電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）隨著科技的不斷發(fā)展，人們對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、實驗室研究等生產(chǎn)運(yùn)輸場景，精確地記錄溫度變化對產(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，近日筆者對一款帶有USB接口的溫度記錄儀進(jìn)行了拆解，并對如何測溫以及數(shù)據(jù)存儲的工作原理進(jìn)行了深入分析。

外觀設(shè)計

在產(chǎn)品外觀方面，本次拆解的溫度計與常見的水銀、槍式溫度計有所不同，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)注了溫度計的溫度采樣周期和間隔時間（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間，以及設(shè)備唯一識別碼。設(shè)備唯一識別碼的使用，主要是為了區(qū)分各個設(shè)備，避免出現(xiàn)混淆，方便用戶對溫度計的使用進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。

同時，為了避免某些使用場景所產(chǎn)生的水汽或液體會對溫度計造成損壞，溫度計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)部拆解及使用實測

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，這款溫度計的拆解難度并不高，只需要撕開溫度計正、反兩面的減振泡棉，即可看到溫度計的內(nèi)部構(gòu)造和細(xì)節(jié)設(shè)計。



通過拆解發(fā)現(xiàn)，這款溫度計內(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。

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



其實，這款溫度計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)動模塊、觸摸按鍵檢測模塊等豐富外設(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)部的溫度傳感器會對溫度變化進(jìn)行采樣，并將其存儲至指定的存儲空間。當(dāng)USB收發(fā)器接收到外部讀取指令時，主控芯片就會根據(jù)預(yù)設(shè)的程序訪問存儲器，并將已經(jīng)存儲的溫度數(shù)據(jù)調(diào)用至固定的報告模板，最后以PDF的形式輸出檢測報告。

由于溫度計電路功能單一、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對周圍環(huán)境溫度進(jìn)行檢測。

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，在實際應(yīng)用中也有很多直接調(diào)用內(nèi)部溫度傳感器測量環(huán)境溫度的例子。



這是一份歷經(jīng)3個小時零6分檢測后輸出的檢測報告（報告輸出無需任何驅(qū)動，USB插入電腦自動生成），報告內(nèi)容十分詳細(xì)。除了基本的設(shè)備識別碼、采樣周期、采樣間隔等信息外，還會詳細(xì)標(biāo)注峰谷溫度以及每一個采樣節(jié)點(diǎn)的時間、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。



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



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

結(jié)語

綜合來看，這款溫度計的技術(shù)難度并不高，但在創(chuàng)新性和實用性方面非常出色。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)計和傳感器的使用，使得整個產(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，這款溫度計無論是在性能和成本方面，都比較容易讓人認(rèn)可。