

可能是考慮到成本和負(fù)載的問題，藍(lán)牙功能并沒有被這款溫度計(jì)所采用，只使用了芯片內(nèi)置的溫度傳感器和USB 2.0全速收發(fā)器。一般情況下，主控芯片內(nèi)部的溫度傳感器會(huì)對(duì)溫度變化進(jìn)行采樣，并將其存儲(chǔ)至指定的存儲(chǔ)空間。當(dāng)USB收發(fā)器接收到外部讀取指令時(shí)，主控芯片就會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的程序訪問存儲(chǔ)器，并將已經(jīng)存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)調(diào)用至固定的報(bào)告模板，最后以PDF的形式輸出檢測(cè)報(bào)告。

由于溫度計(jì)電路功能單一、外設(shè)電路簡單、負(fù)載恒定，所以芯片自身的溫度變化相對(duì)于外界的溫度而言是基本穩(wěn)定的，完全可以直接調(diào)用芯片內(nèi)部的MCU對(duì)周圍環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)。

例如，雅特力AT32系列和意法半導(dǎo)體STM32系列內(nèi)置溫度傳感器的MCU，在實(shí)際應(yīng)用中也有很多直接調(diào)用內(nèi)部溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度的例子。



這是一份歷經(jīng)3個(gè)小時(shí)零6分檢測(cè)后輸出的檢測(cè)報(bào)告（報(bào)告輸出無需任何驅(qū)動(dòng)，USB插入電腦自動(dòng)生成），報(bào)告內(nèi)容十分詳細(xì)。除了基本的設(shè)備識(shí)別碼、采樣周期、采樣間隔等信息外，還會(huì)詳細(xì)標(biāo)注峰谷溫度以及每一個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)的時(shí)間、溫度，并提供溫度變化曲線圖，全面展示設(shè)備的工作狀態(tài)，讓用戶更直觀、準(zhǔn)確地了解設(shè)備的溫度變化情況。



通過對(duì)溫度計(jì)電路的觀察發(fā)現(xiàn)，這款溫度計(jì)并沒有配備專門用于存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)的閃存芯片。由此推斷，此款溫度計(jì)的溫度變化數(shù)據(jù)，應(yīng)該存儲(chǔ)在MCU內(nèi)部的非易失性存儲(chǔ)空間里。通過CH573的datesheet了解到，該芯片非易失性存儲(chǔ)空間最大容量約為500KB左右，但將溫度計(jì)插入電腦后卻顯示有將近8MB的存儲(chǔ)空間，二者參數(shù)存在互不對(duì)等的情況，這究竟是為什么呢？



在時(shí)鐘方面，盡管主控內(nèi)部已經(jīng)內(nèi)置了時(shí)鐘，但外圍電路還是采用了高、低速兩顆晶振，以此提高時(shí)鐘的精度。其中高速晶振提供了更為精確的系統(tǒng)時(shí)鐘，保證設(shè)備整體的穩(wěn)定性和可靠性；而低速晶振則針對(duì)每次溫度采樣提供更精確的定時(shí)功能，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和精度。

結(jié)語

綜合來看，這款溫度計(jì)的技術(shù)難度并不高，但在創(chuàng)新性和實(shí)用性方面非常出色。通過采用片上集成溫度傳感器的主控芯片，極大地簡化了電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和傳感器的使用，使得整個(gè)產(chǎn)品的制造成本得到大幅降低。除此之外，通過預(yù)設(shè)程序與USB 2.0全速收發(fā)器的配合，直接生成PDF，也讓數(shù)據(jù)采集、保存變得更加的方便和快捷?？偟膩碚f，這款溫度計(jì)無論是在性能和成本方面，都比較容易讓人認(rèn)可。