СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - Статьи цикла "Как это устроено и работает" - Как устроены беспроводные наушники TWS

Как устроены беспроводные наушники TWS

Предисловие

Эта статья посвящена внутреннему устройству беспроводных наушников TWS, что, конечно же, потребует их разборки. Разберём даже не одну, а несколько моделей!

Сначала - пара слов о том, что же это такое - Bluetooth наушники TWS.

Аббревиатура TWS расшифровывается как True Wireless Stereo, т.е. "истинно беспроводное стерео". Эти наушники состоят из двух совсем маленьких наушничков, не связанных проводами ни между собой, ни с источником звука. И именно их миниатюрность будоражит умы потребителей: как в таком микроскопическом объёме каждого наушничка разместилось столько электроники: и беспроводной модуль, и его антенна, и его динамик, и его аккумулятор, а ещё - микрофон, светодиоды индикации и кнопка управления??!! Вот это всё и изучим далее.

В статье будут рассмотрены два типа беспроводных наушников TWS: внутриканальные наушники ("затычки" по-народному) и наушники-вкладыши ("капельки" и "пуговки" по-народному). В числе "капелек" будут рассмотрены, в том числе, знаменитые Apple Airpods 2 (модель A2031).

Оглавление

1. Как устроены TWS наушники-"затычки"

2. Как устроены TWS-наушники-"капельки", включая Apple Airpods 2

     2.1.Устройство китайских беспроводных наушников TWS

     2.2. Устройство беспроводных TWS наушников Apple AirPods 2 A2031

1. Как устроены TWS наушники-"затычки"

Кейс наушников TWS

Основу статьи составит рассмотрение устройства беспроводных Bluetooth наушников QCY T1C (полный обзор); но для рассмотрения отдельных деталей обратимся и к некоторым другим моделям.

Необходимый аксессуар наушников TWS - это их кейс.

(Кликнуть для увеличения; откроется в новом окне)

В данном случае кейс - "открытого" типа (без крышки), но наличие крышки - не принципиально.

Кейс - это не просто коробочка для хранения беспроводных наушников, а зарядное устройство для них! Это зарядное устройство работает по принципу повербанка (power bank); оно содержит аккумулятор ёмкостью 200 - 600 мАч и достаточно серьёзную электронику (как в полноценном повербанке, только небольшой мощности).

Для подзарядки сами наушники снабжены контактными площадками:

И, теперь приступаем непосредственно к вскрытию:

На фото на правой половине наушника видна его материнская плата с чипом RTL8367BFR (от компании Realtek, весьма "модного" производителя чипов для TWS наушников). Рядом с чипом - кварцевый генератор на 40 МГц.

Теперь поворачиваем конструкцию, снимаем кусочек медной фольги (в которую зачем-то был завёрнут аккумулятор) и изучаем вторую половинку корпуса:

На этой половинке расположен динамик, платка с контактами для подзарядки аккумулятора и маленький прямоугольный магнитик.

Магнитик служит для фиксации наушника в кейсе, что обеспечит надёжный контакт цепей подзарядки наушника с контактами кейса; а заодно и предотвратит выпадение и утерю наушников. Кстати, утеря одного наушника из пары - характерная проблема TWS-наушников.

Дальнейшее изучение устройства беспроводных наушников TWS продолжим с наушниками Xiaomi Earbuds одной из первых моделей.

На этом изображении мы видим материнскую плату наушников с обратной стороны:

В центре платы расположена механическая кнопка управления наушниками. Ход кнопки при нажатии - очень небольшой (не более 0.5 мм).

Кроме беспроводных наушников с управлением механической кнопкой, бывают и наушники с управлением сенсорной кнопкой (рассмотрим далее).

Кроме кнопки, на плате в верхней части расположена пара светодиодов, индицирующих состояние наушников (готовность к сопряжению, зарядка и т.д.).

Далее изучаем динамик наушников; начнём с мембраны и звуковой катушки:

Здесь надо отметить, что диаметр мембраны не имеет значения для качества звука, но имеет значение для его количества, т.е. для громкости. В общем случае, чем больше диаметр, тем и звуковая отдача больше; но она зависит ещё и от других факторов.

Но и это не всё. Посмотрим и на магнитную систему динамика:

В магнитной системе надо обратить внимание на одну малозаметную деталь: отверстие, расположенное левее и выше центрального стержня в канавке между стержнем и кольцевой частью магнита. Оно служит для улучшения воспроизведения нижних частот, чтобы вытесняемый при движении мембраны воздух имел выход; иначе он будет работать на сжатие и будет препятствовать движениям мембраны.

Далее разберём TWS наушник с сенсорным управлением. Разобран будет китайский наушник под нехитрым наименованием V8 стоимостью около $10.

На следующих изображениях - обратная сторона материнской платы и внутренняя сторона задней крышки наушника:

На этих изображениях мы видим две взаимодействующие части наушника.

На материнской плате в центре расположен подпружиненный штырёк с закруглённой головкой. Когда обе части наушника соединены, то штырёк упирается в квадратный лоскуток металлизированной ткани, приклеенный к внутренней стороне задней крышки.

Этот  лоскуток образует обкладку конденсатора, второй обкладкой которого будет палец пользователя, когда пользователь прикладывает его к внешней стороне задней крышки. По изменению ёмкости этого конденсатора электроника наушника и обнаруживает факт прикосновения пользователя к наушнику.

2. Как устроены беспроводные TWS-наушники-"капельки", включая Apple Airpods 2

В этой главе рассмотрим устройство двух моделей беспроводных наушников-"капелек": дешевых китайских (их наименование потеряно) и дорогих наушников Apple Airpods 2.

Китайские наушники заметно крупнее наушников Apple. Сравните размеры левых наушников из каждой пары:

2.1. Устройство китайских беспроводных наушников TWS

Китайские товарищи пытались повторить дизайн наушников Apple, получилось похоже, только не столь миниатюрно.

Теперь отковыриваем крышку этого наушника вместе с динамиком:

Сзади динамика обнаруживается аккумулятор наушника.

Теперь безжалостно отрезаем провода от динамика и аккумулятора; а затем вытаскиваем "пробку" из цилиндрической части наушника и вытягиваем оттуда всё, что там есть:

"Пробка" оказалась не просто пробкой, а разъёмом для подзарядки наушника.

Вслед за пробкой из наушника вытянулась плата электроники; рассмотрим её детальнее:

На плате электроники слева направо расположены следующие основные элементы: главный чип, два светодиода, микрофон, механическая кнопка.

Фото обратной стороны платы приводить не буду, но поверьте слову джентльмена, что там расположен только кварцевый генератор на 26 МГц.

Главный (и единственный) чип выполняет сразу все функции: он - и приёмопередатчик Bluetooth-радиоканала, и микрофонный усилитель, и усилитель выходного аудио-сигнала, и контроллер аккумулятора. И при этом содержит необходимые для всех преобразований ЦАП и АЦП!

И в этом - коренное отличие от разобранного в следующей части статьи беспроводного наушника от Apple.

2.2. Устройство беспроводных TWS наушников Apple AirPods 2 A2031

Сразу надо сказать, что, хотя первые TWS выпустила не Apple; но именно Apple была идеологом наушников TWS и выпустила их первую массовую модель - Apple AirPods. Кажется, что это было вечность назад, но это было совсем недавно - в 2016 году!

Сейчас мы распотрошим наушник их второго поколения (усовершенствованного). Вот как он выглядел при жизни:

С внутренней стороны наушников находится их маркировка:

С помощью скальпеля более-менее аккуратно отрываем часть наушника с динамиком и раскрываем наушник, как книжку:

Здесь видим целых две (!) платы с электроникой, и на каждой - по нескольку чипов (!) плюс мелкая обвязка. Соединяются между собой платы с помощью гибкого шлейфа.

Аккумулятора здесь не видим; из чего методом исключения получаем, что он находится в "ножке" наушника.

Собственно, на этом разборка и закончена. Обе платы насмерть приклеены к своим местам: одна плата - к динамику, другая - к внутренней стороне наушника.

Можем только более детально рассмотреть эти две платы.

Вот плата, приклеенная к динамику:

Маркировка есть только у самого большого чипа на плате - это знаменитый чип Apple H1, отвечающий за Bluetooth 5, слушающий пользователя в ожидании команды "Привет, Siri" и выполняющий ещё массу каких-то функций. Именно этот чип отличает наушники AirPods 2-го поколения от 1-го.

Теперь осматриваем плату, приклеенную к другой части наушников:

Здесь уже совсем всё непонятно, да это и не надо. Главное, что следует осознать: эти наушники абсолютно не ремонтопригодны.  Несмотря на свою высокую цену они - "одноразовые"; ибо, даже когда банально "сядет" аккумулятор, Вы не сможете его заменить!

А уже из этого проистекает, что покупать их на "вторичном рынке" никакого смысла нет, даже по дешевке. Вот такова горькая правда об этих наушниках.

Если говорить о том, почему беспроводные наушники Apple намного дороже обычных китайских наушников, то тут достаточно взглянуть на разницу в их "начинке" и функциональности. Наушники Apple - значительно "умнее" типовых китайских наушников, даже с хорошим звучанием.

Здесь работает вызов голосового помощника Сири; наушники определяют сами, надеты ли они на уши; им в работе помогают датчики ориентации и ускорения; да и обработка звукового сигнала и шумоподавления здесь - на высоте.

На этом - спасибо за внимание!

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 03 марта 2024 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них