米家iHealth体温计拆解

前言

       小编最近入手了一个二手的小米体温计。可能是小编自小家境贫寒，而小米的智能硬件价格实惠，用来拆解学习更具性价比，所以拆解了不少小米的产品。结构学习是一个漫长的积累过程，不仅要把基础理论和CAD软件学好，还要多看多画多研究，经常从其他的成型产品中汲取养分。利用去加工商工厂的机会，接触注塑工艺，CNC，3D打印等工艺。多接触产线，组装线。对电子和光学以及精密仪器等知识也要知道一些，这样能帮助自己在产品堆叠的时候更好的和其他工程师对接。虽然感觉东西繁多，但是不断学习的过程还是很有意思的。下面来看下这次的拆解。

外观

       先放两张官方的产品图


       首先对米家iHealth温度计的外形进行观察。可以从主视图上看到iHealth品牌标识、一个上面带有温度计标识图案的按键及温度显示的屏幕。

       从侧视图可以看到，温度计机身后壳呈流线型，提高用户的使用体验，提升握感。

       从后视图可以看出，在使用时，机头部位垂直方向上，有两个测量口，通过后面的拆解小编才知道小米为该温度计设置了一个温度测量的检测口和一个距离测量的检测口。其目的是温度测试检测口用来红外非接触测量得到人体温度，距离测量的检测口用来测量体温计与人体表面的距离。具体的逻辑应该是当温度传感器测量温度在人体可能温度范围内且距离人体在设定距离范围内，才会得到准确的人体温度值。

拆解

       该温度计是通过电池供电的，将后视图中产品下端的电池盖用拇指按压并沿着红色箭头方向向下推，将电池盖卸下，可以看到机身的电池槽中安装有两节5号电池。

       通过之前多例针对智能硬件的拆解，可以知道体温计中Panel、Key Panel与主壳体的装配是通过双面胶固定的方式。用撬棒将Panel、Key Panel拆卸下来。Key Panel在装配时，设计者在前壳体与Key Panel装配的地方还涉及了两个定位柱（红圈标出）。Panel、Key Panel的材料与AirNut中的Panel材料与工艺相似，都是采用透明度高的PMMA材料通过丝印、表面喷涂等来实现的（具体见空气果AirNut 1S拆解评测 https://blog.csdn.net/zhangxy0409/article/details/90373441 ）。

       这里补充一些关于PC和PMMA材料的比较。因为在智能硬件中有许多外观塑胶件需要用到透明的材料来表现科技感和高级感。PC和PMMA是当中常用的材料。
PC和PMMA的材料简要比较：

1. 透光性
   PMMA透光性为92%-93%，PC透光性为86%-89%。
2. 耐温性
   PC比PMMA的耐温性好，PC的TG达到120°，PMMA只有85°。
3. 阻燃性
   PC比PMMA的阻燃性好。
4. 力学性能
   PC比PMMA有更好的任性和抗冲击强度。
5. 价格
   PMMA价格低于PC。

实际应用中可以根据应用场景来选择合适的材料。

       将后壳中电池盖下隐藏的螺丝拧下，用撬棒依次将壳体侧面两个卡扣及前面板上的五个卡扣撬开，即可将前壳体与后壳体拆开。前壳体的Key Panel背面中心位置设计有一个十字加强筋，该加强筋与主PCB上的按键相配合，来实现按键的开/关操作。Key Panel与前壳体设计为一体，通过塑胶材料的弹性来配合按键的开/关操作。智能硬件产品一般都会存在按键的设计，针对按键的结构设计方法和案例，可以见附录资料。

       拧下主PCB上的三颗螺丝，即可将主PCB卸下。
       注意：拆卸的时候要小心谨慎，连接热敏电阻的导线（下图绿色细线）特别细，小编当时没注意，差点将线扯断，还好学电的男友在旁边提醒。

       与主PCB相连的主要有红外测温PCB、测距PCB及热敏电阻。将两颗螺丝拧下，取支架的同时，将粘贴在后壳体内表面的泡棉用镊子取下，即可看到通过双面胶粘贴在壳体内壁的热敏电阻。热敏电阻的导线用泡棉及双面胶粘贴在支架的立柱上，防止在安装过程中损坏导线。
       （男友登场）这里的热敏电阻采用的是NTC电阻，NTC电阻一般存在多种封装，体温计中采用的应该是陶瓷或者玻璃封装带长引线的封装。一般用于需要测量的温度的位置离PCB有一定距离的时候。以前用过类似的产品，muRata的NTC电阻NXFT系列。NTC电阻一般用在需要温度补偿或者温度监控的场合，如传感器的温度补偿或者电池包电池保护板等应用。因为博客还是以结构为主，所以就不多说关于NTC温度曲线的一些问题了，说说NTC电阻的结构相关的一些注意点。
       对NTC传感器头进行固定的时候一般采用常温处理的方式，如在体温计中采用的泡棉加上双面胶的方式。像热缩管加热固定或者热熔胶固定的方式，是需要极力避免的。

       应该避免对NTC传感器头施加过大的压力，因为过大的压力会破坏NTC传感器头和传感器头和引线连接的位置。所以体温计如此的固定方式也是没毛病的。
       应该避免导线的过度弯曲和多次弯曲。
       因为热敏器件本身对温度较为敏感，所以在手工焊接NTC电阻引线的时候，特别需要注意焊接温度和时间。muRara官方推荐的焊接系数是“以260℃在10秒内，或350℃在少于3.5秒内焊接”。所以在组装线上焊接工站上应该特别注意。

       红外测温PCB、测距PCB安装在支架上，可以依次将件c、b从件a上卸下，a、b通过配合1进行装配，b、c通过配合2进行装配，最后通过件c两侧的螺丝孔（紫色标出）通过螺钉安装在后壳体上。

       体温计测量温度采用的是热电堆传感器，是通过感受热辐射来测量温度值的，TE，滨松都有许多类似的产品，以为热辐射的效果是叠加的，外界的干扰热源会严重影响测量精度，所以一般热电堆传感器都会增加一个金属筒状结构用来限制FOV，并且缩小传感器和热源的距离，减少干扰热源带来的影响，提高测量精度。这也是为什么体温计会增加一个距离传感器来测量传感器和热源（人体特定部位）的距离，同时热电堆传感器得到温度时还需要知道热电堆传感器所在的环境温度，所以设置NTC电阻并把它粘在内壳内的意义就在这里。
       距离传感器没有进行拆解，但从外观上来看应该是传感器前增加了红外滤镜用于隔离可见光。并且防尘，防止距离测量精度偏差，具体这个传感器是自带光源还是纯接收式的传感器，这个暂时不得而知，但是他的作用的设计意图应该是已经很明晰的了。
       测距PCB通过两个定位柱（红圈标出）、两个矩形立柱（黄圈标出）及封胶的方式安装在支架上，将胶去掉，即可将测距PCB卸下。

       在后壳体背面对着测量者进行测量的结构支撑部位，安装有一个橡胶件，它通过内表面的许多凸台及利用塑胶件的弹性与后壳体过盈配合进行紧密安装，用镊子沿着边缘撬开一小部分，然后用手配合镊子即可将该塑胶件取下。

       在后壳体底部有一个电池弹簧，沿着槽口往上推，即可将电池弹簧取下。

       对于后壳体的注塑成型应该是该产品中最复杂的了，在出模方向至少要有五个滑块机构和两个斜顶机构才能完成。

       所有的壳体材料皆选用的ABS工程塑料。
       在低成本的通用塑料中，ABS的注塑收缩率小，流动性好，尺寸稳定，强度高，耐冲击强，易机械加工，可以进行水镀、真空镀、喷油（各种颜色）、丝印、移印、烫金等多种表面处理，所以它是一种良好的壳体材料。
       经过以上拆解，可以看到米家iHealth温度计的设计还是比较小巧美观的，只用了8个零件、3块PCB、2节电池、6个自攻钉，对于Panel的设计也是采用的简单化设计，只设计一个按键，人机交互做的非常友好，即使是第一次使用，也没有任何使用的门槛。
       最后小编提出几点可以改善的点：

1. 按键手感略微僵硬，可以增加回弹力度。
2. 可以把NTC电阻放置在离热电堆传感器更近的位置上，这样对于热电堆传感器环境温度的测量更加准确。

相关链接

1. 智能硬件按键设计总结.
2. 手机侧键结构设计.
3. muRata NXFT系列.
4. 滨松热电堆探测器T11262-01.