کالبدشکافی و بررسی قطعات داخلی ایرپاد اپل

خب، بالاخره این گجت‌های کوچیک و محبوب اپل رسیدن روی میز کالبدشکافی ما. قبل از اینکه تیکه‌تیکه‌شون کنیم، بیا یه نگاه به مشخصات کلیشون بندازیم:

← هر کدوم از گوشی‌های ایرپاد فقط 4 گرم وزن دارن، در حالی که کیس شارژشون حدود 38 گرمه.

← ابعاد هر گوشی 16.5 در 18.0 در 40.5 میلی‌متره و کیس شارژ هم ابعادش 44.3 در 21.3 در 53.5 میلی‌متر ثبت شده.

← برای اتصال بی‌سیم از بلوتوث و چیپست جدید W1 اپل استفاده می‌کنن.

← پر از سنسورن؛ از میکروفون‌ها گرفته تا سنسورهای نوری و شتاب‌سنج‌های حرکتی که برای تشخیص قرار گرفتن تو گوش به کار می‌رن.

میکروفون‌های جهت‌دار با یه شتاب‌سنج اضافه ترکیب شدن تا نویزهای مزاحم محیط رو فیلتر کنن.

← خود ایرپادها با یه بار شارژ تا 5 ساعت دوام میارن و کیس شارژ هم می‌تونه باتری لازم برای 24 ساعت گوش دادن به موسیقی رو برات فراهم کنه.

طراحی ظاهری ایرپادها واقعا شبیه یه تخم‌مرغ براق و مدرنه! تو قسمت پایین کیس شارژ، پورت لایتنینگ رو می‌بینیم که برای شارژ کردن باتری کیس استفاده می‌شه.

وقتی در کیس رو باز می‌کنی، تو عمق جایگاه هر هدفون، پین‌های اتصالی قرار داره که وظیفه‌شون شارژ کردن باتری‌های داخلی خود گوشی‌هاست.

← بالای کیس هم یه چراغ ال‌ای‌دی کوچیک تعبیه شده که وقتی شارژ مجموعه باتری‌ها رو به اتمامه، بهت اخطار می‌ده.

همه این جزئیات با چشم از بیرون مشخصه. اما تو ادامه این آموزش، قراره با اشعه ایکس (X-ray) یه نگاه خیلی دقیق‌تر به اعماق ایرپادها بندازیم، پس چشم از عکس‌ها برندار.

روی در کیس شارژ یه شماره مدل جدید (A1602) حک شده و ظرفیت کلی باتری کیس رو هم 398 میلی‌آمپر ساعت نوشته. قبل از اینکه بریم سراغ باز کردن کیس، یه نگاهی هم به دکمه همگام‌سازی پشت بدنه بندازیم. اگه قابلیت اتصال سریع اپل در دسترس نبود، این دکمه می‌تونه با همون روش سنتی بلوتوث، ایرپاد رو به گوشیت وصل کنه.

خب، دیگه وقت‌کشی کافیه. بریم سراغ بخش هیجان‌انگیز ماجرا و دل‌وروده این گجت رو بریزیم بیرون!

روی بدنه گوشی‌ها سوراخ‌های مختلفی می‌بینی: شبکه‌های اسپیکر، سوراخ‌های میکروفون‌های ثانویه و اون نقطه‌های مشکی که سنسورهای مجاورت مادون قرمز هستن. هر کدوم از گوشی‌ها شماره مدل جداگونه‌ای دارن؛ گوشی چپ مدل A1722 و گوشی راست مدل A1523 هستن که روی بدنه‌شون ثبت شده.

تو عکس‌های رادیوگرافی می‌تونیم یه نمای کلی از داخل گوشی‌ها، شبکه‌ها و میکروفون ببینیم، اما هنوز کلی راز اون تو هست که باید کشفشون کنیم.

از اونجایی که هیچ پیچ یا خاری روی بدنه دیده نمی‌شه، چاره‌ای نداریم جز اینکه یکم خشن‌تر رفتار کنیم و بریم سراغ گرما دادن و کاتر. بعد از اینکه با کیسه حرارتی حسابی بدنه رو گرم کردیم، سعی می‌کنیم با یه تیغ جراحی شکافی تو درز بدنه ایجاد کنیم.

برای اینکه ایمنی کار حفظ بشه، ادامه مسیر رو با یه پیک بازکننده می‌ریم. با یه چرخش کوچیک، بالاخره بخش اسپیکر جدا می‌شه و اولین قطعات داخلی خودشون رو نشون می‌دن.

تلاش برای رسیدن به قطعات الکترونیکی بی‌نتیجه نموند. به محض باز شدن بدنه، با یه مجموعه به‌شدت فشرده روبه‌رو می‌شیم. وقتی شروع به بیرون کشیدن بردها، کابل‌ها و بقیه قطعات می‌کنیم، یاد دردسرهای تعمیر اپل واچ می‌افتیم؛ همون‌قدر ظریف و روی اعصاب!

اگه جا دادن قطعات پیچیده تو یه فضای فوق‌مینیاتوری و غرق کردنشون تو یه دریای چسب مسابقه بود، اپل قطعا مدال طلا رو می‌گرفت. تو این فضای کوچیک، ریزترین کانکتور دنیا رو می‌بینیم که واقعا طراحی جالب و ظریفی داره. یه گوشه هم یکی از دو سنسور مجاورت آویزونه؛ همون سنسوری که به ایرپاد می‌فهمونه الان تو گوشت قرار گرفته یا نه.

اینجا یه لحظه متوقف می‌شیم؛ چیزی که تو بدنه گوشی مونده یه کلاف سردرگم از سیم‌ها و چسبه که اصلا قصد بیرون اومدن ندارن. پس تصمیم می‌گیریم از سمت پایه (ساقه) ایرپاد وارد بشیم. اما به جای یه مسیر راحت، با یه آبشار از چسب روبه‌رو می‌شیم!

اون کلاهک فلزی پایین ساقه، نقاط اتصال شارژه که میکروفون اصلی رو هم احاطه کرده. زیر اون حجم عظیم چسب، بالاخره انتهای کابل باتری رو پیدا می‌کنیم.

با کندن این توده چسبی، انتهای یه باتری خیلی ریز با نقطه‌جوش‌های ظریف نمایان می‌شه. با این وضعیت، به این زودی‌ها نمی‌شه امیدی به تعویض این باتری‌ها داشت.

حالا که تمام راه‌های نفوذ منطقی بسته شده، تصمیم گرفتیم بریم تو فاز جراحی کامل! "پرستار، چاقوی جراحی رو بده به من!" وقتی با دقت یه جراح غشای رویی رو بلند می‌کنیم، قطعه‌ای رو می‌بینیم که شبیه آنتنه و روی قلب تپنده دستگاه، یعنی باتری، کشیده شده.

البته ما خیلی هم حوصله جراح‌ها رو نداریم! دم‌باریک رو برداشتیم و بقیه قاب پلاستیکی رو با بی‌رحمی پاره کردیم تا راحت‌تر به قطعات مهم برسیم.

وقتی قاب پلاستیکی کنده شد، تازه می‌تونیم اون آنتن بلند رو از روی باتری جدا کنیم. قرار گرفتن آنتن تو این قسمت، دلیل طراحی ساقه ایرپاد رو روشن می‌کنه. این ساقه فقط برای حفظ تعادل تو گوش نیست، بلکه برای تقویت آنتن‌دهی هم کاربرد داره.

وقتی کابل‌ها و چسب‌های بیشتری رو کنار می‌زنیم، روی باتری یه سری نوشته می‌بینیم. ظرفیت این باتری 93 میلی‌وات ساعته؛ یعنی معادل کمی بیشتر از 1 درصد ظرفیت باتری یه آیفون 7.

با کنار زدن مدار انعطاف‌پذیر، یه مجموعه طلایی‌رنگ جذاب پیدا می‌کنیم. اینا شبیه نقاط تست (Test Points) هستن، اما هیچ لیبلی ندارن.

اگه اینا واقعا نقاط تست باشن، پیدا کردن نقطه درست بینشون از پیدا کردن سوزن تو انبار کاه هم سخت‌تره!

این کابل منعطف به یه مجموعه پیچیده اسپیکر متصل می‌شه که سنسور مجاورت و یه سری خطوط آنتن رو تو خودش جا داده.

میکروسکوپ رو روشن می‌کنیم تا بتونیم نوشته‌های روی این چیپ‌های فسقلی رو بخونیم:

← چیپ Apple 343500130 که احتمالا همون چیپ ارتباط بی‌سیمه.

← میکروکنترلر قابل‌برنامه‌ریزی Cypress.

← کدک صوتی استریو و کم‌مصرف Maxim.

← مبدل‌های DC-DC مدل TPS62743 ساخت Texas Instruments.

شتاب‌سنج BMA282 ساخت Bosch Sensortec.

شتاب‌سنج و ژیروسکوپ ساخت STMicroelectronics.

← و یه قطعه که احتمالا نوعی حافظه فلش سریاله.

حالا که خود گوشی‌های ایرپاد رو کامل نابود کردیم، بریم سراغ کیس شارژ یکپارچه و بدون درزش. ابزارهای معمولی برای باز کردن این کیس لجباز جواب نمی‌دن. پس مجبوریم بریم سراغ ابزارهای خشن‌تر مثل فرز مینیاتوری تا قاب کیس رو برش بدیم. نگران نباشید، فقط یه فشار کوچیکه! هشدار جدی: این روش اصلا ایمن نیست و ممکنه به باتری یا دستتون آسیب بزنه. ما هم موقع کار با فرز کلی دردسر کشیدیم.

بالاخره بعد از بریدن قاب، تونستیم محفظه نگهدارنده هدفون‌ها رو از پوسته اصلی بیرون بکشیم و به باتری بزرگ کیس دسترسی پیدا کنیم.

با بیرون کشیدن محفظه، در حالی که هنوز کلی کابل فلت بهش وصله، اون چراغ ال‌ای‌دی وضعیت رو جدا می‌کنیم. با یکم سماجت، لوله‌های نگهدارنده ایرپاد رو از براکت شارژ جدا می‌کنیم تا از شر اون کلاف پیچیده کابل‌ها خلاص بشن. در همین حین، قسمت بالای محفظه رو هم باز می‌کنیم و مکانیزم لولا رو از جایگاه سبز و چسبناکش بیرون می‌کشیم.

قاب کیس شارژ به‌شدت محکم بود و برای باز کردنش مجبور شدیم حسابی به ابزار فرز فشار بیاریم و بدنه رو تیکه‌تیکه کنیم. زیر این زره پلی‌کربناتی چی پنهان شده؟ یه باتری نسبتا بزرگ که تو یه فضای دنج جا خوش کرده.

اگه دقت کرده باشی، بله، نصف کابل فلت چراغ ال‌ای‌دی موقع این برش‌های خشن پاره شد و همونجا جا موند.

وقتی باتری رو درآوردیم، متوجه چسب‌های فراوونی شدیم که حسابی درگیرمون کرده بودن. همچنین فقط یه کابل، باتری رو به برد اصلی متصل می‌کنه.

چه جالب، یه کانکتور ZIF اینجاست! حداقل برای جدا کردن باتری نیازی به هویه نداریم و بعد از اون همه سختی برای باز کردن قاب، اینجا کارمون یکم راحت شد.

حالا که پوسته رو بی‌خطر جدا کردیم، می‌تونیم بزرگ‌ترین باتری امروزمون رو خوب برانداز کنیم.

البته ناگفته نماند که هنوزم نسبت به باتری‌های دیگه خیلی کوچیکه!

این باتری لیتیوم-یونی با ولتاژ 3.81 ولت و ظرفیت 1.52 وات‌ساعت، تقریبا 16 برابر ظرفیت باتری‌های کوچیک داخل خود گوشی‌ها رو داره. پس راحت می‌تونه چند بار هدفون‌ها رو فول‌شارژ کنه.

اگه بخوایم مقایسه کنیم، این باتری با وجود کوچیک بودنش، از باتری اپل پنسل و اپل واچ سری 2 هم ظرفیت بیشتری داره. پس رسما با بزرگ‌ترین باتری کوچیکی که تا حالا دیدیم طرفیم!

دکمه همگام‌سازی یه قطعه مستقل و مکانیکیه که پین‌های اتصالش روی فنرهای برد اصلی می‌شینن.

کلیدهای الکترونیکی معمولا پیچیده‌ان، اما این یکی خیلی ساده‌ست. وقتی دکمه رو فشار می‌دی، سوییچ بسته می‌شه و جریان برق عبور می‌کنه تا برد اون رو به عنوان یه دستور دریافت کنه. خیلی سرراست و بدون پیچیدگی!

دو تا پیچ چهارسو رو باز می‌کنیم تا به پورت لایتنینگ برسیم. کانکتور فشاریش رو از پشت برد اصلی آزاد می‌کنیم و تو چند ثانیه، پورت از این شلوغی پلاستیکی بیرون میاد.

خبر خوب اینه که پورت لایتنینگ ماژولاره؛ یعنی اگه پورت شارژت خراب بشه، حداقل قطعه‌اش قابل تعویضه، البته به شرطی که حاضر باشی کل قاب کیس رو برای رسیدن بهش نابود کنی!

برد اصلی هم با مقدار زیادی چسب دوطرفه سر جاش محکم شده بود.

حالا بیاین ببینیم روی برد اصلی کیس شارژ چه چیپ‌هایی ازشون این‌طور سرسختانه محافظت می‌شد:

← میکروکنترلر ARM ساخت STMicroelectronics.

تصاویر اشعه ایکس نشون می‌دن که تو لحیم‌کاری پایه‌های این چیپ یه سری فضاهای خالی وجود داره. این می‌تونه نشونه کیفیت پایین یا عجله تو تولید باشه.

← کنترلر شارژ و پورت NXP Semiconductor CBTL1610A3.

← آیسی مدیریت تغذیه ساخت Texas Instruments.

← مقایسه‌کننده ولتاژ 1.8 ولتی MAX9028 از شرکت Maxim.

آیسی واسط تغذیه و ارتباطات AS3441 از شرکت AMS.

و احتمالا یه سری رگولاتور از شرکت ON Semiconductor.

بعد از کلی عرق ریختن و سروکله زدن با چسب‌ها، چیزی که برامون موند ایناست: یه تپه از قطعات متلاشی‌شده هدفون‌ها... و یه کلکسیون از قطعات خردشده کیس شارژ. تمام عکس‌های رادیوگرافی معرکه‌ای که تو این کالبدشکافی دیدید، کار دوستان خلاقمون بود که خیلی بهمون کمک کردن.

یه نکته جالب: بعضی از تعمیرکارا یه روش خلاقانه پیدا کردن که با استفاده از گیره رومیزی و فشار دادن قاب، می‌شه کیس رو با آسیب خیلی کمتری باز کرد. اگه باتری کیس شما هم مرده و چیزی برای از دست دادن نداری، ارزش امتحان کردن رو داره!

خب، اینم از پایان کالبدشکافی پرماجرای ایرپاد اپل! همون‌طور که دیدی، تعمیرپذیری این گجت عملا صفره و هیچ راه استانداردی برای باز کردنش وجود نداره.

← دلیل اصلیش اینه که دسترسی به هر کدوم از قطعات، چه داخل گوشی‌ها و چه تو کیس شارژ، بدون شکستن و بریدن قاب بیرونی کاملا غیرممکنه.

← استفاده بی‌حدومرز اپل از چسب‌های قوی به جای پیچ و خار هم باعث شده تا این هدفون‌ها رسما یک‌بارمصرف باشن. امیدواریم از این بررسی تخصصی تو آیسی‌مدار لذت برده باشی؛ لینک این کالبدشکافی رو حتما برای دوستای عشق تکنولوژیت بفرست تا اونا هم از دیدن این مهندسی مینیاتوری شگفت‌زده بشن!