کالبدشکافی و بررسی قطعات داخلی اپل هوم‌پاد (HomePod)

همیشه برامون سوال بود که اپل دقیقا چه قطعاتی رو تو این اسپیکر مخفی کرده. طبق اطلاعاتی که خود اپل داده، این چیزها باید داخل بدنه باشن:

← پردازنده قدرتمند A8 که مغز متفکر دستگاهه.

← یه ووفر 4 اینچی که به سمت بالا صدا رو پرتاب می‌کنه تا بیس عمیقی بسازه.

← مجموعه‌ای از هفت توییتر با تکنولوژی جهت‌دهی صدا (Beamforming).

← آرایه‌ای از شش میکروفون برای دریافت دقیق صدای محیط.

یه میکروفون فرکانس پایین که کارش کالیبره کردن لحظه‌ای ووفر هست.

پنل لمسی روی دستگاه برای کنترل دستی و تعامل با سیری.

← ماژول وای‌فای 802.11ac و بلوتوث نسخه 5.0 برای ارتباط بی‌سیم.

این دستگاه نه اولین اسپیکر هوشمنده، نه بلندترین و نه حتی کوچک‌ترینشون. اما از لحاظ طراحی، کاملا سبک و سیاق اپل رو داره. با این حال، فرم استوانه‌ای اون شبیه به بقیه اسپیکرهای 360 درجه بازاره.

یکی از تفاوت‌های اصلی این مدل با رقبا اینه که منبع تغذیه کاملا داخل خود دستگاه قرار گرفته. در نگاه اول به نظر میاد کابل برقش اصلا جدا نمیشه، اما در واقع اگه با قدرت کافی بکشیش، کابل از جاش درمیاد.

این طراحی باعث شده تا دیگه خبری از اون آداپتورهای بزرگ روی پریز برق نباشه. طراحان اپل خیلی ماهرانه قابلیت جدا شدن کابل رو مخفی کردن. روکش پارچه‌ای و بافته‌شده کابل هم حسابی باکیفیت و جذابه.

حالا بریم سراغ قسمت زیرین دستگاه. پایینی‌ترین بخش هوم‌پاد یه پایه لاستیکی داره که زیرش کلی اطلاعات رگولاتوری چاپ شده. علامت‌های هشدار، لوگوهای بازیافت و تاییدیه FCC روی این قسمت دیده میشن. با اینکه دوشاخه این مدل مخصوص آمریکاست، اما این علائم استاندارد جهانی رو نشون میدن. همچنین شماره مدل دقیق دستگاه یعنی A1639 رو می‌تونی همینجا ببینی.

اگه دقت کنی، چند تا سوراخ خیلی ریز هم روی این پایه لاستیکی وجود داره.

وجود سوراخ میکروفون تو قسمت زیر دستگاه یه کم عجیبه. شاید این سوراخ‌ها برای سنسورهای فشارسنج یا تنظیمات خاص آکوستیک تعبیه شدن.

تو این مرحله می‌خوایم یه نگاه دقیق به توری سه‌بعدی و آکوستیک روی دستگاه بندازیم.

مهندس‌های اپل این روکش پارچه‌ای رو طوری طراحی کردن که امواج صدا بدون هیچ افت کیفیتی ازش عبور کنن، ولی در عین حال جلوی ورود گردوغبار و کثیفی به داخل قطعات رو بگیره.

روی سطح بالایی هوم‌پاد، یه پنل لمسی خیلی براق و شیک قرار داره که نمایشگر ال‌ای‌دی معروف سیری هم زیر همون پنهان شده. با یه تصویربرداری اشعه ایکس از دستگاه، متوجه می‌شیم که داخل این استوانه آهنرباهای فوق‌العاده بزرگ و قدرتمندی کار گذاشته شده که نقاط تیره‌رنگ تو عکس نشون‌دهنده همون‌هاست.

تصاویر اشعه ایکس بهمون نشون داد که زیر پایه لاستیکی چند تا پیچ مخفی شده. پس اول باید با استفاده از سشوار صنعتی، چسب‌های قوی این قسمت رو حسابی گرم کنیم تا بتونیم پایه رو آروم جدا کنیم.

بعد از کلی کلنجار رفتن با چسب‌های ضخیم، بالاخره پایه بلند میشه. همیشه موقع باز کردن این چسب‌ها منتظر دردسرهای بیشتر هستیم...

...اما با دیدن پیچ‌های ستاره‌ای (Torx) که به راحتی باز میشن، یه کم خیالمون راحت میشه. زیر این چسب‌ها یه پورت 14 پین هم وجود داره که احتمالا تو خط تولید برای تست سخت‌افزاری هوم‌پاد استفاده میشه.

مثل اینکه این پیچ‌ها اونقدرها هم که فکر می‌کردیم مهربون نیستن! بعد از باز کردنشون، درپوش پلاستیکی اصلا تکون نمی‌خوره. به نظر میاد روکش پارچه‌ای لبه‌های این درپوش رو محکم نگه داشته.

اصلا دلمون نمی‌خواد این پارچه گرون‌قیمت رو ببریم. پس یه پیک قاب‌بازکن رو زیر لبه‌های چسبیده پارچه میندازیم و درپوش رو بیرون می‌کشیم. اما نتیجه چیه؟ یه لایه پلاستیکی سخت دیگه که هیچ راه نفوذی نداره!

انگار واقعا برای رسیدن به قطعات داخلی این دستگاه باید از هفت‌خوان رستم رد بشیم!

احتمالا باید دست به دامن یه ابزار تیز بشیم. ما خیلی سعی کردیم پارچه رو سالم دربیاریم، اما فایده‌ای نداشت و مجبور شدیم توری رو با احتیاط برش بزنیم. بعد از بریدن این توری سه‌بعدی و ضخیم، به یه لایه پارچه‌ای دوم می‌رسیم که مثل یه آستر داخلی عمل می‌کنه. این آستر نازک‌تر و انعطاف‌پذیرتره، ولی زیر پنل بالایی گیر کرده و فعلا نمی‌تونیم کامل درش بیاریم.

خوشبختانه بدنه پلاستیکی داخلی یکپارچه نیست و می‌تونیم چند تا پیچ ستاره‌ای دیگه رو که زیر درپوش‌های لاستیکی مخفی شدن، پیدا کنیم.

تنها فایده‌ای که بریدن پارچه داشت این بود که تونستیم بافت جالب و مهندسی‌شده اون رو از نزدیک ببینیم. این توری از یه شبکه در لایه بالا و پایین تشکیل شده و بین این دو لایه، فنرهای خیلی ریز و سیمی قرار گرفتن که بهش حجم دادن.

این سبک طراحی باعث میشه امواج صوتی به راحتی و بدون انعکاس از پارچه رد بشن و همزمان هیچ گردوغبار و آشغالی وارد دستگاه نشه.

حالا که پارچه رو باز کردیم، می‌بینیم که لبه‌های اون در واقع با یه نخ کش‌دار (شبیه بند کفش) بسته شده بوده! یعنی احتمالا یه راهی برای باز کردنش از بالا بدون بریدن وجود داشته.

برای پیدا کردن راه نفوذ، پنل بالایی که پر از چسبه رو بلند می‌کنیم. اما زیر اون فقط به پیچ‌های بیشتری می‌رسیم که به نظر نمیاد ما رو به قطعات اصلی برسونن.

ظاهر ساده و مینیمال هوم‌پاد گول‌زننده‌ست؛ باز کردنش دقیقا مثل گیر افتادن تو یه هزارتوی پیچیده‌ست.

دوباره سشوار رو برمی‌داریم و بعد از گرم کردن یه پد چسبی دیگه، یه لایه پایین‌تر می‌ریم و بالاخره به یه جای امیدوارکننده می‌رسیم. زیر این لایه سوم، یه برد با شیلد محافظ، یه کابل فلت پهن و همون پایه‌هایی که نخ پارچه بهشون وصل شده بود رو می‌بینیم.

با برداشتن شیلد روی برد، قطعات جذابی که وظیفه رقص نور و کنترل پنل بالایی رو دارن خودشون رو نشون میدن:

← درایور ال‌ای‌دی ساخت شرکت Texas Instruments.

← آیسی قابل‌برنامه‌ریزی Cypress که احتمالا وظیفه پردازش دستورات لمسی رو بر عهده داره.

← سوئیچ کنترل بار ساخت ON Semiconductor.

← آیسی مبدل کاهنده ولتاژ 4 آمپری از برند Texas Instruments.

اون طرف برد، ال‌ای‌دی‌ها و یه صفحه پخش‌کننده نور (دیفیوزر) قرار داره که باعث میشه نور نشانگر سیری به اون شکل ابری و نرم دیده بشه.

علامت‌های مثبت و منفی دقیقا روی خود برد برش خوردن و برای هر کدوم سه تا ال‌ای‌دی به همراه یه هدایت‌کننده نور تعبیه شده تا نور دقیقا همون‌جایی که باید، روشن بشه.

روی سطح بالایی برد هم یه شبکه منظم از نقاط ریز دیده میشه که در واقع سنسورهای خازنی هستن و ضربه‌ها و لمس‌های انگشتت رو تشخیص میدن.

قطعه بعدی که درمیاریم، همون پایه‌های نگه‌دارنده نخ پارچه‌ست. با برداشتن این قسمت، بالاخره به برد اصلی یا مین‌برد دستگاه می‌رسیم. بیایم نگاهی به چیپ‌های روی این برد بندازیم:

← پردازنده اصلی Apple A8 که قبلا تو آیفون‌ها دیده بودیمش و اینجا رم 1 گیگابایتی هم روی اون سوار شده.

← حافظه فلش 16 گیگابایتی NAND ساخت توشیبا.

← ماژول وای‌فای و بلوتوث USI که احتمالا چیپ برودکام رو تو خودش جا داده.

← آیسی مدیریت مدار (PMIC) مشترک بین اپل و Dialog Semiconductor.

نکته جالب اینه که پشت برد یه سری جای خالی برای قطعات SMD وجود داره که لحیم نشدن. احتمالا اپل تو آخرین لحظات تغییراتی تو طراحی برد داده.

بعد از کلی تلاش بی‌نتیجه با سشوار و زور زدن برای باز کردن بدنه، دیگه کلافه شدیم و تصمیم گرفتیم با اره گردبر به جون پلاستیک‌ها بیفتیم تا بتونیم ووفر قدرتمند دستگاه رو آزاد کنیم.

یه نکته: بعضی از تعمیرکارها تونستن بدون بریدن، این قسمت رو با تکنیک‌های خاصی باز کنن. اگه مجبوری این اسپیکر رو باز کنی، حتما قبل از دست بردن به اره، روش‌های مختلف چرخوندن قاب رو امتحان کن.

آهنربای این ووفر برای اسپیکری با این سایز واقعا بزرگه. دلیلش اینه که برای تولید بیس‌های عمیق، اسپیکر باید بتونه حجم زیادی از هوا رو جابه‌جا کنه.

معمولا برای این کار قطر اسپیکر رو بزرگ می‌کنن، اما اپل به جاش دامنه حرکت سیم‌پیچ رو بیشتر کرده. اینطوری قطر اسپیکر کوچیک می‌مونه ولی همچنان می‌تونه بیس‌های کوبنده‌ای تولید کنه.

با بریدن بدنه محکم دستگاه، به آخرین مانع می‌رسیم: یه حلقه رزوه شده (پیچ‌دار). ظاهرا هوم‌پاد طوری طراحی شده که می‌تونی با چرخوندن، بخش ووفر رو از بخش توییترها و منبع تغذیه جدا کنی.

اما وقتی به چسب‌های وحشتناک روی این رزوه‌ها نگاه می‌کنیم، متوجه می‌شیم که اپل اصلا دوست نداشته کسی این دستگاه رو باز کنه و عملا این رزوه‌ها رو با چسب پلمپ کرده.

حالا می‌فهمیم چرا هزینه تعمیر این اسپیکر تو نمایندگی‌ها انقدر بالاست. باز کردنش کار هر کسی نیست!

لایه بعدی این پیاز لایه‌لایه، منبع تغذیه دوتیکه‌ست. یه بخش مرکزی برای تبدیل برق شهری به جریان مستقیم (DC) و یه حلقه بیرونی برای رسوندن برق به هر هشت اسپیکر تعبیه شده.

برد ورودی برق حسابی با رزین اپوکسی پوشونده شده تا لرزش‌های شدید بیس باعث قطعی قطعاتش نشه. این برد از طریق پایه‌های رسانا برق رو به برد حلقه‌ای منتقل می‌کنه.

بریم سراغ بخش دوم منبع تغذیه، یعنی همون برد حلقه‌ای توزیع برق که طراحی فضایی و جالبی داره.

← یه طرف این برد پر از خازنه و یه میکروکنترلر ARM خیلی کم‌مصرف از شرکت STMicroelectronics روش نصب شده.

اما اون روی برد چه خبره؟

← آمپلی‌فایر صوتی ساخت International Rectifier.

← مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) استریو از برند Cirrus Logic.

← دورتادور این حلقه، هفت تا آمپلی‌فایر صوتی Analog Devices چیده شده که هر کدوم مخصوص یکی از توییترهاست.

آیسی‌های تقویت‌کننده سنسور جریان ساخت Maxim Integrated و Texas Instruments.

و در نهایت مبدل کاهنده ولتاژ 5 آمپری.

یه برد کوچیک رو که با چسب به بدنه استوانه‌ای چسبیده بود جدا می‌کنیم. روی این برد دو تا چیپ مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) از Conexant برای مدیریت میکروفون‌ها قرار داره. خود این برد هم یه میکروفون مجزا داره که دقیقا همون میکروفون فرکانس پایینیه که برای کالیبره کردن ووفر استفاده میشه.

این میکروفون صدای خروجی ووفر رو گوش میده و با پردازش سیگنال، عملکرد ووفر رو در لحظه تنظیم می‌کنه تا بهترین بیس ممکن تولید بشه و با بقیه فرکانس‌ها تداخل پیدا نکنه.

در مورد بقیه میکروفون‌ها هم باید بگیم که روی دو تا نوار بلند قرار گرفتن (هر نوار سه تا میکروفون). این نوارها محکم به داخل بدنه چسبیدن و میکروفون‌ها دقیقا روی کانال‌های قیفی‌شکل قرار می‌گیرن تا صدا رو بهتر دریافت کنن.

یه حلقه رزوه‌دار دیگه رو از داخل هوم‌پاد بیرون می‌کشیم و بالاخره به مجموعه هفت توییتر دستگاه می‌رسیم که پایه‌های رسانای برق هم دارن. دقیقا همون پایه‌های طلایی‌رنگی که دیدیم، وظیفه انتقال برق به این توییترها رو بر عهده دارن. وقتی از نزدیک به پورت‌ها نگاه می‌کنیم، طراحی عجیب و پیچیده توییترها حسابی جلب توجه می‌کنه.

طراحی شیپوری‌شکل جلوی توییتر یه ترفند مهندسیه که باعث افزایش بازدهی اسپیکر میشه و به طراح کمک می‌کنه جهت پرتاب صدا رو بهتر کنترل کنه.

وقتشه کاتر اولتراسونیک رو برداریم و دل و روده این توییتر رو هم بریزیم بیرون!

با باز کردن توییتر، می‌تونیم ساختار شیپوری و منافذ هواکش اون رو که باعث شفافیت صدای هوم‌پاد میشن رو بهتر ببینیم. شیارهایی که کنار سیم‌پیچ قرار دارن و اون چهار تا سوراخ پشت توییتر، جلوی جمع شدن فشار هوا در پشت دام (Dome) توییتر رو موقع لرزش می‌گیرن.

تخلیه این فشار هوا باعث میشه که وقتی توییتر در هر ثانیه هزاران بار نوسان می‌کنه، شکل دام به هم نریزه و صدا دیستورت (خراب) نشه.

جالبه که تو این طراحی هیچ اثری از توییترهای سنتی و ساده نمی‌بینیم و همه‌چیز توسط مهندسان اپل کاملا خاص و پیچیده طراحی شده.

خب، اینم از تمام قطعاتی که کنار هم جمع میشن تا دستیار صوتی سیری بتونه تو قالب یه هوم‌پاد باهات صحبت کنه. اگه تو هم تجربه باز کردن این دستگاه عجیب رو داشتی یا نکته‌ای هست که به نظرت می‌تونه به بقیه تعمیرکارها کمک کنه، حتما برامون بنویس.

در نهایت باید به قابلیت تعمیرپذیری این دستگاه امتیاز بدیم. با وجود کیفیت ساخت بالا، از اونجایی که باز کردنش عملا بدون بریدن و خراب کردن بعضی قطعات غیرممکنه، امتیاز خوبی تو بخش تعمیرات نمی‌گیره.

اسپیکر اپل هوم‌پاد امتیاز تعمیرپذیری 1 از 10 رو می‌گیره (10 یعنی راحت‌ترین حالت تعمیر).

← این دستگاه مثل تانک ساخته شده و از نظر دوام و مقاومت فیزیکی هیچ مشکلی برات پیش نمیاره.

← با اینکه روکش پارچه‌ای یکپارچه به نظر می‌رسه، اما یه مکانیزم بندکشی خیلی جالب داره که میشه بدون پاره کردن، بازش کرد.

← تمام پیچ‌های دستگاه از نوع استاندارد ستاره‌ای (Torx) هستن و حداقل اینجا خبری از پیچ‌های عجیب‌وغریب و امنیتی اپل نیست.

← استفاده از پایه‌های پیچی رسانا برای انتقال برق بین لایه‌های مختلف، یه شاهکار مهندسیه و جلوی شلوغی کابل‌ها رو گرفته.

← چسب‌های بی‌نهایت قوی در پنل لمسی، آرایه میکروفون‌ها، پایه لاستیکی و از همه بدتر لبه‌های ورودی بالای دستگاه، کار باز کردن رو به یه کابوس تبدیل کرده.

← با اینکه به نظر میاد باید یه راه بدون دردسر برای باز کردنش وجود داشته باشه، اما در عمل بدون دستورالعمل رسمی، شانس سالم باز کردنش نزدیک به صفره. امیدوارم این کالبدشکافی تو آیسی‌مدار بهت دید خوبی از پیچیدگی‌های این اسپیکر داده باشه. حتما نظرت رو برامون کامنت کن تا با هم در موردش گپ بزنیم!