کالبدشکافی اپل واچ سری ۴: رازهای سنسور نوار قلب و بازطراحی مینیمال

قبل از اینکه تیغ جراحی رو برداریم، بیا ببینیم روی کاغذ با چه سخت‌افزاری طرفیم:

← نمایشگر OLED رتینا با پشتیبانی از Force Touch

سری 4 تو دو تا سایز جدید عرضه شده: نسخه 40 میلی‌متری (324 در 394 پیکسل) و نسخه 44 میلی‌متری (368 در 448 پیکسل).

← پردازنده سفارشی 64 بیتی دو هسته‌ای Apple S4 SiP (سیستم روی یک تراشه یکپارچه)

← مدل‌های دارای LTE و UMTS، مجهز به GPS داخلی، NFC، وای‌فای 2.4 گیگاهرتز و بلوتوث نسخه 5.0

← شتاب‌سنج و ژیروسکوپ ارتقایافته، سنسورهای ضربان قلب اپتیکال و الکتریکی (ECG)، میکروفون، اسپیکر، فشارسنج و سنسور نور محیط

مقاومت در برابر آب (تا عمق 50 متری)

سیستم‌عامل پیش‌فرض WatchOS 5

شاید ظاهر این مکعب‌های مشکی خیلی شبیه به هم باشه، اما عکس‌های اشعه ایکس نشون می‌دن که معماری داخلی سری 4 کاملا زیر و رو شده.

تو همون نگاه اول به قاب پشتی، تفاوت‌ها با سری 3 کاملا مشهوده. قاب پشتی سری 4 یه سنسور اپتیکال کاملا جدید تو مرکزش داره که با یه الکترود حلقه‌ای محاصره شده.

بی‌صبرانه منتظریم تا به سخت‌افزار ثبت نوار قلب (ECG) برسیم و از نزدیک بررسیش کنیم.

یه تفاوت ظاهری دیگه نسبت به نسخه قدیمی، گردتر شدن گوشه‌های ساعته که ظاهر یکپارچه‌تری بهش داده. دکمه کناری (Side button) هم حالا کاملا هم‌سطح بدنه شده. اگه از بغل بهش نگاه کنی، می‌بینی که سری 4 به شکل محسوسی (حدود 0.7 میلی‌متر) باریک‌تر از سری 3 شده. به نظر می‌رسه بخش زیادی از این باریک شدن، مدیون تکنولوژی جدید نمایشگرشه.

بیا یه نگاه دقیق‌تر به قاب پشتی که از جنس سرامیک و کریستال یاقوت کبود ساخته شده بندازیم. لوگوی آشنای اپل واچ سر جاشه. نوشته Series 4 تایید می‌کنه که با نسل جدید طرفیم. اطلاعاتی مثل مقاومت تو عمق 50 متری آب دور قاب حک شده. سنسور اپتیکال قلب این بار دقیقا وسط قرار گرفته. اون حلقه بزرگ الکتریکی که دور سنسور رو گرفته، بخش جدید ماجراست.

داخل یکی از شیارهای اتصال بند، شماره مدل A2008 رو می‌بینیم. تو شیار طرف مقابل هم شماره سریال ساعت حک شده و یه سوراخ خیلی ریز هم وجود داره که برای متعادل کردن فشار هوای داخل ساعته.

برای شروع کار، بندها رو جدا می‌کنیم تا ساعت راحت روی میز قرار بگیره و مزاحم کارمون نشه. حالا با استفاده از حرارت، چسب دور نمایشگر رو نرم می‌کنیم و با احتیاط کامل تیغ رو زیر لبه صفحه نمایش می‌ندازیم.

این روش بریدن چسب با تیغ کاملا استاندارده، اما خب باید بدونی که بعد از این کار، دیگه هیچ تضمینی برای ضدآب موندن ساعتت وجود نداره.

وقتی نمایشگر رو بلند می‌کنیم، با سه تا کابل فلت آشنا روبه‌رو می‌شیم. کابل‌ها رو با دقت جدا می‌کنیم تا بتونیم خود پنل رو از نزدیک بررسی کنیم.

حالا که نمایشگر کاملا جدا شده، می‌تونیم انحنای لبه‌های جدیدش رو بهتر ببینیم. این انحناها دقیقا مثل آیفون‌های سری X طراحی شدن و باعث شدن نسبت صفحه‌نمایش به بدنه خیلی بیشتر بشه.

مساحت نمایشگر تو مدل 44 میلی‌متری حالا به 977 میلی‌متر مربع رسیده، در حالی که تو مدل 42 میلی‌متری نسل قبل 740 میلی‌متر مربع بود. مدل 40 میلی‌متری هم مساحت 759 میلی‌متر مربعی داره که نسبت به نسخه 38 میلی‌متری قبلی، ارتقای بزرگی محسوب می‌شه. پشت نمایشگر سه تا چیپست می‌بینیم؛ دوتاشون با رزین پوشونده شدن و سومی هم زیر یه شیلد فلزیه و هیچ نوشته‌ای روش نیست.

طبق تجربه قبلی ما از محصولات اپل، احتمالا کنترلر تاچ و چیپ NFC اینجا مخفی شدن.

تو مسیر رسیدن به باتری، با پیچ‌های سه‌سو (Tri-point) مواجه می‌شیم. به نظر می‌رسه اپل این روزها این پیچ‌ها رو به پیچ‌های پنج‌سو (Pentalobe) ترجیح می‌ده.

یه سوکت رو جدا می‌کنیم و فکر می‌کنیم کابل باتریه، اما یهو متوجه می‌شیم که باتری هنوز با یه فلت دیگه به برد وصله! پس اون کابلی که اول جدا کردیم چی بود؟ احتمالا چیز خیلی مهمی نبوده... درسته؟

مسیر کابل اصلی باتری نسبت به سری 3 کاملا تغییر کرده و حالا ساندویچ شده بین خود باتری و مادربرد. بعد از آزاد کردنش، بالاخره می‌تونیم باتری رو دربیاریم!

اینم از باتری داخلی که وظیفه روشن نگه داشتن ساعت رو به عهده داره.

ظرفیت این باتری 1.113 وات‌ساعت (291.8 میلی‌آمپر ساعت با ولتاژ 3.81 ولت) هست و با شناسه A2059 نام‌گذاری شده.

البته پشت باتری یه عدد دیگه (1.12 وات‌ساعت) نوشته شده که یکم عجیبه. صرف‌نظر از این اختلاف جزئی، ظرفیت باتری نسبت به مدل 42 میلی‌متری سری 3 حدود 17 درصد کمتر شده. اما با وجود باریک‌تر شدن 0.7 میلی‌متری بدنه و افزایش 2 میلی‌متری طولش، اپل تونسته با بهینه‌سازی پردازنده... ...دقیقا همون شارژدهی 18 ساعته قبلی رو برای این ساعت تضمین کنه!

بعد از داستان قایم‌موشک‌بازی کابل باتری، آماده بودیم که ببینیم اپل فلت Force Touch رو کجا قایم کرده. این فلت حالا تو گوشه مخالف قرار گرفته و کابل‌هاش به جای اینکه کنار هم باشن، روی هم سوار شدن؛ یه طراحی به شدت جمع‌وجور و تمیز.

از طرف دیگه، موتور تپتیک (Taptic Engine) رو می‌بینیم که ظاهرش شبیه نسل‌های قبله، فقط انگار یکم فشرده‌تر شده. بریم از نزدیک ببینیمش.

این قطعه همون موتور تپتیکه؛ یه محرک خطی الکترومغناطیسی که وظیفه‌اش ایجاد اون ویبره‌های دقیق و حس کلیک روی مچ دستته. در مقایسه با نسخه‌های قبلی، این موتور باریک‌تر اما کمی طولانی‌تر شده.

با اینکه کوچیک‌تر شده، اما هنوزم فضای زیادی از داخل این ساعت کوچیک رو اشغال می‌کنه. اپل می‌تونست این فضا رو به باتری بزرگ‌تری اختصاص بده، اما ظاهرا تجربه کاربری و "حس لامسه" براشون اهمیت خیلی بیشتری داشته.

این دقیقا همون چیزیه که محصولات اپل رو از رقبا متمایز می‌کنه.

مرحله بعد استخراج اسپیکر جدیده که طبق گفته اپل، 50 درصد صدای بلندتری تولید می‌کنه. چون میکروفون به سمت راست و نزدیک Digital Crown منتقل شده، اسپیکر حالا فضای بیشتری سمت چپ داره تا بتونه صدای بلندتری تولید کنه. مثل نسل قبل، یه واشر سیلیکونی دور اسپیکر قرار داره تا اون قابلیت جذاب "خارج کردن آب با لرزش صدا" به درستی کار کنه.

اون قطعه مشکی کوچیک کنار اسپیکر، احتمالا سنسور فشارسنج (Barometer) هست.

نکته جالب اینه که یه کانال هوای خیلی ریز از همون سوراخی که تو قاب پشتی دیدیم، مستقیما به این سنسور می‌رسه تا بتونه فشار هوای بیرون رو با دقت اندازه بگیره. طراحی هوشمندانه‌ایه!

بالاخره رسیدیم به قلب تپنده ساعت: پکیج پردازشی S4 طراحی شده توسط اپل. خبر خوب! این پکیج فقط با چندتا پیچ محکم شده و خیلی راحت بیرون میاد؛ برعکس نسل‌های قبل که با چسب‌های وحشتناک به بدنه چسبیده بودن.

طبق معمول، کل پکیج پردازنده با یه لایه ضخیم از رزین مهروموم شده، پس دیدن آیسی‌های داخلیش تقریبا غیرممکنه. اما خوشبختانه قطعات بخش فرکانس رادیویی (RF) کمی در دسترس‌تر هستن:

← ماژول Avago AFEM-8087 (احتمالا ماژول فرانت‌اند)

← تراشه OU JQ

← چیپ YY MEH ECE (احتمالا سنسور شتاب‌سنج و ژیروسکوپ ساخت بوش)

← تراشه Avago E827 I2033 0836

میکروکنترلر 32 بیتی ST Microelectronics با هسته ARM SC300 (دقیقا همونی که تو آیفون‌های XS هم استفاده شده)

برای درآوردن مجموعه سنسورهای قلب، کل بخش پایینی قاب با یکم فشار بیرون میاد. اپل شوخی نمی‌کرد وقتی می‌گفت دسترسی به قطعات از کف ساعت راحت‌تر شده. اینجا آهنربای مرکزی برای چسبیدن شارژر، سیم‌پیچ شارژ بی‌سیم و چند تا آیسی رو می‌بینیم:

← تراشه A88 AY10

← تراشه 18206 00D5

پشت پکیج S4 هم یه سری پد مشکی خیلی مرتب چیده شدن. احتمالا این پدها برای دفع حرارت هستن، یا شایدم فقط بالشتک‌هایی برای کم کردن فشار فیزیکی روی پردازنده باشن.

این حلقه طلایی زیبا احتمالا یه آنتن یکپارچه است، چون دیگه خبری از براکت‌ها و واشرهای طلایی نسل‌های قبل نیست. اما می‌رسیم به جذاب‌ترین بخش این ساعت: سنسورهای جدید الکتریکی قلب که در کنار سنسورهای اپتیکال قبلی کار می‌کنن.

اپل واچ در واقع یه دستگاه ECG تک کاناله است؛ یعنی فقط ولتاژ بین دست چپ و راست رو اندازه می‌گیره. الکترود اول پشت ساعته و به مچ دستت چسبیده. الکترود دوم همون دکمه کراون (Crown) هست که باید انگشت دست مخالفت رو روش بذاری.

این الکترودها تغییرات الکتریکی بسیار ریز پوستت رو موقع تپش قلب تشخیص می‌دن و پردازنده S4 این داده‌ها رو تحلیل می‌کنه تا ریتم قلبت رو رسم کنه.

وقتشه بریم سراغ اون الکترود دوم، یعنی همون دکمه چرخون Digital Crown. با باز کردن چند تا قطعه ریز، به بخش‌های جذابش می‌رسیم. باید با ذره‌بین به این قطعات نگاه کنیم چون به شدت ریز هستن.

روی استوانه طلایی داخلی یه سری خط‌وخش میکروسکوپی وجود داره. یه انکودر نوری (اون مربع مشکی کوچیک روی فلت) این خطوط رو می‌خونه و متوجه می‌شه که دکمه چقدر چرخیده. اون براکت فنری پشت استوانه، وظیفه‌اش انتقال سیگنال الکتریکی از انگشتت به مادربرد ساعته تا مدار ECG کامل بشه.

پشت اون فنر یه سوییچ کوچیک هم هست که وظیفه کلیک مکانیکی دکمه رو بر عهده داره. یه واشر عالی هم دور شفت دکمه قرار گرفته تا آب داخل ساعت نفوذ نکنه.

نسل اول اپل واچ تو زمان خودش یه انقلاب بود، اما آپدیت‌های سالانه‌اش تا الان بیشتر تغییرات جزئی بودن. تو نسل اول، قطعات به شکل عجیبی روی هم تلنبار شده بودن و پر از چسب بود. اما سری 4 از نظر چیدمان و مهندسی داخلی به بلوغ کامل رسیده.

طراحی داخلی این ساعت به قدری تمیز و دقیقه که می‌تونیم بگیم اپل بالاخره فهمیده اولویت‌های فضاسازی داخل یه ساعت هوشمند باید چطور باشه؛ یه دستگاه که داخلش به اندازه بیرونش زیبا و مینیماله. حالا که رازهای داخلی این شاهکار رو دیدیم، وقتشه قطعات رو جمع‌وجور کنیم و بریم سراغ جمع‌بندی نهایی.

امیدوارم از این کالبدشکافی عمیق لذت برده باشی. ما تو "آیسی‌مدار" همیشه تلاش می‌کنیم دید مهندسی و فنی بهتری از گجت‌های روز دنیا بهت بدیم. این ساعت از نظر تعمیرپذیری نسبت به نسل‌های قبل وضعیت بهتری داره اما هنوز هم چالش‌های خاص خودش رو داره. حتما این مطلب رو برای دوستای تعمیرکارت بفرست تا اونا هم با معماری جدید اپل واچ آشنا بشن!

← تعویض بندها مثل همیشه راحت، سریع و با نسخه‌های قبلی کاملا سازگاره.

← تعویض نمایشگر با اینکه سخته اما شدنیه؛ چون اولین قطعه‌ایه که باز می‌شه و کابل‌هاش با سوکت‌های فشاری (ZIF) وصل شدن.

← به محض اینکه صفحه نمایش رو باز کنی، تعویض باتری کار تقریبا راحتیه.

← پیچ‌های سه‌سو (Tri-point) با اینکه عجیب‌وغریب نیستن، اما به خاطر سایز به شدت کوچیکشون و تعداد زیادشون، روند تعمیر رو کند می‌کنن.

← خیلی از کابل‌های فلت مستقیما به پکیج S4 متصل شدن که برای تعویضشون نیاز به مهارت بالای لحیم‌کاری زیر لوپ داری.

← مهروموم شدن کامل پردازنده S4 با رزین، عملا تعمیرات روی مادربرد رو غیرممکن کرده.