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智能插排智能在哪?拆开看看

最新更新时间:2023-11-21
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如今的家电如果没有“智能”二字,您还会考虑吗?智能电视、智能热水器、智能洗衣机、智能冰箱,就连我们经常用的插排都有了智能的。小小的插排为什么也要智能?它和普通插排比又有哪些区别和优势呢?今天,我们选了三款智能插排进行拆解分析,相信您一定能从中找到答案。

电子工程世界(ID:EEWorldbbs)丨出品

Gosund CP5 Pro智能排插拆解


原贴地址: https://www.eeworld.com.cn/ayPO4yT
  1. 概述
Gosund智能氮化镓插排CP5 Pro有着65W的大功率快充满足了手机、电脑的充电需求;电量统计及功率实时显示对家中电器用电情况了如指掌;丰富的分控智能控制,让家中的非智能设备也能远程、定时开关;为了一探智能排插内部构造和电路结构,在充分使用体验基础上,拆开排插外壳,深入产品内部探索普通家用电器产品的智能化之路。
  1. 外观与使用体验
    1. 外观
Gosund CP5 Pro排插外观如下图:
图 2-1  Gosund CP5 Pro排插外观
其铭牌参数在背面,如下图:
图 2-2  Gosund CP5 Pro排插背面铭牌参数
Gosund CP5 Pro排插具有4个二三插座孔,插座孔之间的间距也相对比较大,没有出现那种插座孔间距过小导致一个插头别住另一个插头的反人性设计;
每个插座孔都有对应的按键以及LED指示灯来控制/指示通断状态,也有一个控制整个排插(包括四个插座孔和三个USB充电口)的按键和指示灯。
具有1A+2C一共3个USB充电头,1个指示USB充电口是否充电的对应的指示灯。可以有不同的充电功率组合,最大输出65W;
    1. 普通排插使用体验
仅从普通排插的方式来使用Gosund CP5 Pro,依然能感觉到该智能排插的独立分控插座、独立显示通断状态、以及65W大功率PD快充充电功能等独特新颖的特色功能;给插座孔插入各类用电设备,USB口插入USB用电设备,可以通过各个分控按键,独立地控制,并且按键下的状态指示灯实时显示通断状态。
图 2-3  插座孔、USB充电口的独立分控和总控
USB口的通断则需要在米家App中控制,排插上并未提供独立的实体物理按键,三个USB充电口,1A+2C都可独立输出不同电压和功率,但是总功率最大为65W,当不同的用电设备接入USB充电口时,功率分配方案见铭牌;当插入一个USB充电口后,在将另一个用电设备插入另一个USB口,则根据PD规范,需要重新分配功率,此时所有USB充电口会全部断开输出,然后重新输出,并开展一次或多次用电协商,最终确定用电功率的分配后达到稳定输出。
图 2-4  同时给PD诱骗器(USB-C口,20V)和mini电扇充电(USB-A口5V)
智能排插——米家App远程遥控和监测
按照米家App添加智能设备的流程,将Gosund CP5 Pro智能排插连接到wifi并在米家App中显示,则可以方便的使用手机来遥控操作并监测排插。
  • 远程遥控

在米家App该设备的页面中间,则是4个分控插座孔、USB充电口,以及底部中间的总控开关的操作/状态显示框;只需要点击对应的框,就可以通过无线传输控制对应的插座孔的通断,并且该框也通过变换颜色来显示对应的通断状态,非常方便。

图 2-4  米家App(左)、控制插座孔/USB充电口/总开关的断开(中)与接通(右)

遥控并不一定要求手机跟排插处于同一wifi网络中,事实上,将手机wifi断开或者出门在外使用移动通讯网络,或者在其他地方连接到其他wifi中,依然可以控制开关的通断,查看插座通断状态、电能计量监测等信息,跟家里同一wifi网络的操作无任何区别,从而可以无缝实现远程遥控和监测的功能。
  • 电能监测与功率计量
在米家App该设备的页面顶部左边,有“今日用电量”显示框,并且还给出了本月电量数值。右边是“当前功率”显示框,同时给出了当前电流的数值。排插自身的内部电路功耗为1.8W左右,大约550个小时即23天左右耗1度电,几乎可以忽略。
点击“今日用电量”的显示框,则进入了“用电详情”的页面,该页面的“日”标签页显示了按天计算的电量柱状图,并且给出了“当日最高功率”和“用电高峰时段”;而“月”标签页,则显示了按月计算的电量柱状图,同时给出了“单日最高用电量”和“日平均用电量”的数值。
  • 定时/倒计时开关
通过底部左边的“定时”按钮,可以分别独立设置4个插座孔、1个USB充电口、总开关的定时开启、定时关闭、时间段定时,而底部右边的“倒计时”按钮,则可以对它们进行定时开启和定时关闭的操作(开启和关闭取决于当前的状态,当前状态为开启,则设置的是定时关闭,反之亦然)。
智能排插——小爱音箱智能语音控制
接入米家App后,就可以对家里的小爱音箱喊话,通过语音控制智能排插的各个插座孔、USB充电口或者总控开关,为了简化,更符合日常生活使用场景, 对于已经固定插入某个设备的插座孔,可以将其重命名,方便更加贴合生活,以下视频将四号插座重命名为“电子工程世界”,语音交互控制非常方便。
图 2-4  设置语音指令到小爱的界面

3.功能评测
  • 电能计量测试
由于 手头缺乏专业的电能计量仪器仪表,只好初步测试,在米家App中,对不同电器以及同一电器的不同档位(功耗模式)下的电能计量与实际设备的用电功率进行粗略对比,基本上电能计量与实际设备功耗相同或接近,如下图, 其中电视机未开最大音量、最大亮度、最大对比度、液晶画面显示非全白/全黑等因素,造成实测功率与额定满载功率差别。
    图 3-1  充电功率10W的智能手机(10W,左)、65W额定功率的PD充电头(65W,中)、 180W额定功率的电视机(实测约155W,右)
  • USB-PD快充测试
1.输出电压测试
由于手头没有专用的PD测试仪,只有一个简单的多档位PD诱骗器,用来诱骗出USB-C输出电压并测试,测试发现可以诱骗出5/9/12/15/20V共5个电压档位(PD诱骗器的LED状态灯分别显示红、绿、蓝、黄、紫),如下图:
    图 3-2  PD诱骗器测试USB-C输出电压
根据网上的报告,通过采用专业的PD测试仪对该智能排插的测试,还支持PD3.1的PPS_3.3-21V的档位,转载如下:
    图 3-3  PD测试仪测试USB-C输出电压(转载)
2.输出功率测试
为了测试USB-C口的PD快充大功率输出功能,用一个65W的PD充电头作为对比,支持大功率PD充电的笔记本作为用电设备,分别对比PD充电头和排插USB-C充电口输出功率。 测试发现USB-C充电口能够输出最大65W功率,满足商品参数。
    图 3-4  插座孔插入65W快充PD充电头给笔记本电脑充电(65W左右)
    图 3-5  直接使用USB-C1/C2快充PD充电口给笔记本电脑充电(65W左右)
4.产品构造拆解
  • 机械结构与插座
本次拆解终于让我看到了一直比较想弄明白的插座的防误触挡板的结构,采用的是将两孔和三孔的挡板,通过里面的一个小弹簧提供反弹力,这样在没有插入的时候,挡板能将插座孔挡住。
    图 4-1  插头与插孔挡板
挡板采用的是斜面设计,当插头插入插孔的时候,斜面受压将压力分解为垂直和水平两个方向上的分力,垂直分力被壳体阻挡而抵消,而水平分力加大到超过弹簧的弹力时,挡板向中央移动,从而打开插座孔,插头可以顺利插入。
    图 4-2  插入时,插孔挡板的位置变换
  • 强弱电隔离绝缘的电路板结构
Gosund CP5 Pro智能排插的外壳固定方式采用的是不常见的内三角螺丝,拆下螺丝后,还需要打开背面板与外壳卡扣,打开可见背面板右边带有散热绝缘硅脂垫,PCB背面。
    图 4-3  背面板和PCB背面
再慢慢取下外壳,即可看到PCB正面;
    图 4-4  外壳和PCB正面
可以看到PCB采用隔离槽将强电部分与弱电部分隔离开来,避免PCB上爬电引起安全隐患。
5.电路结构与重点元器件分析(部分未完成)
  • 强电部分(继电器通断分控、计量)
强电部分主要是PCB右侧和中部,PCB右侧是计量电路,采用220VAC半桥整流后通过DC-DC变换为3.3V直流电压(非隔离),给计量芯片 BL0940供电。
    图 5-1  计量电路PCB正面
    图 5-2  计量电路PCB反面
PCB中部主要就是4个插座孔及控制其通断的继电器,火线通过继电器接入PCB上,零线为中央横跨在PCB上的铜条,零线则在放置在底部隔离槽中
    图 5-3  插座电路PCB正面
    图 5-4  插座电路PCB背面
继电器是宏发电子的HF32FV-16,旁边是线圈驱动电路和关断续流缓冲电路
    图 5-5  继电器电路
强弱电转换(使用氮化镓器件的反激变换开关电源电路
采用反激变换开关电路,将220V强电降压隔离后,给弱电部分(2块PD快充小板,1个物联网模块主控、4路继电器分控、按键和指示灯)供电。
    图 5-6  强弱电路PCB正面
    图 5-7  强弱电路PCB背面
弱电部分(智能模块联网、PD快充)
物联网模块采用乐鑫的ESP-WROOM-32D模组小板,垂直焊接在PCB主板上。 采用2.4GHz蛇形PCB天线。
    图 5-8  物联网模块小板
两块PD快充小板垂直焊接在PCB主板上,采用的是珠海智融的SW3518s方案,图中的2个R005(5mΩ采样电阻)、开关管U2以及小板背面的电感、开关管、组成SW3518的完整的快充电路方案;
      图 5-9  快充小板PCB正面
      图 5-10  SW3518快充电路方案

TODO-List:

  • 部分电路的逆向还原与DIY设计(TODO)

强电部分(DIY一个BLE/WIFI遥控、电能计量的智能排插)

虽然这部分电路位于220V强电,但其中的计量、继电器通断都可以在隔离电源模块下进行开发调试,调试好之后,再将隔离电源模块替换为220V转3.3V的KP35026电路,在确保KP35026电路部分的可靠性后,可以尝试尝试,至少可以将隔离电源模块的前提下,将这部分电路DIY出来

  • 强弱电转换(无经验,不做)

这部分只学过简单的理论,没有实操经验,而且没有专业的开发工具和测试仪器,只能纸上谈兵,不能冒险随便接入220V进行开关电源设计,否则后果不堪设想,轻则板毁芯亡,重则触电受伤甚至更严重的后果。

  • 弱电部分(DIY一个PD快充模块)

本排插的PD快充模块,采用的是珠海智融的SW3518S方案,市面上已有许多种热销的产品采用该方案,经过查询也有不少DIY采取该方案,也能查询到此类芯片和模块的出售,因此可以DIY一个基于SW3518S的PD快充模块。

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    拆小米快充插线板


原贴地址: https://www.eeworld.com.cn/abfbTSG


今天拆解的是小米快充插线板。 这个插线板与以前的排插不同的是增加了三个USB插座。 现在生活中用到USB供电的小型设备很多,这种排插也是社会以发展的潮流。



这是网上价格,销量还不错。 收到样品的图片:


准备开拆了,去掉四个角的橡胶垫,就可以看到里面隐藏的螺丝 了。



是这种三角形的,家里一下子还找不到这种工具,在公司里找到一套后总算拆开了外壳。 四周是卡扣结构,做工还是很不错的。




一体铜带。 接着上图: 5V快充板细节,PCB与铜带是铰链连接,可以转动。

小板细节大图:


原边控制IC丝印是83411,没查到规格书。 USB限流IC也没查到规格书。 副边同步整流IC查到是辉芒微的。



再来张插件面大图照: 用上固态电容,也算良心产品了。



产品安规也做得很到位,底壳做了物理隔离档板,正好插在PCB中的隔离槽内,起到加强绝缘的作用。


写到这里也差不多拆解完成了,再来装回去上电看看。



按键开关还是带灯的,方便晚上操作。 总结: 自从出来公牛排插后,感觉中国的排插质量都上了一个档次,比起以前不知道强了多少倍。 这个排插在外观,安全性,都做得很可以。 完全满足一般家庭使用。 个人感觉内部铜排与插脚处采用插接方式会不会存在接触不良的情况,会不会引起发热,烧坏插座。


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    向日葵P1排插拆解

原贴地址: https://www.eeworld.com.cn/aybzv9C


在智能家居时代下,疫情反反复复,相信居家办公对于打工人来说已是见惯不怪了。 说起来居家办公可不是件轻松的事,对于程序员来说,软件开发环境、硬件调试环境都在办公室,想要在家重新搭建环境,很麻烦也没必要,在科技时代,想要舒服地居家办公,当然也有更简单的方式。


本人有幸参与这次向日葵品牌智能排插P1Pro拆解活动,通过两周实际使用体验,先来给大家分享一下感受。 本次分享就先从拆机前的①拆品背景; ②开箱过程; ③特色功能展示; ④使用体验这几个方面展开。


一、拆品背景


拆品: 向日葵P1pro排插



规格参数:



可以看到远程开关、4孔独立控制、电量计量是产品主要特点,2500W功率、2米线长也能满足大部分日常场景需求


二、开箱过程


拿到拆品,是一个黑色盒体包装,上面印着极其简约的logo,外面还有一层防尘塑料薄膜



拆开内部所有产品下图



看到这个全身黑色的排插,简约的logo,给我的第一印象是充满科技感。 插排上的五位插孔,均设计有防护门,可有效防止异物插入。


接线板的外壳采用750℃高温阻燃材料,在复杂苛刻的使用环境下,也有足够的用电安全保障



反面是一些参数,可以看到该排插通过国家3C标准的认证,在插头上也有3C的认证标志,在用电安全方面很有保障。


接线板底部设计有多个防滑脚垫,摆放在办公桌面上很稳固。 另外,接线板底部还有固定孔位,也能固定到墙壁上。



通电后的蓝色电源灯和白色分控指示灯,感觉非常不错,清楚明了。


三、特色功能演示


接下来重点来了,关于这款向日葵排插配合向日葵APP的远程控制功能以及它的电量计量功能,这是我最期待的一部分。


首先,打开说明书,按照步骤先在手机上下载一个向日葵远程控制APP,打开APP后先给排插上电,然后在APP里添加智能硬件,就能通过蓝牙搜索到我们的排插啦



接着按照提示,给它配置网络,第一次给它配置的时候失败了,提示只支持2.4G的WiFi,然后通过将家里的路由器里多频合一关掉,单独创建一个2.4G的wifi,解决了这个问题。



将插排成功连接至网络后,就可以通过手机上app查看状态和控制了



通过这个控制面板界面基本可以看到它所有的主要功能: 四个开关按钮独立控制每个排插孔位的通断,开关均可以修改备注; 电量统计; 绑定主机; 倒计时/定时。


点进电量统计功能界面,有当前电流、功耗、用电时长、开关次数以及用电量统计几个模块。我将20W的手机充电器的插上给手机充电,显示的功耗19.71W,基本准确。关于每日用电度数的准确性,由于没有这方面的测量工具,无法测试其准确性



关于倒计时/定时这个功能,我认为这个给功能非常好用,也很灵活。 可以给一些没有定时关闭功能的家电或者设备增加定时关闭功能,某些场景也能有规律的定时开关。



接下来要着重介绍的就是它的主要亮点功能了,搭配向日葵远程控制软件远程实现随时对关机状态下的电脑的控制。


相信向日葵远程控制软件大家都不陌生,我们经常使用这一类似的软件对异地的电脑进行远程控制。 例如居家办公时,需要使用公司电脑上的文件,但公司的电脑不太可能一直保持着开机状态,很费电不说还有安全隐患,这时使用了向日葵排插就可以软成给电脑上电,打开电脑啦(前提得把电脑设置为上电自启模式),然后使用远程控制软件完成各种操作了。 将电脑电源接入一个插孔后,可以将这个插孔绑定到APP里面对应的主机上,这样在APP里就可以很方便的控制电脑的开关了。



另外在某些工程应用场景,电脑死机了需要重启,但又不方便到达现场时,也可以通过排插远程重启电脑。


四、使用体验


通过两个星期的使用,整体感觉还是挺不错的,相比于其他搭配语音助手使用语音控制的智能排插,这款排亮点在于远程控制。 除了外观颜值高,功能强大,灵活等特点外,还有一些小细节也很不错,比如它的排插孔间距很大,实际使用时不会出现插头之间互相干扰的情况; 还有断电恢复功能,在来电后排插可以保持断电前的状态。 在这样的功能下,不足百元的价格,甚至比传统的接线板都便宜,也算得上是一个亮点吧。


这次拆解主要从: 拆机过程、电路结构、主要电路芯片介绍几个方面来进行。 话不多说,让我们直接进入正题。


一、拆机过程


首先,用手抠开排插背面四个角上的防滑垫,就能看到固定螺丝了,使用的是Y型螺丝。


在拆下四个角的后固定螺丝后,发现后盖还是很难打开,检查了一圈,并没有发现其他固定螺丝,怀疑还有内扣。


使用小一字沿着边缘慢慢撬开后,可以清楚得看每一边都有五个内扣



拆开后首先映入眼帘的是电路板的的底面,还需要拧下固定电路板的四颗螺丝和进线口的两颗螺丝后才能完整看到电路板的正面



二、电路结构


首先来几张电路板整体图片


1、整体电路结构


观察电路板正面,主要可以分为几个板块: 降压部分、总控开关部分、电量计量部分、线性稳压部分、主控芯片部分、四组排插底座、四组继电器控制模块、四组指示灯



2、插座部分结构



每个插座旁边都有一个指示灯的导光柱,将电路板上贴片LED灯更好地显示在面板上



三、主要电路介绍


1、总控开关部分


常见的四角方形按钮,周围搭配4个LED再配合环形导光柱,实现了按钮部分变色灯环的效果



2、降压部分


使用的是必易微的KP3116的高性能、低成本离线式 PWM 控制功率开关芯片。


KP3116 是一款高性能低成本 PWM 控制功率开关,适用于离线式小功率降压型应用场合


  • 与传统的 PWM 控制器不同,KP3116 内部无固定时钟驱动 MOSFET,系统开关频率随负载变化可实现自动调节。


  • 芯片内部峰值电流检测阈值可跟随实际负载情况自动调节,可以有效降低空载情况下的待机功耗。


  • 集成有完备的带自恢复功能的保护功能: VDD 欠压保护、逐周期电流限制、异常过流保护、输出过压保护、过热保护、过载保护和 VDD 过压保护等


3、 电量计量部分


计量芯片使用的是上海贝岭的BL0937,是一款专门为智能插座设计的计量芯片

  • 高精度,在输入动态工作范围 2500:1 内,非线性测量误差小于±0.5%

  • 芯片具有防潜动设计,确保无电流时噪声功率切除

  • 小信号稳定性,采样电流 50mA 点 CF 跳动小于±0.3%

  • 芯片内置振荡电路,时钟 约 2MHz

  • 与 MCU 间不要复杂的通讯协议去实时的读取计量芯片寄存器,计量精度校准也相对简单,只需在额定功率负载时校准系数,也不需要复杂的校准设备。



应用电路:

4、继电器部分


采用的是爱福BJ-SS-105DMF继电器


5、主控部分


主控芯片采用的是乐鑫的ESP32-C3-MINI-1


它是一款安全稳定、低功耗、低成本的物联网芯片,搭载 RISC-V 32 位单核处理器,同时支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth LE 5.0,为物联网产品提供行业领先的射频性能、完善的安全机制和丰富的内存资源。 ESP32-C3 对 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 5.0 的双重支持降低了设备配网难度,适用于广泛的物联网应用场景。



6、稳压部分


稳压芯片使用的是韦尔的WL2803E33-5/TR,一款常用于智能插座上的线性稳压器。


四、总结


这款排插拆解完开后,给我的感觉还是不错的,首先是做工不错,内部做工用料很扎; 其次实布局比较合理,模块化比较强,电路结构一看就清楚明了; 还有一些小亮点,例如控制芯片放在右端离降压模块比较远、关键位置均有补焊来增加大电流通过能力。


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看了上面的拆解,您是否对智能插排又有了新的认识?您的下一个插排会选择智能的吗?


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