米家iHealth體溫計拆解

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前言

       小編最近入手了一個二手的小米體溫計。可能是小編自小家境貧寒，而小米的智能硬體價格實惠，用來拆解學習更具成本效益，是以拆解了不少小米的産品。結構學習是一個漫長的積累過程，不僅要把基礎理論和CAD軟體學好，還要多看多畫多研究，經常從其他的成型産品中汲取養分。利用去加工商工廠的機會，接觸注塑工藝，CNC，3D列印等工藝。多接觸産線，組裝線。對電子和光學以及精密儀器等知識也要知道一些，這樣能幫助自己在産品堆疊的時候更好的和其他工程師對接。雖然感覺東西繁多，但是不斷學習的過程還是很有意思的。下面來看下這次的拆解。

外觀

       先放兩張官方的産品圖

       首先對米家iHealth溫度計的外形進行觀察。可以從主視圖上看到iHealth品牌辨別、一個上面帶有溫度計辨別圖案的按鍵及溫度顯示的螢幕。

       從側視圖可以看到，溫度計機身後殼呈流線型，提高使用者的使用體驗，提升握感。

       從後視圖可以看出，在使用時，機頭部位垂直方向上，有兩個測量口，通過後面的拆解小編才知道小米為該溫度計設定了一個溫度測量的檢測口和一個距離測量的檢測口。其目的是溫度測試檢測口用來紅外非接觸測量得到人體溫度，距離測量的檢測口用來測量體溫計與人體表面的距離。具體的邏輯應該是當溫度傳感器測量溫度在人體可能溫度範圍内且距離人體在設定距離範圍内，才會得到準确的人體溫度值。

拆解

       該溫度計是通過電池供電的，将後視圖中産品下端的電池蓋用拇指按壓并沿着紅色箭頭方向向下推，将電池蓋卸下，可以看到機身的電池槽中安裝有兩節5号電池。

       通過之前多例針對智能硬體的拆解，可以知道體溫計中Panel、Key Panel與主殼體的裝配是通過雙面膠固定的方式。用撬棒将Panel、Key Panel拆卸下來。Key Panel在裝配時，設計者在前殼體與Key Panel裝配的地方還涉及了兩個定位柱（紅圈标出）。Panel、Key Panel的材料與AirNut中的Panel材料與工藝相似，都是采用透明度高的PMMA材料通過絲印、表面噴塗等來實作的（具體見空氣果AirNut 1S拆解評測 https://blog.csdn.net/zhangxy0409/article/details/90373441 ）。

       這裡補充一些關于PC和PMMA材料的比較。因為在智能硬體中有許多外觀塑膠件需要用到透明的材料來表現科技感和進階感。PC和PMMA是當中常用的材料。

PC和PMMA的材料簡要比較：

1. 透光性

   PMMA透光性為92%-93%，PC透光性為86%-89%。

2. 耐溫性

   PC比PMMA的耐溫性好，PC的TG達到120°，PMMA隻有85°。

3. 阻燃性

   PC比PMMA的阻燃性好。

4. 力學性能

   PC比PMMA有更好的任性和抗沖擊強度。

5. 價格

   PMMA價格低于PC。

實際應用中可以根據應用場景來選擇合适的材料。

       将後殼中電池蓋下隐藏的螺絲擰下，用撬棒依次将殼體側面兩個卡扣及前面闆上的五個卡扣撬開，即可将前殼體與後殼體拆開。前殼體的Key Panel背面中心位置設計有一個十字加強筋，該加強筋與主PCB上的按鍵相配合，來實作按鍵的開/關操作。Key Panel與前殼體設計為一體，通過塑膠材料的彈性來配合按鍵的開/關操作。智能硬體産品一般都會存在按鍵的設計，針對按鍵的結構設計方法和案例，可以見附錄資料。

       擰下主PCB上的三顆螺絲，即可将主PCB卸下。

       注意：拆卸的時候要小心謹慎，連接配接熱敏電阻的導線（下圖綠色細線）特别細，小編當時沒注意，差點将線扯斷，還好學電的男友在旁邊提醒。

       與主PCB相連的主要有紅外測溫PCB、測距PCB及熱敏電阻。将兩顆螺絲擰下，取支架的同時，将粘貼在後殼體内表面的泡棉用鑷子取下，即可看到通過雙面膠粘貼在殼體内壁的熱敏電阻。熱敏電阻的導線用泡棉及雙面膠粘貼在支架的立柱上，防止在安裝過程中損壞導線。

       （男友登場）這裡的熱敏電阻采用的是NTC電阻，NTC電阻一般存在多種封裝，體溫計中采用的應該是陶瓷或者玻璃封裝帶長引線的封裝。一般用于需要測量的溫度的位置離PCB有一定距離的時候。以前用過類似的産品，muRata的NTC電阻NXFT系列。NTC電阻一般用在需要溫度補償或者溫度監控的場合，如傳感器的溫度補償或者電池包電池保護闆等應用。因為部落格還是以結構為主，是以就不多說關于NTC溫度曲線的一些問題了，說說NTC電阻的結構相關的一些注意點。

       對NTC傳感器頭進行固定的時候一般采用常溫處理的方式，如在體溫計中采用的泡棉加上雙面膠的方式。像熱縮管加熱固定或者熱熔膠固定的方式，是需要極力避免的。

       應該避免對NTC傳感器頭施加過大的壓力，因為過大的壓力會破壞NTC傳感器頭和傳感器頭和引線連接配接的位置。是以體溫計如此的固定方式也是沒毛病的。

       應該避免導線的過度彎曲和多次彎曲。

       因為熱敏器件本身對溫度較為敏感，是以在手工焊接NTC電阻引線的時候，特别需要注意焊接溫度和時間。muRara官方推薦的焊接系數是“以260℃在10秒内，或350℃在少于3.5秒内焊接”。是以在組裝線上焊接工站上應該特别注意。

       紅外測溫PCB、測距PCB安裝在支架上，可以依次将件c、b從件a上卸下，a、b通過配合1進行裝配，b、c通過配合2進行裝配，最後通過件c兩側的螺絲孔（紫色标出）通過螺釘安裝在後殼體上。

       體溫計測量溫度采用的是熱電堆傳感器，是通過感受熱輻射來測量溫度值的，TE，濱松都有許多類似的産品，以為熱輻射的效果是疊加的，外界的幹擾熱源會嚴重影響測量精度，是以一般熱電堆傳感器都會增加一個金屬筒狀結構用來限制FOV，并且縮小傳感器和熱源的距離，減少幹擾熱源帶來的影響，提高測量精度。這也是為什麼體溫計會增加一個距離傳感器來測量傳感器和熱源（人體特定部位）的距離，同時熱電堆傳感器得到溫度時還需要知道熱電堆傳感器所在的環境溫度，是以設定NTC電阻并把它粘在内殼内的意義就在這裡。

       距離傳感器沒有進行拆解，但從外觀上來看應該是傳感器前增加了紅外濾鏡用于隔離可見光。并且防塵，防止距離測量精度偏差，具體這個傳感器是自帶光源還是純接收式的傳感器，這個暫時不得而知，但是他的作用的設計意圖應該是已經很明晰的了。

       測距PCB通過兩個定位柱（紅圈标出）、兩個矩形立柱（黃圈标出）及封膠的方式安裝在支架上，将膠去掉，即可将測距PCB卸下。

       在後殼體背面對着測量者進行測量的結構支撐部位，安裝有一個橡膠件，它通過内表面的許多凸台及利用塑膠件的彈性與後殼體過盈配合進行緊密安裝，用鑷子沿着邊緣撬開一小部分，然後用手配合鑷子即可将該塑膠件取下。

       在後殼體底部有一個電池彈簧，沿着槽口往上推，即可将電池彈簧取下。

       對于後殼體的注塑成型應該是該産品中最複雜的了，在出模方向至少要有五個滑塊機構和兩個斜頂機構才能完成。

       所有的殼體材料皆選用的ABS工程塑膠。

       在低成本的通用塑膠中，ABS的注塑收縮率小，流動性好，尺寸穩定，強度高，耐沖擊強，易機械加工，可以進行水鍍、真空鍍、噴油（各種顔色）、絲印、移印、燙金等多種表面處理，是以它是一種良好的殼體材料。

       經過以上拆解，可以看到米家iHealth溫度計的設計還是比較小巧美觀的，隻用了8個零件、3塊PCB、2節電池、6個自攻釘，對于Panel的設計也是采用的簡單化設計，隻設計一個按鍵，人機互動做的非常友好，即使是第一次使用，也沒有任何使用的門檻。

       最後小編提出幾點可以改善的點：

1. 按鍵手感略微僵硬，可以增加回彈力度。
2. 可以把NTC電阻放置在離熱電堆傳感器更近的位置上，這樣對于熱電堆傳感器環境溫度的測量更加準确。

相關連結

1. 智能硬體按鍵設計總結.
2. 手機側鍵結構設計.
3. muRata NXFT系列.
4. 濱松熱電堆探測器T11262-01.