Minecraft kompas z AliExpressu: kouzelný artefakt a rozborka překvapivě jednoduché elektroniky

Na AliExpressu jsem našel zajímavý kousek elektroniky. Vlastně hlavně vzhledově zajímavý: kompas z Minecraftu, ale v reálném světě. Zní to trochu jako název pochybného krátkého videa na YouTube, ale přesně takový pocit jsem z toho měl.

Cena byla zhruba 120 Kč, takže jsem si řekl: proč ne? Když už nic jiného, bude to minimálně zábavná drobnost na rozebrání.

Když balíček dorazil, bylo to přesně to, co člověk čeká od levné elektroniky z Číny. Po zapnutí se rozsvítila pixelartová střelka, jednou se efektně protočila dokola a pak se - kupodivu - opravdu začala tvářit jako kompas. A ano, začala ukazovat na sever. Což je mimochodem docela vtipné, protože běžný kompas v Minecraftu v Overworldu neukazuje sever, ale world spawn.

Jenže co bych to byl já, kdybych se nemusel podívat, jak tahle malá "magická" věcička funguje uvnitř.

Rozborka: dva šroubky, baterie a jedna docela úsporná deska

Zezadu byly vidět dva malé stříbrné šroubky. Konstrukčně to tedy nepůsobilo jako extrémně promyšlený high-end výrobek. Spíš jako jednoduché plastové šasi, které drží pohromadě tak akorát. Ještě nesmím zapomenout na poutko pro řetízek, protože bez toho by to nebyl správný herní artefakt do reálného světa.

Po odšroubování krytu se ukázala malá Li-Pol baterie. Kapacita na ní nebyla jasně uvedená a neměřil jsem ji, takže ji z téhle rozborky spolehlivě určit nejde. Vizuální odhad podle velikosti by byl jen spekulace.

Po vyndání PCB a otočení desky byla vidět druhá část elektroniky: neoznačený mikrokontrolér v osmipinovém pouzdře, nabíječka Li-Pol baterie, pár pasivních součástek a bohužel také poměrně úsporný návrh napájecí části.

A tím "úsporný" nemyslím úsporný na spotřebu, ale spíš úsporný na součástky.

Napájení a nabíjení

Deska má USB-C konektor, přes který se zařízení nabíjí. Podle osazených rezistorů jsem při rozborce usoudil, že jde o jednoduché 5V USB-C napájení bez Power Delivery. Bez elektrického ověření hodnot a zapojení to ale neberu jako potvrzení plné shody s USB-C specifikací.

Na hlavní PCB jsem při rozborce neviděl samostatnou výraznou ochrannou část proti hlubokému vybití nebo přebití baterie. To ale neznamená, že zařízení takovou ochranu určitě nemá - část funkcí může být součástí nabíjecího obvodu nebo ochrany přímo u článku, což jsem nepotvrdil.

V levé části PCB je vypínač a několik dalších součástek. Součástka v pouzdře SOT-23 podle zapojení a značení nejspíš odpovídá 3,3V LDO řady XC6206, možná XC6206P332MR. Konkrétní model ani jeho proudový limit ale bez jistější identifikace nechci tvrdit. V tomhle zařízení ji beru hlavně jako pravděpodobný 3,3 V regulátor; bez měření nechci tvrdit, které konkrétní větve desky napájí.

LED matice: pixelartová střelka z adresovatelných RGB LED

Uprostřed desky je vlastní matice z adresovatelných RGB LED. Pouzdro odpovídá velikosti 2020 a může jít o WS2812B-2020 nebo kompatibilní typ, samotná velikost pouzdra ale konkrétní model nepotvrzuje. Celkem jsem napočítal 38 LED.

LED nejsou v nepravidelné čtvercové matici, ale jsou rozmístěné tak, aby z nich šel vytvořit tvar pixelartové střelky kompasu. To je za mě jedna z nejhezčích částí celého návrhu. Je to jednoduché, levné, ale vizuálně to funguje.

Na druhou stranu, 38 adresovatelných RGB LED může při vyšším jasu znamenat nezanedbatelný odběr. Vizuálně ale není při běžném efektu aktivní celá matice naplno najednou; bez měření proudu nechci z rozborky odvozovat konkrétní spotřebu.

Mozek zařízení: neoznačený osmipinový mikrokontrolér

Hlavní řídicí čip je v osmipinovém pouzdře, ale marking byl odstraněný. Tedy žádné jednoduché opsání označení a rychlé dohledání datasheetu.

Podle zapojení pinů to ale nevypadá na ATtiny13 nebo ATtiny85, jak by člověka možná napadlo jako první. Ty mají typicky napájení na jiných pinech. Tady vychází zapojení přibližně takto:

pin 1 = VCC 3,3 V
pin 2 = nezapojený
pin 3 = datový výstup pro WS2812B
pin 4 = nezapojený
pin 5 = vstup ze senzoru magnetického pole
pin 6 = vstup ze senzoru magnetického pole + pull-up 4,7 kΩ
pin 7 = nezapojený / pravděpodobně varianta pro jinou konfiguraci PCB
pin 8 = GND 

Tohle může připomínat pinout některých členů rodiny PIC12 nebo kompatibilního levného mikrokontroléru, ale bez značení a elektrické identifikace je to jen hypotéza. Přesný typ určit nejde. Stejně tak nelze potvrdit, zda je firmware zamčený proti čtení nebo zda jde o jednorázově programovatelný OTP čip. Na obrázku je součástka žlutě zvýrazněná.

Prakticky tedy stačí říct: je tu malý osmipinový mikrokontrolér, který zřejmě zpracovává signál magnetického senzoru a řídí adresovatelné RGB LED. Přesný typ MCU, senzoru ani jejich komunikaci tahle rozborka nepotvrzuje.

Magnetický senzor: nejzajímavější neznámá

Nejzajímavější část je úplně dole na PCB. Tam je podle mé rozborky malé čtyřpinové SMD pouzdro se značením připomínajícím 541 1k. Původně jsem podle markingu uvažoval o Honeywell SS541AT nebo podobném klonu, jenže datasheet tomu nesedí dost dobře: SS541AT je třívývodový unipolární digitální Hallův senzor v pouzdře SOT-89B. Bez schématu, přesnějšího čtení markingu a elektrického měření proto konkrétní typ potvrdit neumím. Na obrázku níže je součástka červeně zakroužkovaná.

Nejpřesnější je proto mluvit jen o magnetickém senzoru neznámého typu. Z dostupné rozborky nedokážu potvrdit, zda jde o Hallův prvek, víciosý magnetometr nebo jiné řešení, ani jaký signál z něj mikrokontrolér skutečně dostává.

1. Senzor reaguje na magnetické pole.
2. Mikrokontrolér sleduje jeho výstupy.
3. Podle změn výstupů vyhodnotí, kam má „střelka“ směřovat.
4. Potom vygeneruje příslušný obraz na WS2812 LED.

Při zapnutí se střelka efektně protočí dokola. Může to být jen úvodní animace nebo kontrola LED; bez znalosti firmwaru nelze potvrdit, zda během ní probíhá i nějaká inicializace nebo kalibrace senzoru.

Je ale potřeba počítat s tím, že to není laboratorní měřicí přístroj. Citlivost na okolní kovové předměty a magnetické rušení je znatelná. Stačí přiblížit šroubovák a kompas se nechá rozhodit. Takže jako dekorativní gadget super, jako přesný orientační přístroj do přírody rozhodně ne.

Přední kryt a vzhled

Přední část je složená ze dvou hlavních částí: pevného černého plastového chassis a vlepené poloprůhledné fólie. Právě fólie společně s LED maticí vytváří pixelartový vzhled střelky.

Vizuálně to působí překvapivě dobře. Samozřejmě je to pořád levný plastový výrobek, ale na první pohled ten Minecraft styl funguje. A to je vlastně hlavní důvod, proč si takovou věc člověk koupí.

Jak tedy kompas funguje?

Není to žádná magie, i když se tak snaží tvářit.

Z chování zařízení lze opatrně odhadnout tuto logiku:

Li-Pol baterie
↓
3,3V stabilizátor
↓
MCU + Hallův senzor
↓
WS2812B LED matice

Po zapnutí mikrokontrolér zjevně spustí úvodní animaci a zařízení potom mění polohu LED střelky podle orientace vůči magnetickému poli. Jaký signál mikrokontrolér ze senzoru dostává a jak z něj směr určuje, jsem ale neověřil; bez identifikace senzoru a firmwaru by konkrétní algoritmus byl jen spekulace.

Jinými slovy: jako kompas se to při mém zkoušení chová, ale pořád je to spíš hračka reagující na magnetické pole než přesný navigační nástroj.

Bezpečnostní poznámka k nabíjení

Tohle bych nepřeskakoval. Pokud si něco podobného pořídíte, doporučil bych to nenabíjet bez dozoru, přes noc, u hořlavých věcí nebo na místě, kde by případný problém mohl způsobit škodu.

U standardně fungující USB-C PD nabíječky samotná podpora Power Delivery neznamená, že zařízení automaticky dostane vyšší napětí; vyšší PD napětí vyžaduje odpovídající vyjednání. U takto levné a neznámé elektroniky bych ale i tak používal kvalitní zdroj a nabíjení nenechával bez dozoru.

A voděodolnost? Řekl bych, že bude někde na úrovni papírového sáčku v dešti. Takže vodu raději opravdu ne.

Takhle to pravděpodobně funguje podle rozborky a mých měření. Ale není to laboratorní analýza ani bezpečnostní certifikace.

Složení zařízení

Hrubý soupis podle rozborky:

• Li-Pol baterie neznámé a nezměřené kapacity
• 38× adresovatelná RGB LED v pouzdře 2020, přesný typ neověřen
• osmipinový neoznačený MCU; PIC12/OTP zůstává pouze hypotézou
• magnetický senzor neznámého typu; SS541AT byl pouze původní odhad
• USB-C konektor
• nabíjecí obvod pro Li-Pol baterii, přesný typ neidentifikován
• 3,3 V LDO stabilizátor, pravděpodobně z řady XC6206
• několik rezistorů a kondenzátorů
• třídílné plastové šasi
• poutko pro řetízek

Co dál?

Při rozborce mě samozřejmě napadlo, že by šel původní neoznačený čip odpájet a nahradit vlastním mikrokontrolérem. Třeba ATtiny85, případně něčím modernějším. K tomu přidat jedno tlačítko navíc a udělat z toho nejen Minecraft kompas, ale malý programovatelný gadget s vlastními efekty.

Například:

• více animací,
• režim baterky,
• jednoduchý herní mód,
• vlastní barevná témata,
• indikaci nabití,
• nebo úplně jinou logiku chování střelky.

Možná by to mohl být první díl malé série o vylepšování levné elektroniky z internetu.

Hodnocení

Kvalita zpracování: 5/10
Účel to splní, ale na návrhu PCB i mechanickém provedení by se dalo dost zlepšit. Úplnou ochrannou architekturu baterie jsem při rozborce nepotvrdil.

Cena: 8/10
Za zhruba 120 Kč je to vlastně docela férová hračka. Větší cenu bych tomu ale nedával.

Praktické použití: 5/10
Jako kompas? Upřímně spíš ne. Kovový zip, šroubovák nebo jiné rušení ho dokážou rozhodit. Jako orientační hračka ale funguje.

Funny factor: 10/10
Tady není moc co řešit. Pokud máte rádi Minecraft nebo herní artefakty převedené do reálného světa, je to prostě zábavné.

A víte co? Nechte se překvapit 😄

Galerie