Desmontaje y análisis simplificado del dron DJI Mini 2.
Hace cuatro años compré un dron DJI Mini 2, y recientemente noté que la señal de transmisión inalámbrica de 5.8 GHz era extremadamente débil. Tras buscar en línea, descubrí que este problema parece estar relacionado con un fallo en el chip amplificador de potencia inalámbrica de 5.8 GHz, un problema conocido. Como ya estaba fuera de garantía, decidí intentar reemplazarlo yo mismo.
Nota: Algunas interpretaciones de los chips en este artículo contienen contenido generado por IA.
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Desmontaje
Desenrosca los tornillos cruzados alrededor de la base del dron.
Retira la batería y desengancha las lengüetas de plástico en ambos lados del compartimento de la batería.
Ahora puedes retirar la tapa superior del chasis. En el centro verás la antena cerámica GPS.
Debajo de la antena GPS se encuentra la placa de circuito impreso: una placa de control de motor BLDC trifásico sin escobillas. El chip central en la placa es el SPC1168APE48, un microcontrolador de sistema en chip (SoC) de alta integración de la empresa SpinTrol. Probablemente se utiliza para controlar los MOSFETs circundantes y gestionar los motores.
El SPC1168 integra un núcleo ARM Cortex-M4 de 32 bits de alto rendimiento, con una frecuencia de reloj programable de hasta 200 MHz, 64 KB de SRAM, 128 KB de FLASH embebido, y una amplia gama de periféricos y entradas/salidas mejoradas. Incluye un ADC de 14 bits, tres amplificadores operacionales con ganancia programable, seis módulos PWM mejorados, tres temporizadores de 32 bits, y interfaces de comunicación UART, I2C y SPI, lo que lo convierte en una plataforma ideal para control de motores. Además, incorpora dos tecnologías innovadoras: una protección de seguridad multi-zona para mejorar la seguridad del código, y una tecnología de I/O flexible similar a FPGA, que permite configurar los pines como distintos periféricos para adaptarse a diversas necesidades, todo ello con un menor costo.
Alrededor de la placa de control de motores hay cuatro grupos de transistores MOS (tres por grupo), cada uno correspondiente a un motor de hélice. Todos los MOSFETs son del modelo AON7934, un transistor de canal N dual de la empresa Alpha and Omega Semiconductor Limited (AOS), que integra dos NMOS en un solo paquete para formar un medio puente.
Parámetros clave del chip:
- Rendimiento eléctrico:
- Tensión de drenaje-fuente (Vds): 30 V
- Corriente de drenaje continua (Id): 16 A / 18 A (por canal)
- Resistencia de conducción (Rds(on)): mínima de 10,2 mΩ a 16 A, 10 V
- Capacitancia de entrada (Ciss): 485 pF
- Paquete y fiabilidad: Paquete DFN-8 (3x3), operativo entre -55 °C y 150 °C, cumpliendo con los requisitos de fiabilidad para entornos exteriores complejos de drones.
Encima del conector de la batería se encuentra el chip AON6407, un MOSFET de canal P de potencia de AOS.
Parámetros y características clave:
- Rendimiento eléctrico: Tensión de drenaje-fuente (Vds) -30 V, corriente de drenaje continua (Id) -85 A, resistencia de conducción (Rds(on)) 4,5 mΩ
- Diseño del paquete: Paquete PDFN-8 (5.8x4.9)
Análisis de función:
Este chip AON6407 actúa como interruptor de potencia del circuito de alimentación de la batería, y cumple las siguientes funciones clave:
- Control de encendido/apagado: Regula el flujo de energía entre la batería y el circuito principal, permitiendo un encendido y apagado precisos.
- Transmisión eficiente de potencia: Gracias a su baja resistencia de conducción (4,5 mΩ), minimiza las pérdidas de energía durante la alimentación, mejorando la eficiencia y prolongando indirectamente la duración de la batería.
- Protección del circuito: En condiciones anormales como sobrecorriente o sobretensión, puede desconectar rápidamente el circuito, protegiendo la batería y los componentes posteriores de daños, asegurando la fiabilidad del sistema de alimentación.
En resumen, es la “puerta de energía” entre la batería y los circuitos principales del dron: garantiza una transmisión eficiente y actúa como barrera de seguridad para el sistema de alimentación.
En la parte trasera de la placa de control de motores hay cuatro chips MP6530 de MPS (Monolithic Power Systems), un circuito integrado de control de puerta diseñado específicamente para controladores de motores BLDC trifásicos. Puede controlar seis MOSFETs de canal N organizados en tres medios puentes, y manejar tensiones de hasta 60 V.
Desenrosca los dos tornillos cruzados bajo el compartimento de la batería para retirar la tapa inferior del dron.
Lo primero que se ve es una gran placa de aluminio para disipación de calor, debajo de la cual se encuentran una cámara de visión inferior y un módulo de medición de distancia por infrarrojos.
Al retirar la placa de disipación, se observa que la cubierta de blindaje y algunos chips están recubiertos con pasta térmica azul.
Al retirar la placa principal, se observa que en ella se encuentran el puerto de carga Type-C y el slot para tarjeta TF.
Al levantar la cubierta de blindaje debajo del slot de la tarjeta TF (en la otra cara de la placa se encuentra el módulo de la cámara de visión inferior), se encuentra el chip OPT3101 de Texas Instruments (TI).
Propiedades y funciones clave:
- Tipo de tecnología: Front-end analógico (AFE) de sensor de proximidad y distancia basado en el principio de tiempo de vuelo (ToF).
- Puntos destacados de rendimiento:
- Rango de medición: sin ambigüedad hasta 15 metros, con salida de distancia de 16 bits y resolución de 3 mm;
- Adaptabilidad ambiental: excelente supresión de luz ambiental, capaz de operar bajo 130 klx de luz solar directa;
- Integración: incluye ADC, secuenciador de temporización, motor de procesamiento digital y controlador de iluminación, con soporte para tres canales de emisor.
Función en el dispositivo:
Como dispositivo central de sensor ToF, se utiliza principalmente para:
- Medición precisa de distancia: Proporciona mediciones de distancia en tiempo real para ayudar en el control de vuelo y la toma de decisiones de evasión de obstáculos;
- Percepción ambiental: Mediante la detección en múltiples áreas, identifica la distancia y ubicación de obstáculos cercanos, mejorando la interacción inteligente y la seguridad del dispositivo;
- Funcionamiento inmune a interferencias: No se ve afectado por la reflectividad de los objetos, y sigue generando datos de profundidad estables incluso en condiciones de iluminación complejas.
Dentro de la cubierta central se encuentra un chip SS1029009 de Murata, que probablemente se encarga de la modulación/demodulación de la señal de transmisión de video del dron.
Dentro de la mayor cubierta de blindaje hay tres chips grandes: MIMXRT1064, TC58NVG1S3H y NT5CB128M16JR-FL.
1. i.MX RT1064 (MIMXRT1064)
- Marca y posición: Procesador híbrido de alto rendimiento de NXP (NXP Semiconductors), perteneciente a la serie i.MX RT.
- Parámetros clave:
- Núcleo: Cortex-M7, frecuencia de reloj de hasta 600 MHz.
- Almacenamiento: Soporta expansión externa de DDR y Flash, con capacidad de procesamiento de datos de alta velocidad.
- Función: Actúa como chip principal de control del DJI Mini 2, encargándose de tareas críticas como control de vuelo, fusión de datos de sensores y preprocesamiento de imágenes; es el “cerebro” del dron.
2. TC58NVG1S3H (Chip de memoria flash de Toshiba)
- Marca y posición: Chip de memoria flash SLC NAND de Toshiba.
- Parámetros clave:
- Capacidad: 2 Gbit (256 MByte), dispositivo de almacenamiento industrial.
- Características: Soporta lectura/escritura rápida y protección de datos contra pérdida de energía.
- Función: Almacena el firmware del dron, registros de vuelo, parámetros de calibración y otros datos críticos, asegurando la estabilidad del arranque y la configuración del sistema.
3. NT5CB128M16JR-FL (Memoria DDR de Nanya)
- Marca y posición: Chip de memoria DDR3 de Nanya.
- Parámetros clave:
- Capacidad: 128M×16 bit (2 Gbit = 256 MByte), voltaje de operación 1,5 V.
- Velocidad de datos: Hasta 2133 MT/s (equivalente a DDR3-2133), frecuencia de reloj de 1066 MHz.
- Rendimiento: Soporta alto ancho de banda para satisfacer las demandas del chip principal.
- Función: Actúa como memoria de ejecución, proporcionando espacio de caché para el chip i.MX RT1064, garantizando un funcionamiento fluido de algoritmos de control de vuelo y procesamiento de imágenes en tiempo real.
Bajo la cubierta de blindaje del módulo de cámara de visión inferior hay tres chips principales: S1 V10R03, 4205 y 4550.
1. Chip S1 V10R03
- Tipo: Chip de comunicación de transmisión de video personalizado (pertenece a la serie S1 del sistema OcuSync de DJI, apodo “Avejilla 1”).
- Función: Como componente central del sistema de transmisión de video, se encarga de la modulación/demodulación de señales inalámbricas, transmisión de datos y cifrado. Es el componente clave para lograr una transmisión de video de baja latencia y alta estabilidad. Solo maneja la comunicación de radiofrecuencia; tareas como la codificación de video son realizadas por otros chips. Por lo tanto, en modelos de entrada como el Mini, actúa más como un “módem”.
- Características técnicas: Soporta un ancho de banda máximo de 20 MHz, utiliza una arquitectura personalizada optimizada para los enlaces inalámbricos de DJI, y solo se utiliza en productos del ecosistema DJI, constituyendo una de sus “ventajas tecnológicas”.
2. Chip 4205
- Tipo: Amplificador de potencia de radiofrecuencia de 2.4 GHz (se sospecha que es un chip de la misma serie que el QPF4206, con una marca simplificada).
- Función: Amplifica la señal inalámbrica en la banda de 2.4 GHz, mejorando la distancia de transmisión y la resistencia a interferencias en esta banda. La banda de 2.4 GHz del DJI Mini 2 se utiliza para comunicaciones de larga distancia (por ejemplo, en entornos abiertos), y este chip es clave para garantizar su rendimiento.
- Características técnicas: Opera en la banda de 2.4 GHz, con alta eficiencia de amplificación de potencia, capaz de elevar la potencia de transmisión hasta el límite legal, mientras reduce el consumo de energía, adaptándose a las necesidades de autonomía del dron.
3. Chip 4550
- Tipo: Amplificador de potencia de radiofrecuencia de 5.8 GHz (modelo QPF4550).
- Función: Amplifica la señal inalámbrica en la banda de 5.8 GHz, que tiene un ancho de banda más amplio, ideal para la transmisión de video de alta definición, pero con menor capacidad de penetración. Este chip aumenta la potencia de transmisión de la señal de 5.8 GHz, garantizando la estabilidad de la transmisión de video HD en entornos de corta distancia y baja interferencia (por ejemplo, durante la filmación cercana en entornos urbanos).
- Características técnicas: Optimizado para la banda de 5.8 GHz, con alta eficiencia de potencia, capaz de mantener la calidad de la señal durante transmisiones de alto ancho de banda, y es uno de los componentes clave para lograr la “transmisión de video de baja latencia” del Mini 2.
Estos tres chips trabajan juntos para construir el sistema de comunicación inalámbrica del DJI Mini 2: el S1 gestiona la “codificación y transmisión”, mientras que los 4205 y 4550 refuerzan respectivamente la potencia de señal en las bandas de 2.4 GHz y 5.8 GHz, logrando así una experiencia de transmisión de video de larga distancia y baja latencia.
Dentro de la cubierta de blindaje junto al conector de la cámara de fotografía aérea hay dos chips principales: H22-AO-RH y NT5CB128M16JR-FL.
1. Ambarella H22-A0-RH (chip de procesamiento de video)
Marca y posición: Ambarella es un fabricante líder mundial de chips de procesamiento de video. La serie H22 es su solución de procesamiento visual de alto rendimiento para drones de consumo.
Arquitectura y proceso clave:
- CPU: Cuatro núcleos ARM Cortex-A53, frecuencia máxima de 1 GHz, compatible con procesamiento multitarea y cálculos básicos.
- Proceso de fabricación: 14 nanómetros, equilibrando rendimiento y consumo de energía, ideal para operación prolongada en dispositivos portátiles.
- GPU: No se especifica un modelo GPU independiente, pero incluye un DSP de video de alto rendimiento, capaz de codificar y decodificar video 4K.
Capacidad de procesamiento de video:
- Formatos de codificación: Soporta H.265 (HEVC) y H.264 (AVC), y puede emitir dos flujos de video simultáneamente (por ejemplo, video principal 4K60fps + flujo de previsualización en resolución móvil).
- Resolución y tasa de fotogramas:
- Flujo principal: 4K@60fps (HEVC/AVC).
- Flujo auxiliar: Soporta previsualización en tiempo real en resolución móvil (por ejemplo, 1080p) vía WiFi.
- Técnicas de mejora de imagen:
- Estabilización electrónica 3D (EIS): Soporta 4K@30fps, con estabilización de imagen mediante hardware dedicado.
- HDR de múltiples exposiciones: Soporta 4K@30fps, mejorando el rango dinámico.
- Corrección de distorsión y corrección de obturador: Optimiza la calidad de la imagen.
2. Nanya NT5CB128M16JR-FL (chip de memoria DDR)
- Marca y posición: Nanya (Nanya Technology) es un fabricante reconocido de memorias; este modelo pertenece a la serie DDR3.
- Parámetros clave:
- Capacidad: 128M×16 bit (es decir, 2 Gbit = 256 MByte), voltaje de operación 1,5 V.
- Rendimiento: Proporciona alta capacidad de transferencia de datos, satisfaciendo las demandas de ancho de banda del chip Ambarella H22.
- Función: Actúa como memoria de ejecución, proporcionando espacio de almacenamiento temporal para el chip de procesamiento de video, garantizando el funcionamiento fluido de la codificación de video 4K y el procesamiento de imágenes en tiempo real.
Estos dos chips forman la unidad central de procesamiento visual del dron: el Ambarella H22 se encarga de “procesar” y ejecutar algoritmos inteligentes de video de alta definición, mientras que la memoria Nanya actúa como su “almacén temporal”, trabajando juntos para lograr la transmisión de video 4K de alta definición y funciones visuales inteligentes del dron DJI.
A la derecha del puerto Type-C hay un chip relativamente grande, modelo SMB2352.
SMB2352 es un IC de gestión de carga Buck-Boost de alto rendimiento de Qualcomm, diseñado principalmente para aplicaciones con baterías en serie, como bancos de energía, drones y computadoras portátiles. A continuación se detallan sus principales parámetros técnicos:
- Rango de voltaje de entrada: 3,3 V ~ 16,5 V (compatible con entrada USB Type-C)
- Rango de voltaje de salida: Regulación Buck-Boost, capaz de proporcionar 3,3 V ~ 20 V al sistema
- Corriente máxima de carga: Hasta 6 A en el terminal de la batería (ajustable por software)
- Corriente máxima de entrada: 5 A (limitable por software)
- Potencia de entrada: Hasta 45 W
- Eficiencia: Más del 90% en condiciones típicas
- Paquete: MQFN-57, dimensiones 5,5 mm × 5,5 mm × 0,6 mm
- Comunicación y control: Soporta interfaz I²C, para configurar parámetros de carga y umbrales de protección
- Funciones de protección: Incluye protección contra sobretensión de entrada (OVP), protección contra sobrecorriente de entrada (OCP) y protección contra sobrecalentamiento de la batería (OTP)
- Protocolos compatibles:
- USB BC 1.2
- Qualcomm Quick Charge 2.0/3.0/4.0
- USB Power Delivery (PD) 3.0 (con PHY PD integrado)
- Norma Type-C 1.3
Este chip es ideal para soluciones de carga portátiles que requieren alta densidad de potencia y eficiencia, y puede ajustar dinámicamente su modo de operación mediante un controlador externo.
Lecturas recomendadas
- Recomendaciones de VPS/serveis en la nube de alto rendimiento y bajo costo: https://blog.zeruns.com/archives/383.html
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- Tutorial para construir un sitio web PHP con RCloud RCA (basado en K8s): https://blog.zeruns.com/archives/869.html
Versión en inglés del artículo: https://blog.zeruns.top/archives/75.html
