分解のススメ 第16回 「たまごっちユニ」のハードウエア概要

たまごっちユニで使われているデバイスの調査結果

Transcript

1. 「たまごっちユニ」のハードウェアの概要 2023/08/19 @tomorrow56 Masawo Yamazaki 分解のススメ 第16回
2. 自己紹介 https://www.kohgakusha.co.jp/io/ 主な活動のまとめ: http://tomorrow56.github.io/portfolio/ note: http://note.com/tomorrow56
3. 「たまごっちユニ」とは • バンダイより発売された「たまごっち」シリーズの最新版 • 2023年7月15日発売、標準小売価格 8,250円(実売は7,500円くらい) • ESP32を搭載して、ネットに接続して遊べる
4. 技適とリサイクルマーク • パッケージに技適マークとLiPo電池のリサイクルマーク表示あり • 技適マークはシールで貼り付け • 技術適合証明は無線モジュール(ESP32-S1-WROOM-1)で取得
5. 本体の外観 • 同梱物は本体・取扱説明書・充電ケーブル(USB-A～Type-C) • 取扱説明書は1枚のみ、詳細は公式ホームページからダウンロード • 本体はベルト付き (簡単に取り外し可能)
6. 本体の外観 • 裏面のFCC ID表示、モデル名は"SWALLOWUNI" • 日本の技適マークの表示はなし • 充電はUSB Type-C ◦ このポートでPCと接続してもUSBデバイスとしては認識しない。
7. FCCレポート • 裏面表示のIDで検索したFCCレポート(https://fcc.report/FCC-ID/PQ3SWALLOWUNI) • FCCの取得は「BANDAI (SHENZHEN) CO., LTD.」
8. 起動の様子 • 電源をいれるとWi-Fi設定画面が立ち上がり、SSID/PWを含むQRコードが表示 • ホスト(192.168.4.1)に接続するとAP選択画面が表示 • Wi-Fi設定が終わるとたまごっちが起動
9. 本体の分解
10. 本体の開封 • 裏面のビスカバーを外し、固定しているビスを外すと裏蓋が外れる • LiPoバッテリーは基板に両面テープで貼り付け • 無線モジュールアンテナの下には基板なし 無線モジュールの アンテナ スピーカー リセットボタ ン
11. 本体の開封 • LiPoバッテリー横には温度監視用のサーミスタが黄色いポリイミドフィルムのテープ で固定されている サーミスタ
12. 本体の開封 • LCDパネルは、プラスチックの成形品に両面テープで貼り付け • 操作ボタンはプリントパターンを導電ゴムでショートする仕組み 操作ボタン用 パターン
13. 本体の開封 • LCDパネルとメイン基板の接続はコネクタ(11ピン) • 無線マイコンモジュール(ESP32-S1-WROOM-1)には技適マークの表示なし ◦ 日本国内で使用する場合はパッケージの保管が必要 LCDパネル 用コネクタ 無線マイコンモジュール
14. プリント基板(表面) • メイン基板はガラスエポキシ(FR-4)の両面基板 • 半導体部品はすべて片面に実装 • LiPoバッテリー・温度監視用サーミスタ・スピーカーは直接でハンダ付け LCDパネルへ スピーカーへ LiPoバッテリーへ サーミスタへ 無線マイコンモジュール ジャイロセンサー Audioアンプ Audio DAC LiPoチャージャー 3.3V LDO ロードスイッチ
15. プリント基板(裏面) • Type-Cコネクタは6ピンの充電専用タイプ ◦ 電源用のVBUS/GNDとCCラインのみが接続 • リセットボタン用のパターンと複数のテストランドが配置 Type-Cコネクタ (6ピン) リセットボタン用パターン
16. プリント基板(裏面) • 無線マイコンモジュール裏のデバッグ用パターン ◦ UART通信信号とフラッシュへのDownload Boot起動用の信号あり RXD0 TXD0 GND BOOT
17. プリント基板のパターン • 照明角度を変更した写真を合成したプリント基板のパターン
18. プリント基板のパターン • プリント基板表面ー裏面を透過させてパターンを重ねたもの
19. 主要部品の仕様
20. 無線マイコンモジュール: ESP32-S1-WROOM-1 • メーカー: 乐鑫信息科技(上海)股份有限公司 (Espressif Systems, https://www.espressif.com/) • 概要: Xtensa製32bit CPU LX7(最大240MHz動作)デュアルコア ◦ ROM:384KB、SRAM:512KB、SPI flash:16MB、無線: 802.11b/g/n(2.4GHz帯のみ)、Bluetooth LE • データシート: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_en.pdf
21. Audio DAC: ES8156 • メーカー: 苏州顺芯半导体有限公司(Everest Semiconductor, http://www.everest-semi.com/) ◦ 左右2チャンネルのステレオ対応の片側のみ使用 • 概要: I2S入力で最大96kHz/24bitのサンプルレートに対応、 7バンドのイコライザを内蔵 • データシート: http://www.everest-semi.com/pdf/ES8156%20PB.pdf
22. Audioパワーアンプ: GPY0031A1-HS011 • メーカー: 台湾凌通科技(Generalplus Technology Inc, https://www.generalplus.com/) • 概要: 最大出力2W、低歪率(THD+N=0.15％@630mW) • データシート: https://www.generalplus.com/pLVfLN11915SVpfSNnormal_download
23. 3.3V LDO: XC6210B332MR • メーカー: トレックス・セミコンダクター (特瑞仕半导体、https://www.torexsemi.com/) • 概要: 小型パッケージ(SOT-25)、出力電流最大800mA • データシート: https://product.torexsemi.com/system/files/series/xc6210.pdf
24. LiPoチャージャー: XC6804A4E14R-G • メーカー: トレックス・セミコンダクター (特瑞仕半导体、https://www.torexsemi.com/) • 概要: 低消費電流(100uA typ.)、サーミスタによる電池温度検出、外部抵抗による CC充電電流設定 • データシート: https://product.torexsemi.com/system/files/series/xc6804-j.pdf
25. ロードスイッチ: XC6194B3NNER-G • メーカー: トレックス・セミコンダクター (特瑞仕半导体、https://www.torexsemi.com/) • 概要: PushボタンでON、外部信号でのシャットダウン機能 最大出力電流1A、シャットダウン時のリーク電流 1nA(TYP.) • データシート: https://product.torexsemi.com/system/files/series/xc6194-j.pdf
26. ジャイロセンサー: 型番不明 • マーキングで検索したが、発見できず • ”ゲームセンター”->”レッツダンス♪”でジャイロ機能を使用したゲームが遊べるので、ジャイロと判断
27. 使用しているIC一覧 Wireless Module ESP32-S1-WROOM-1 https://www.espressif.com/sites/default/files/docum entation/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_ en.pdf Audio DAC ES8156 http://www.everest-semi.com/pdf /ES8156%20PB.pdf Gyro Sensor Unknown Audio Power Amp GPY0031A1-HS011 https://www.generalplus.com/pLVfLN 11915SVpfSNnormal_download 3.3V LDO XC6210B332MR https://product.torexsemi.com/system/ files/series/xc6210.pdf LiPo Charger IC XC6804A4E14R-G https://product.torexsemi.com/system/ files/series/xc6804.pdf Smart Load Switch XC6194B3NNER-G https://product.torexsemi.com/system/ files/series/xc6194.pdf
28. その他の半導体一覧 NPN Transistor MMBT3904L https://www.onsemi.jp/download/d ata-sheet/pdf/mmbt3904lt1-d.pdf PNP Transistor MMBT3906 https://www.onsemi.jp/download/ data-sheet/pdf/pzt3906-d.pdf P-ch MOSFET Si2321DS https://www.vishay.com/ docs/72210/72210.pdf 5.1V Zener Diode BZT52-C5V1S-AU https://panjit.com.tw/upload/datasheet/ BZT52-C2V4S-AU_SERIES.pdf LCD Controller ST7735S https://stupiddog.jp/note/wp-content/ uploads/2017/12/ST7735S_v1.3.pdf
29. 分解した感想 • 無理のないシンプルな構造。組み立ても分解のしやすい。 • パターンによる操作ボタン等、コストはきちんと削減 • 機能に対する設計内容のバランスが非常に良い ◦ 省電力のために高機能な部品を選定。実動作でフル充電から5日経過 してもバッテリー切れにならず、普通に動作 よく考えて丁寧に設計しているという印象