详拆便携、经济型数字温度计，内部设计如何？
数字温度计原理很简单，也有许多人DIY过。但是相比其他品牌OMEGA的HH11B不论是在产品设计、性能以及成本上略胜一筹。到底是不是这样？这里小编为大家拆解HH11B数字温度计，看看其便携之处在哪？如何经济实惠？相比其他品牌数字温度计性能如何高超，内部的设计又是怎样的？
看完拆解，相信大家对HH11B数字温度计了然于胸，OMEGA官网的售价为560RMB，相比其他欧美品牌的同类产品价格相差不大，当然，若是跟国内的一些温度计产品相比，HH11B就略显高档了。对产品细节有高要求或者对OMEGA这个品牌感兴趣的消费者可以买一个用用，看看是否物有所值。
目前常用的接触式温度计大致可以分为热电阻以及热电偶两种，热电阻是基于导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度的，测量精度高，但是测温范围比较小，多用于中低温测量；而热电偶式温度计则不同，通过两种不同成份的导体两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，利用这种电动势进行温度测量，热电偶测温迅速，而且测温范围大，是比热电阻应用范围更广的一种产品。OMEGA的HH11B就是一个基于K型热电偶原理的数字温度计。这里为大家详拆OMEGA公司的一款便携式的经济型数字温度计HH11B，也是是常见的接触式温度计中的一种。
图 数字温度计HH11B以及K型热电偶
HH11B具体参数：
■测量范围 : -200 ~ 1372°C (-328 ~ 1999°F), -199.9 ~ 199.9°C (-327.8 ~ 391.8°F)
■精度（K型铬铝）： -60 ~ 1372°时为±（读数的0.1% +1°C）
■-60 ~ 200°时为±（读数的0.1% +2°C）
■-76 ~ 1999°时为±（读数的0.1%+2°F）
■-76 ~ 328°时为±（读数的0.1%+4°F）
■温度系数： 0.1乘以0 ~ 18°C以及28 ~ 50°C之间,每°C的相关精度规格
■显示屏： 3位半LCD，最大读数为1999
■采样率： 2.5/s
■电池： 9V（ 内含）
■电池寿命： 通常为200小时
从HH11B数字温度计的参数我们能看出通过不同的K型热电偶选择，我们能进行不同量程的温度测试，而测得的温度值由于选择不同的K型热电偶可能会有不同程度的偏差，不过误差范围可以通过上面的简单计算公式判断，同样，取决于HH11B的3位半LCD，LCD最高位只能显示0或1，所以我们能测到的最大量程为1999，不过这对于一般的场合这已经绰绰有余了。
HH11B的正面主控面板非常简洁，从上往下看分别是一个段式LCD、一个检测K型电偶断路情况的LED、5个功能按键以及一个温度校准旋钮。背面更是简单，带有一个简洁的使用说明以及一个可以更换电池的电池仓。
图 数字温度计HH11B前后面板
HH11B简洁的外形很容易让人感觉使用操作非常简单，虽然事实也如此，但若初次使用，而且没人指导的话，还是需要费一番功夫，不得不说在中国大陆销售没有一份中文使用说明是个问题，下面就简单介绍下几个按键（ON/OFF除外）的功能：
■MIN/MAX：此按键可以记录从按下时刻起温度变化的最小值、最大值以及平均值
■HOLD：锁定当前的温度值
■REL：按下此键温度显示会清零，而后则显示与按下时刻温度变化的相对值
■APO>2S℃/℉：设定长时间不用电源自动关闭以及长按2s可以切换温度显示的单位--摄氏度/华氏度
■OFFSET：可以将K型热电偶置于冰水混合物中（0℃）校准温度
其中这几个按键的功能都能通过长按相对应的按键退出已进入的功能（APO>2S℃/℉不用），HH11B的这几项功能非常常用，也很实用，一般场合足够胜任了。笔者在未事先进行校准的情况下也试用了一下HH11B，测试了下冰箱中冰块的温度，测出的数值一直在3℃左右徘徊，撇开误差那也与实际温度有些差距。看来这玩意在使用前必须先要进行校准（OFFSET按键），否则难保不坑你。
看也看了，用也用了，对于OMEGA公司的数字温度计HH11B的外观和功能的综合评定还是相当OK的，没有什么特别明显的缺点，做工材质上乘，这使笔者更好奇其内部构造，必须拆解一看究竟。
拆解HH11B
如同HH11B简洁的外观设计一样，HH11B的结构同样简单，拆解HH11B不费吹灰之力，拧下背部电池仓的螺丝便能看到9V供电的电池，继续拧下剩下4个螺丝取下后盖便能一睹HH11B内部真容了。
图 拆开HH11B背部外壳
从看第一眼便能大致判断出HH11B的电路设计非常简单，基本就靠一个微控制器芯片撑起，事实也如此，毕竟只是一个温度测量的功能，功能实现简单，但是想要保证温度实测的精度才需下真功夫，我们先不理会这些，继续把其他部件都拆解完。
图 HH11B全部分解完毕
拆解基本没什么难度，结构重组也很方便，而且东西也不是很多很复杂。即使坏了维修也容易，从一个产品的角度来说，这无疑是件成功的作品，产品设计者在某种程度上确实用心去做了，内外做工保持一致，并不像之前笔者拆解过的另一个产品百度无线音乐盒那般金玉其外败絮其中。OK，下面我们来细看每个部分。
微控制器 FS98O22
数字温度计HH11B的电路组成并不复杂，主要是基于富晶电子微控制器FS98O22的单芯片解决方案。富晶电子是台湾一家知名的半导体企业，成立于1995年，致力于单芯片的测量技术解决方案，在亚洲无可争议的第一（因为没人竞争），虽然相较于欧美的测量技术还有一定差距，但是价格因素使他保有竞争力，在同类产品中，价格低于欧美产品的2/3。
图 微控制器FS98O22
FS98O22作为富晶2004年的发布的FS98XX系列中的一款高集成度的混合信号处理单芯片OTP微控制器，集成了LCD驱动、低噪声运算放大器及数模转换器(见下图FS98O22系统框图)，在电子秤、传感器等需要单芯片解决方案的领域中有着无与伦比的优势，大大降低了电路设计难度，减少外围器件，降低了物料成本。
图 FS98O22系统框图
但同时伴随着的问题也来了，如笔者所说的，FS98O22是04年的一款产品，对它的生命周期如此之长佩服的同时，同样得赞叹了一下它的可靠性，当然这两者是相互依存的，不过对它的性能就抱有太大希望，毕竟是古董级的芯片了，具体看下主要有些什么特点：
■8位CMOS工艺的精简指令集微处理器，集成了8KB OTP ROM以及256-byteSRAM, 仅有37个指令
■工作电压2.2V~3.6V，4*20LCD驱动
■8通道14位ADC，一个低噪声运算放大器
■工作模式下小于3mA，睡眠模式3uA左右
值得肯定的，这是富晶电子自主研发的一个微控制器，虽然这些参数放在如今的单片机行列中，只能算是垫底的，但是看遍了“烂大街”的基于ARM内核的微控制器，以后想看这种古董级的东西都难了。而且估摸着FS98O22胜在价格非常有优势，在产品设计时，选择设计方案在保证了够用就好的前提下，节俭成本是每个公司不留余力追寻的目标，这也可能是OMEGA当初选择它作为产品方案的一个重要因素。
再看FS98O22所标称的功耗，工作模式下小于3mA，睡眠模式3uA左右，或许在那时的确算得上低功耗了，但在如今这时代不说Ti的MSP430，就是Atmel的SAM4L系列（基于ARM Cortex M4内核）都比它功耗做的更低，更别提性能了，微控制器FS98O22如今最真实的写照是--英雄暮年。
当然，这并不代表FS98O22就没有什么优点了，HH11B温度计中最重要的功能温度转换功能主要依靠ADC来完成，先前介绍过富晶电子在测量模拟领域还是具有一定权威的，所以即使是04年的产品，在ADC这方面还是不赖，8通道14bit的全差分ADC已经足够超越Ti MSP430，但这样比较就可能显得偏激了点，不公平，不免有点扬长避短的嫌疑，若真要跟同样是以ADC为卖点的产品比较，如Ti新出的一款ADS1118芯片(也是属于低端类产品，面向领域也类似)，FS98O22的ADC性能就显得有些无力，所以依照目前的状况来看，FS98O22的处境非常尴尬，除在单芯片解决方案上价格是个优势之外笔者还真想不到还有什么。
再来看看PCB板的其他部分，FS98O22旁边为ADC输入端的滤波电路，连接着K型热电偶，下方另一块8引脚的IC则是意法半导体的EEPROM，整个板子通过9V电池转3.6V电压给微控制器供电。
段式LCD有趣的“连接器”
翻转板卡，另一面的电路就更少了，除了一个段式的LCD模块，以及几个功能按键（黑色旋钮为校准温度的变阻器），就没什么东西了，有意思的是段式LCD模块与PCB板的连接方式。
图 段式LCD与PCB的连接方式
看惯了平时LCD的接插件或者FPC焊接连接方式，HH11B的LCD接口让人眼前一亮，两条橡胶？NO，傻子都知道，橡胶无法导电，如何能取代导线的作用？
不卖关子了，LCD屏幕背部那条黑白相间的玩意叫”硅胶斑马条“，即导电硅胶，初看可能会觉得很新奇，很有趣，但你一旦想通了，就好理解了，其实这也是一个非常常见的“连接器，比如手机的实体按键、家里电视机的遥控器，硬键或者软键内部与PCB电路板接触的那个点一般就是采用导电硅胶做成的，就比如说上图左测的功能按键上的那个黑圈。
不过，随之而来的另一个问题，如何能确保LCD的这种导电硅胶接口与PCB板的金属触点实现PIN-To-PIN，错位的话容易造成短路，烧毁板卡，这里就要赞扬一下HH11B的结构设计，一个塑料屏幕卡盖加上前面板的结构固定，使你在组装的时候完全避免了这个问题，拆开重装也无后顾之忧。在一些追求简洁方便，又要求降低成本的产品设计中可以考虑采用导电硅胶这种“连接器”。
K型热电偶接座
最后我们来看下K型热电偶的插接座，这个东西就比较简单， 在HH11B外部K型热电偶接口处可以看到有一个警告标示：最大直流电压60V、最大交流电压24V，内部主要通过一个4pin的排针插座与主板相连（见下图）。
图 K型热电偶插接座
上图小板上K型热电偶接口旁的三极管与先前说到的旋钮可变电阻一起构成了HH11B数字温度计温度校准功能的硬件电路。在整个产品设计中考虑到K型热电偶的接插方式把HH11B设计成一块控制主板，一块小板结构。否则的话一块主PCB板就能搞定全部功能。
最后，经过拆解分析，我们也基本能理解其硬件原理框图（见下图）
图 数字温度计HH11B硬件框图
数字温度计原理很简单，相信有这方面设计基础的网友可以借鉴并选用更好的方案，如先前提过的Ti的ADS1118芯片，DIY一个更具性价比的数字温度计产品。当然笔者不否定OMEGA在HH11B数字温度计上出色的产品设计，虽然选用的硬件方案一般，但是产品细节做得都十分到位，没有特别明显的缺陷，可靠性有较大保证，相信还是会受一部分人亲睐。
