維修IKEA VINDRIKTNING空氣品質感應器

forest162

IKEA VINDRIKTNING空氣品質感應器是我在三年前購入的，功能就是有綠、黃、紅三個顏色的燈顯示空氣品質。

最近裡面的風扇出現咖咯咖咯的聲音，時不時就亮紅燈（說空氣品質差），我實際去看環保局的空氣品質監測網，空氣品質卻是良好，推測是風扇故障或感測器本身積灰塵導致誤判，決定拆開來清潔看看，順便探索一下東西的構造。拆解到空氣品質感測器時還意外發現上面有顆新唐的8051 XD


卸下背面的四顆螺絲輕輕鬆把本體拆開，映入眼簾的是一顆空氣品質感測器，透過一顆外掛的風扇吸入環境空氣；正面則有一塊電路板負責接收空氣品質感測器的資料，轉換為三色LED告知使用者目前的空氣品質狀態：

從連接器旁的印字可以發現與空氣品質感測器之間是透過UART介面傳輸：

上頭SOP8的IC是Eastsoft (東軟載波) ES7P001FGSA 8-bit MCU：

電路板另一面則有六顆LED，以及photodiode用來偵測環境亮度，可以隨環境亮度調整LED的亮度：

好奇三個顏色為什麼會有六顆LED，於是上電試試看，原來是兩顆LED相同顏色，打在半透明的燈罩上可以呈現較均勻的光線：

再來就是今天要處理的部分，空氣品質感測器了：

有一個塑膠支架將空氣品質感測器與風扇結合在一起，可以直接從外殼上抽取出來：

翻到另一面，果然積滿了灰塵，立刻拿刷子清一清！

風扇廠牌是”WANGSHENG DA TECHMOLOGY CO., LTD”，Google一下查不太到資料 …

將風扇的兩顆螺絲卸下後，風扇是可以順利取下。但還是沒看見其它螺絲，無法將空氣品質感測器本體完整從支架卸下來：

為了檢察裡面的鏡片將鐵蓋拆下，可以看見它的電路板，上面有防潮的塗料：

可以看到空氣品質感測器的PCB上的印字PM1006，是四方光電（Wuhan Cubic Optoelectronics）所出的紅外線粉塵感測器，看規格是可以檢測空氣中大於0.3 um的顆粒：

電路板是直接mount在一塊塑膠板上的，可以從外殼上分離開來

分離開來可以看到原來塑膠板上還包含了鏡片、LED和接收器，外殼中也有一些防止反射的結構：

左上角是一顆PD (photodiode)，右上角是IR LED，它們並不是直接對著照的，當紅外線照射到空氣中的一些顆粒、粉塵時，光線才會散射到PD上，所以空氣品質越糟糕，PD接收到的散射光就會越多，PD的信號就可以當成空氣品質的參數。

計算空氣品質則是利用一顆MCU中的ADC轉換PD的信號，加以運算後再從UART傳出去。MCU是一顆新唐MS51FB9AE，工業級1T 8051，這顆的code memory有個區塊叫SPROM（Security Protection ROM），推測將PD信號轉換為空氣品質的演算法就是藏在SPROM內。

看到MS51FB9AE的資料，大致上的運作機制就是SPROM裡面的內容只能在CPU fetch指令時讀取出來，想要用燒錄器、或是試圖以MOVC去讀裡面的內容再用UART或其它IO print出來，都只會讀到0，達到保護關鍵程式的目的。一些不想公開的演算法就很適合藏在這裡面。

MS51系列大概是2019年左右推出的產品，如果是新設計的產品會推用今年剛出爐的N76S003，同樣也有SPROM的功能價格更便宜，官網零售價格竟然只要7塊錢！時脈要24 MHz的話也可以選擇MG51系列，如果對於運算效能有需求，更能夠pin-to-pin更換為32-bit的Arm Cortex-M23，M2003系列。
下表已幫大家整理出能pin-to-pin相容的型號，再補充一下記憶體容量更大的型號是MG51FC9AE 32KB/1.25KB：

板子上另一顆IC則看不清標示了，位置很接近PD，有可能是個OPA或AFE (analog front end)：

再來就是要解決風扇異音的部分了，原本以為軸承會像電腦風扇一樣，有個蓋子可以掀開清潔上油，結果竟然是密封的！

然後將另一面的蓋子拆開，葉片也是無法直接拿起。原本是打算用去漬油清潔軸承，再用矽油潤滑的。

最後只好死馬當活馬醫，直接從葉片的孔洞噴電動窗潤滑劑，看看能不能改善了。噴電動窗潤滑劑之前記得把葉片上的灰塵先清乾淨，以免灰塵跟著一起噴進軸承：

我是用這瓶TOYOTA的電動窗潤滑劑，這瓶是3M代工的。主要成分是液狀的矽油，不把葉片拿起的情況下比較能滲進軸承。另外就是之前的經驗，礦物油（包含針車油）用在風扇軸承上，過沒幾天可能因為氧化變黏導致運轉不順，所以還是建議使用矽油（化學性質較安定不容易氧化）來潤滑風扇的軸承：

最後鎖回去之前將排線都插上，通電測試一下，異音真的消失了！再觀察看看準不準囉，謝謝收看。

wish

3公分的風扇烏骨雞學姐有賣，可惜沒有這種的。