精确得不像偶像派,用心得可比苹果派——720环境宝深度拆解(一)

2017-7-24

开篇

不知不觉,环境宝3代上市开卖已整整一周年,应该说销量还不错,几次甚至出现了断货的情况。而从数量可观的用户反馈来看,普遍还是给予了肯定和支持,尤其是对设备的检测精度和用户体验。

可是,仍然有不少潜在用户对环境宝,或者说这类消费级环境监测产品,持怀疑的态度,尤其是在测量的精确度以及产品价格上。

于是我们研发团队决定,破先例开一个系列文章,尽可能用通俗的话从技术角度对环境宝做一次剖析。如果我没记错,这应该是这个圈子里的首次。 

在这个系列里,你将收获以下内容:

- 为了保证测量精度,环境宝采用了哪些传感器型号; 

- 为了提高测量精度,环境宝又做了哪些设计。

如果稍稍读得耐心一点的,应该还会收获:

- 选择一款靠谱的甲醛/雾霾监测仪,需要注意哪些方面; 

- 某些厂(不点名)偷偷做了哪些“恶”。

成本构成 

下图展示了环境宝的成本构成:

先照着BOM成本一件件说。 

出于保护供应商的价格体系,我会说我们用了什么,但具体价格请自询。

当然,如果有兴趣的,也可以查查用了同样元器件的友商,卖的是什么价位。 

甲醛传感器

先说说甲醛. 我们用的是炜盛科技的电化学甲醛传感器。关键字:电化学。下面解释一下。

电化学 vs 半导体

甲醛的检测方式分成很多种,精度最高的叫分光光度法,只是操作起来非常麻烦,也不适用于家庭长期监测使用。价格也都在万元以上。鉴于体积和成本的考虑,技术成熟且能搭载到消费电子上的,有两种主流的方式:1 半导体; 2 电化学。

下面讲讲为什么我们一定要选择电化学的。

两者原理就不赘述了。对于消费者而言,只需要知道电化学更准确,灵敏度也高出很多。可是,由于电化学的工艺复杂很多,导致价格也贵得有些离谱。

而半导体传感器从原理上决定了只能做定性测量,说白了,它实际上是无法准确得到当前的浓度值,只能获知当前浓度大致的区间。不过现在也有许多传感器厂商强行测(meng)出数值,甚至出品了不少百元内既能监测甲醛,还能监测TVOC的型号,对此就不做评价了。如果我们真要做这种,我们50元以内可以卖,而且还有相当利润。

事实上,我们也曾花了大量的精力调研半导体传感器,毕竟价格优势还是很明显的。如果可以在单颗传感器上就省下数十元,那么就可以更进一步降低消费者购买的门槛了。

但很遗憾。至少在我们的评价标准下,半导体甲醛实在无法及格。

而使我们最终下决心,放弃使用半导体传感器,另一个很重要的因素是:超低的灵敏度。以至于经常在甲醛已经超标数倍了,才检测出来。这就太尴尬了,要知道甲醛在0.06mg/m3浓度时就已经不安全了,而对于这类传感器而言,这个浓度居然还不足以检测到。这就意味着最基本的报警功能也保证不了。 

不过,我们也见到了市面上很有意思的一个现象:小厂为了丰富检测项目,强行搭载了低精度的半导体甲醛传感器,模拟输(meng)出甲醛数值; 而某些传统大品牌出于成本和口碑的综合考虑,更多的选择索性不搭载甲醛传感器。

这么一比,作为规模还不大的创业公司,我们的做法确实不太讨巧。

插一句关于供应商的事

传感器行业流传一句话,叫:只看样品的品质,大家差距很小。但只要一上量,就天差地别了。

一句话解释一下:
对于传感器,尤其是消费级的,原理甚至算法都是现成的,一个大学老师带俩学生,几个月也能磨几个精度还不错的传感器出来。

请注意,我说的是:几个

而对于一款要大规模量产(上万)的检测设备而言,供应商对量产工艺把控极其重要,这直接影响传感器的一致性。

简单点说,可能某些供应商供出的样品还不错,精度灵敏度都很好。可是为什么一到产品上使用了他们的传感器后,同样型号的机器测出的数据就天差地别呢?这就是一致性不好。你总不希望你买一部环境监测仪,搞的跟摸彩票似的吧? 

另外,每一颗甲醛传感器生产后还需要做长达数天的老化,目的是为了激发传感器内部材料的活性,然后还需要在标准气体实验舱里做标定和检测。如果没有规范的生产流程和品控经验,量一大,任何一个环节出了差错,整批货的品质就没谱了。

再说回我们的供应商。可能很多人没有听说过炜盛科技,这是这种幕后的公司很少为终端消费者熟知的缘故,这就好像很少有人知道苹果手机CPU生产工厂一个道理。 

炜盛的母公司汉威集团是国内传感器行业,这是非常少数几家可以做到A股上市的,而炜盛,则是其旗下专攻气体传感器的子公司,十几年如一日,就做那么几款气体传感器,无论是技术实力还是管理水平都属于行业里顶尖。国内还有很多甲醛传感器厂商,实际上都是从炜盛出去创业,但是品质上的差距还是非常明显的。

要做的还不止这些 

如果只买一颗品质还不错的甲醛传感器,装到机器上就敢直接出来卖,那未免也太儿戏了(不管你信不信,还真有不少厂家就是这样儿戏)。

至少我写本文时,不假思索的就可以列出以下几点:

1. 传感器放置的位置必须保证通风。注意,是通风,而不是不负责任的在机器上打几个气孔就万事大吉。要知道,不能只考虑污染气体如何进入机身,还必须要考虑污染气体是不是可以顺畅的扩散出来,否则,你会看到数值超标了,就很难降下来,污染气体堆积太久,也是会影响传感器之后的精度的。 

2. 软件算法校准。这个不多说,做测量的都知道,这个是硬功夫;

3.避开机器内部的发热器件,比如电池,wifi和蓝牙芯片,以及大电阻。这是因为计算甲醛时是需要考虑温度补偿的,一点点温差都是产生影响。如果环境宝体积够大,这都好办,可惜环境宝太小了,最后只能是靠结构工程师辗转腾挪了;

4.由于每颗传感器都有自己的特性,出厂前都要一一在标准气体实验室标定零点;是的,是每一颗; 

5.每只机器在装配线装配好后,都要插电做长达24小时的预热;这是因为供应链总是有周期的,难免会积压一段时间,导致传感器活性降低,这时就需要通过长时间运行来重新激活活性,否则用户上手后的第一次使用往往都严重失准,要知道,用户的信任可能就是一次使用就被摧毁了。在预热完后,还会一一做甲醛浓度的对标测试,保证出厂的机器都一定是合格的。

对了,由于增加了最后这道工序,导致了以下几件事情: 

1. 组装厂又在组装费上向我司收了为数不小的一笔钱。这条组装线曾经还做过医疗器械,即使这样,他们都嫌我们的工序好麻烦; 

2. 由于精度上的要求,每个批次总会发现几颗传感器不合格(误差也不大,但在我们眼里是不合格的)。于是我们的良品率进一步下降了。

好了。这都是钱。

最后的最后,说下认证的问题。市面上的产品多数都会去各个计量院做认证,可是我仔细看了几乎全部友商,跑中国计量院去拿认证的,少之又少。

原因? 有点严。 

很庆幸,环境宝做到了。

为什么可以做到

本文不是一直在讲这个问题吗?

 

 告

下一篇会讲关注度更高的PM2.5监测。敬请关注。