【EDN Taiwan精選】拆解一個體脂機

| 21 2 月, 2025 at 10:08

作者 : Brian Dipert

大約十年前，我妻子購買了一台歐姆龍HBF-400浴室秤(亞馬遜報告稱該秤於2011年6月首次售出，但她不記得她的秤最初是從哪裡來的)：

它非常漂亮，支援多個使用者同時記錄資料，不僅可以測量體重，還可以測量體重指數(BMI，通過結合體重和身高計算得出，分類結果還考慮了年齡和性別)和體脂率(稍後會詳細介紹這一特殊功能)。但大約五年前，它的單色LCD顯示幕開始出現問題(由於暴露在大氣中的水分？也許吧。畢竟它是在浴室裡使用的)。幾年來，我一直把它放在辦公室的箱子裡，搬來搬去，現在終於決定實現我一直以來的願望，把它拆掉。

下面是一段影片(很不穩定，抱歉……事實上，是智慧手機在動，而不是秤本身在動！)，顯示了我打開體重機時顯示幕的樣子：

下面是在不同操作模式下拍攝的一些靜態照片，從中可以看出，雖然顯示幕的某些部分仍能正常使用，但大多數主要數字部分已經不見了：

撇開潛在的濕氣暴露不談，此類故障最常見的原因要麼是顯示幕本身損壞(例如，如果秤掉落，儘管在本例中不是相關場景)，要麼是連接顯示幕和系統板的帶狀電纜磨損，和/或帶狀電纜與顯示幕和/或系統板之間的一對多連接出現冷焊故障(這是我的初步猜測)。我是在完成拆解後才找到這個類似型號的影片的，但由於我的拆卸是非破壞性的，我可能還是要試一試：

首先是一些外包裝盒照片。正面：

背面：

還記得我之前提到過體重機的體脂分析功能嗎？下面是更多細節：

以下是我在研究過程中偶然發現的線上資源中的更多資訊：

它們如何工作？

體脂機使用起來很簡單。你只要站在機器上，它就會測量你的體重和估計的脂肪百分比。

這種體重機使用腳下的感測器，利用生物電阻抗來工作。當你踩上體重機時，一股微弱的電流會通過你的腿部和骨盆，從而測量出身體脂肪的電阻量。

然後，體重機中的感測器會測量電流通過另一條腿時遇到的阻力水準。

根據您所擁有的體脂機的類型，這些資訊可以連接到您的智慧手機或智慧手錶，以及您可能擁有的所有健身應用程式。

根據經驗，身體阻力越大，脂肪比例越高。這是因為脂肪中的水分比肌肉少，所以電流更難穿過脂肪

它們準確嗎？

一般來說，體脂機只能提供粗略的估計值。雖然使用起來很安全，但有很多變數會影響你的結果。這些變數包括：

您的性別。女性的體脂天然比男性多。
體內儲存脂肪的地方。
懷孕。懷孕期間不建議使用這些體重機。
您的年齡。這些體重機不適合兒童。
您的身高和身材。
經常進行耐力和阻抗訓練。

以下是維基百科中關於「生物電阻抗分析」條目的連結，可供進一步瞭解。

所以……當你站在體重機的金屬墊上時，微弱的電流會從一條腿向上射出，再從另一條腿向下射出。體重機會測量電阻並據此估算體脂百分比。我想這種方法就可以簡單解釋體重機底部的這個不祥的貼紙了。

回到盒子…右側：

左側：

頂部：

底部：

打開外盒，滑出內部的硬紙板容器，在裡面你會發現幾張放在塑膠封套中的資料(這裡是使用者手冊的PDF)：

從正面開始，並附上一枚直徑為0.75英寸(19.1毫米)的美國一美分硬幣，用於尺寸比較(該秤的尺寸為12.01英寸x11.81英寸x2.24英寸，重4.6磅)。特別要注意的是導電墊，每側三個(每隻腳)：

背面，包括前面提到的警告貼紙。還請注意八個閃亮的螺絲，每個角兩個，以及每對螺絲之間的「腳」。所有這些都將在不久後進一步展示……

底部電源開關的倒置視圖(其他三面無任何特徵)：

現在來看看內部。四節AA電池盒內沒有任何固定裝置，您可能已經在之前的背面概覽圖中注意到了這一點：

相反，卸下那八個閃亮的螺絲卻更有效率：

拆下通常將系統PCB連接至前側多開關組的黑色和紅色線束，使兩半稍微分開一點：

斷開將系統PCB與六個頂部導電墊中的四個(兩側各兩個)連接在一起的單線線束(奇怪的是，請注意，在這一特殊設計中，兩邊最上面的墊片似乎沒有得到功能性利用)，我們就可以得到想要的結果了：

這是體重機前半部分內部的特寫。再次注意另一側上角導電墊的電氣「插片」，在本例中未連接：

下面是後半部分的內部，它將是我們後面拆解的重點：

此時，回想起來，應該承認這一點。看到從系統PCB到四個「腳」元件的多線束了嗎？我的第一個想法是「為了接地」，但這沒有意義，因為特別是在浴室裡，體重機所處的地板極有可能是絕緣材料，而不是導電材料。接下來，由於沒有查閱說明書，而且我對體重機的操作的長期記憶已經模糊，我認為它們可能充當電源開關，當我踩上去時，體重機就會自動打開，就像我們較新的(儘管功能不那麼豐富)體重機一樣：

但如果是這樣，為什麼系統PCB和每個「腳」之間會有三根電線？為什麼在秤的底部已經有一個看似多餘的電源開關？在我的理論中，也許很明顯，人們相信秤頂部的導電墊兼作測量重量的壓力感測器……忽略了從每個導電墊到系統PCB只有一根電線的事實……

我決定，剩下要做的就是把其中一隻「腳」拆開，看看裡面有什麼：

那顆螺絲釘異常頑固，但最後還是靠一把大號飛利浦螺絲刀給它擰開了：

兩塊金屬板夾層裡面的東西是什麼？

向前…

正如你所見，我在拆卸板子另一側的螺絲時就沒那麼幸運了，試圖把它擰下來卻失敗了：

因此，我無法完全將其從其所附著的板上移除：

但是，我在網上進行了更多的隨機主題研究，最終找到了答案；它是一個承重杆(記住，在秤系統層面的每個角落都有一個)，包含兩個應變感測器：

老式的秤(就是帶有移動指標的秤)是基於一些巧妙的齒輪和杠杆，它們將秤上的壓力轉換為大彈簧的壓縮，然後將彈簧的壓縮轉換為可以驅動錶盤的旋轉運動。但是電子秤實際上沒有任何活動元件。它們的機械設計是將你的體重均勻地分配到一根或多根杆上，這些杆在壓力的作用下會非常非常輕微地彎曲。這些杆與一個電子元件粘合在一起，該電子元件也會輕微彎曲，從而改變其電阻，這就是應變計。在我拆解的秤裡面，您可以看到兩根承重杆，每根杆上都粘合了兩個應變計感測器，測量兩個感測器之間的應變差，就能知道杆的彎曲程度。

下面是更多內容(為了避免混淆，請注意作者之前所說的負載杆在下文中也被稱為秤重感測器)：

左右兩側的垂直杆是秤重感測器，是設計為可稍微彎曲的機械元件。每個感測器都有一個微型PCB，上面有兩個應變計感測器。兩個感測器共用一根電線，因此每個秤重感測器有三根電線。

有關應變計的更多資訊，請參見此處。在繼續之前，我還將與大家分享更多不同側面的視圖：