Как устроен мобильный телефон. Как устроен смартфон

Сегодня мы сделаем вполне себе рабочий, хотя и довольно простой в плане функционала, мобильный телефон.

Вот перечень тех функций, которые будет поддерживать наш телефон:

• - Принимать и делать звонки
• - Принимать и отправлять СМС
• - Хранить записную книжку
• - Показывать время
• - Будить в заданное время

Зачем я делаю этот проект? Отчасти потому что это весело, и отчасти потому что, хотя телефоны и стали за последние 10-15 лет вездесущими, очень малый процент людей догадывается и понимает как они работают, и как они устроены. С виду они кажутся сложными, но на самом деле собираются также как электро чайник или микроволновка. А так как телефоны вездесущи и популярны, в мире полно компаний которые выпускают нужные нам комплектующие.

Проведя пару вечером за компьютером я натыкался на места где можно было бы купить все элементы по довольно низким ценам в малом количестве, и для их сборки не нужно было дополнительное оборудование, только твои, надеюсь умелые руки. Возможно я что то упростил, и конечно придется приложить немного усилий для сборки телефона, но поверь мне, собрать его гораздо проще, чем получить степень по физике.

За прошлый год я собрал несколько версий такого телефона, и использовал их как свой основной девайс. Плюс я проводил занятия с другими любителями электроники, на которых мы также собирали разные вариации этого телефона. Тебе не понадобиться иметь каких то особых знаний в электронике, а вот умение конфигурировать софт, паять мелкие компоненты, иметь навыки в лазерной резке - все это пригодится. Хотя если ты этого раньше не делал, все равно попробуй, но будь готов к тому, что будет немного сложнее. Хотя все же я бы посоветовал приступать к проекту только если у тебя уже есть навыки в пайке и в работе с вещами от Arduino, или ты можешь найти кого-то с опытом.

Шаг 1: Материалы и комплектующие

Ну что, кажется аппарат для дозвона на Луну готов:)

Вступить в клуб

узнавайте о самых интересных инструкциях раз в неделю, делитесь своими и участвуйте в розыгрышах!

Мобильный телефон является многофункциональным устройством, главная задача которого – обеспечение сотовой связи. На современном этапе производители оснастили его большим количеством функций, что приближает изделия данного типа к смартфонам. В результате сотовый телефон сегодня обеспечивает пользователя необходимыми инструментами, без которых многие уже не могут обойтись. Среди них видеокамеры, плееры, редакторы и серфинг в Интернете.

Соответственно, такой маленький портативный помощник, «под капотом» которого собраны различные возможности – незаменимое устройство в любом путешествии. С его помощью можно:

Выйти на связь
Отправить электронную почту.
Записать видео и аудио.
Решить вопросы с помощью органайзера.
Сделать фото и т.п.

Но даже устройства в защищенном исполнении, могут выходить из строя. В таком случае для приобретения пришедших в негодность компонентов потребуется посетить интернет магазин запчастей для сотовых телефонов . Чтобы лучше понимать, какие запчасти потребуются для ремонта туристического телефона во время путешествия, рассмотрим его аппаратный функционал подробнее.

Основные детали телефона

Важнейшей деталью любого дэвайса является его материнская плата. Сегодня она выглядит как небольшая пластина, часто расположенная по всей внутренней длине и ширине изделия с учетом наличия аккумулятора и дисплея. Большинство других компонентов крепится непосредственно к ней, а интерфейсы и прочие детали и модули имеют с платой непосредственное соединение. Это основа телефона.

На втором месте после «материнки» по важности идет микропроцессор. Это «двигатель» устройства, его основная вычислительная мощность, с которой связана оперативная память. Оперативная (системная) память отвечает за одновременное использование (активацию) различных предустановленных программных возможностей.

Не менее важный компонент – встроенная память (ПЗУ). Если в устройстве нет ПЗУ, то оно не имеет возможности обрабатывать информацию, выводить ее на дисплей и т.п. – потому что данных просто нет. Все программные компоненты сосредоточены на постоянной памяти. Данный модуль может иметь расширение в виде слота для карт памяти, который обычно принимает накопители в несколько раз больше, чем емкость ПЗУ.

Прочие компоненты смартфона

Модуль сотовой связи. Отвечает за соединение через вышки сотовых операторов.
Вибромотор. Передает сигнал пользователю посредством вибрации смартфона.
Аудиомодуль. Обычно представлен внешним и внутренним динамиками.
Дисплей. Позволяет получать визуальную информацию и легко ориентироваться в программной составляющей.
Внешние защитные элементы (заглушки, пленки, прокладки, закаленные стекла и т.п.).
Компоненты камер. Это датчики, вспышки и т.п.
Микрофон. Отвечает за передачу аудио в телефон.
Клавиатура. Механическая часть управления функционалом.
Вспомогательные модули – акселерометр, гигрометр и т.п.
Беспроводные модули. Позволяют синхронизироваться с другими устройствами «по воздуху».
Модули ГНСС.
АКБ.
Коаксильные кабели, всевозможные шлейфы и т.п.

Помимо этого существуют дополнительные детали для телефонов с расширенным функционалом. Например, для ремонта понадобится соответствующий радиомодуль и разъем для внешней антенны. Так же есть большое количество мелких, но не менее значимых компонентов – внешних коннекторов, болтов для защитных корпусов и т.п.

Как становится понятно, современный сотовый телефон – сложное электронное и электротехническое устройство, совмещающее в себе мощный функционал и имеющее огромный потенциал для дальнейшего развития. Поэтому умение ориентироваться в его устройстве хотя бы поверхностно пригодится любому путешественнику. Это позволит быстро сориентироваться и приобрести нужную деталь, тем более что опытные туристы могут заменять многие компоненты самостоятельно.

Как создают телефоны?

Ещё три десятка лет назад мобильный телефон был фантасткой для массового потребителя. А двадцать лет назад - недопустимой роскошью. Сегодня это настолько же обычный предмет, как и зубная щётка. В статье описан процесс создания этого незаменимого, теперь, предмета человеческого быта.

Создание мобильных телефонов

Всё начинается, конечно, не с конвейера. И даже не с кабинета инженеров. Сегодня первые, кто приступают к созданию нового телефона - дизайнеры. До того, как он отправится в массовое производство, телефону предстоит пройти несколько этапов, общих практически для всех фирм-разработчиков.

Приблизительно так выглядит сегодня создание каждого нового мобильного телефона. Само же производство - процесс чрезвычайно сложный и полностью автоматизированный. Дело в том, что сегодня электронные платы мобильного телефона - детали крайне мелкие. И собрать их способен только автомат.

Производители мобильных телефонов

Производителей мобильных телефонов великое множество, и список всё время меняется. Кто-то уходит с рынка, кто-то наоборот - появляется.

Естественно, что многие люди просто пользуются телефоном как средством связи, совершенно не задумываясь, как и он работает и из чего состоит. Действительно, а какое это имеет значение – если использовать телефон по его прямому назначению. Но человек - существо весьма любознательное, причем эта самая любознательность проявляется еще в самом раннем детстве. Помните время, когда главным при получении какой-нибудь новой игрушки, было желание ее разобрать? Лично я весьма смутно, но, по рассказам родителей, любовь к изучению внутренностей различных вещей была во мне всегда.

За прошедшие 20 лет мобильный телефон из обычного средства связи превратился в настоящее многофункциональное устройство. Современный мобильный телефон, в зависимости от степени насыщения функциями, совмещает: средство связи, радиоприемник, музыкальный проигрыватель, фотоаппарат, диктофон и многое другое, ну разве, что вышивать крестиком не умеет. По сути, он превратился в такую многоликую игрушку для взрослых. Человеческое любопытство не знает границ и у многих возникает естественный вопрос – а что внутри этой игрушки? Конечно, из-за простого любопытства разбирать устройство стоимостью несколько тысяч рублей как-то не хочется. В таком случае эта статья именно для Вас!

Мобильный телефон – это технически сложное устройство, сердцем которого является электронная плата, которая обеспечивает выполнение телефоном возложенных на него функций. По аналогии с компьютерами, ее часто называют материнской. К материнской плате подключаются различные устройства (дисплей, антенна и т.д.), которые обеспечивают взаимодействие телефона с сетью оператора и пользователем. Форма, размер и конструктивные особенности материнской платы телефона зависят от форм-фактора корпуса телефона и специфики обусловленной маркой телефона. И именно с корпуса целесообразно начать рассмотрение конструкции – ведь именно он находится на виду.

Корпусные части

В современных мобильных телефонах применяются корпуса трех основных форм-факторов – моноблок, книжка (раскладушка), слайдер, а также их вариации – флип (откидывающаяся крышка, закрывающая клавиатуру) и ротатор (части корпуса поворачиваются друг относительно друга). В настоящее время, телефоны двух последних форм-факторов – большая редкость. Корпуса в форм-факторе слайдер имеют несколько вариантов конструкций (за основу мы возьмем старенькие модели телефонов):

• Сдвигается только клавиатура. В закрытом состоянии клавиатура загораживает часть экрана. Примером подобной конструкции является .


• Сдвигается только экран. В закрытом состоянии экран загораживает часть клавиатуры. Пример – .


• Сдвигается экран и часть клавиатуры. Обычно в эту часть входят джойстик, софт-клавиши, клавиши приема и отбоя вызова. Самая распространенная вариация слайдера. Пример – .

Естественно, что конструкция телефона оказывает непосредственное влияние на его внутреннее устройство – в телефонах с корпусами, имеющими подвижные части, обязательно присутствует гибкий шлейф, соединяющий двигающиеся части телефона между собой. Кстати, перетирание (излом) именно этого шлейфа является одной из распространенных неисправностей телефонов «подвижных» форм-факторов. В ряде телефонов в состав гибкого шлейфа входят и другие компоненты – дисплей, динамики и т.д. Примером телефона с подобным шлейфом является .

Корпус телефона в форм-факторе «моноблок» обычно состоит трех составных частей – передней и задней панелей и средней части. Задняя панель часто бывает совмещена с крышкой аккумуляторного отсека или с аккумулятором. Совмещение крышки аккумуляторного отсека с аккумулятором характерно для моделей азиатско-китайского производства – Samsung, LG, Pantech, Fly и т.д. Средняя часть корпуса моноблочного телефона может быть как видимой ( , ), так и скрытой от пользователя (). В состав корпуса телефона форм-фактора книжка обычно входят верхняя и нижняя части корпуса и поворотный механизм. Корпуса телефонов форм-фактора слайдер обязательно включают в свой состав салазки, по которым осуществляется скольжение частей корпуса друг относительно друга. В свою очередь верхняя и нижняя часть корпусов «книжек» и «слайдеров» обычно состоят из двух или трех частей. Также в качестве отдельной части корпуса можно выделить стекло дисплея.

Клавиатура в сотовых телефонах любого форм-фактора состоит из двух частей. Первая из них видимая пользователю обычно представляет собой пластиковые клавиши на гибкой подложке. Вторая из них скрыта и представляет собой подложку с металлическими пластинами, которые замыкают контакты на плате клавиатуры. Конструктивно, плата клавиатуры может быть как совмещена с материнской, так и быть отдельно от нее (). В некоторых телефонах плата клавиатуры и ее подложка совмещены с гибким шлейфом ().

Аккумулятор

Аккумулятор является важнейшим узлом мобильного телефона, ведь именно он обеспечивает его функционирование. По своему типу аккумуляторы, применяемые в мобильных телефонах, бывают никель-металлогидридные (Ni-Mn, применялись в старых моделях телефонов, обладают эффектом памяти), литий-ионные (Li-On), литий-полимерные (Li-Pol). Никель-металлогидридные аккумуляторы для мобильных телефонов обычно состоят из трех аккумуляторных батарей круглой () или квадратной () формы.

Литий-ионный и литий-полимерные аккумуляторы обычно состоят из одной аккумуляторной батареи и электронного блока. Функциями электронного блока аккумуляторов данных типов является защита аккумуляторной батареи от глубокого разряда (менее 3 В) или перезаряда (более 4,2 В). Если не углубляться в техническую терминологию – данный блок представляет собой электронный включатель, разрывающий цепь одного из выводов аккумуляторной батареи. Именно наличие этого блока объясняет то обстоятельство, что телефон, которым не пользовались длительное время – может не включиться и отказывается заряжаться.

Дисплей

В мобильные телефоны устанавливают дисплеи различных типов – черно-белые и цветные, выполненные по технологиям STN, UFB, TFT, OLED и другим. Естественно, что дисплеи, изготовленные по разным технологиям, имеют отличия в качестве изображения, однако с точки зрения конструктивного исполнения дисплеи телефонов можно разделить на две группы – присоединяемые к плате через разъем находящийся на гибком шлейфе и припаиваемые к ней ( , ). В телефонах с форм-факторами слайдер или книжка часто используют так называемый дисплейный модуль – дисплей (или два дисплея) на одной плате. На эту же плату припаяны все вспомогательные компоненты необходимые для работы дисплейного модуля и разъем для подключения гибкого шлейфа. Кстати, из-за использования дисплейного модуля, замена дисплея в телефонах с форм-факторами книжка или слайдер стоит дороже аналогичных работ в моноблочных телефонах. Также в состав дисплейного модуля могут входить динамики телефона

Прочие механические части

Также в состав телефона входит микрофон, разговорный и полифонический динамики, камера, вибромоторчик. Функциональное назначение данных блоков вполне понятно. В ряде телефонов для разговора и проигрывания мелодии может использоваться один и тот же динамик. Динамики в телефонах могут быть жестко припаяны к материнской палате, но чаще всего, они фиксируются к корпусу телефона и соединяются с материнской платой через разъем или группу подпружиненных контактов. Соединение микрофонов с материнской платой телефонов осуществляется аналогично. Однако в телефонах азиатско-китайский производителей часто встречается ситуация, что микрофон припаян к материнской плате. Камеру обычно также присоединяют к материнской плате телефона через разъем, который конструктивно может быть двух типов – на гибком шлейфе и с жесткой фиксацией.

Одной из самых важных частей мобильного телефона является антенна. В настоящее время, подавляющее большинство телефонов оснащены антенной распложенной внутри корпуса. Конструктивно антенны большинства телефонов представляют собой штырек или пластину особой формы. Форма штырька более характерна для внешних антенн, (), хотя были и внутренние антенны подобного вида (). Именно местоположение антенны и расстояние от нее до головного мозга, а также мощность излучения телефона, определяют его потенциальную опасность для здоровья человека. По поводу того, насколько реален этот вред, ведутся ожесточенные споры, однако, сомневающиеся могут выбрать телефон с антенной максимально удаленной от уха. В этом плане выгодно отличаются раскладные телефоны, так как в них антенна обычно расположена в нижней части корпуса. Особенно выгодно в этом плане отличается Motorola RAZR V3 – у нее антенна расположена возле микрофона и, следовательно, максимально удалена от головного мозга.

Подводя итог

В статье рассмотрены основные механические части, входящие в состав мобильного телефона. Естественно, данное рассмотрение является весьма обобщенным, однако по нему можно составить общее представление, как устроена эта игрушка для взрослых. Более подробное описание порядка разборки телефона, перечень его механических частей и методика их замены описаны в Service Manual, который по своей сути является руководством по ремонту, предназначенным для сервисных центров. Надеюсь, мой небольшой обзор окажется для вас полезным, но исключительно для пополнения багажа общих знаний.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by Disqus

Смотрите также:

Написал: сергей.
Здравствуйте,я хотел спросить если я закожу телефон по энтернет магазину, он придёт по почте в челости и сохраности? Или будет немного покалечен?Я хочу купить имено тот который мне нужен, но боюсь.

Написал: т.н.
очень вас благодарю! данный материал помог приготовить доклад по физике за 7кл.

Написал: Хмурый
Статья для тех кто далек от этого, но стремится узнать...Как с первого класса, когда за руку ведут и говорят ты узнаешь здесь то-то и то-то. Если я чисто техник, мне сразу понравилось то, что в голову зашли основы, а остальное нужно развить и найти!!! А пенять автора что кто-то гений не стоит.... По телеку таких хватает!!! А теперь для умных дайте ссылку где дальше развиться....ОКЕЙ

Написал: ку
Чем отличается проц телефона обычного,от телефона "умного"?Я имею ввиду не "мощность" и тактовую частоту.

Написал: Антон Печеровый
Уважаемый IONe, рассказ о работе мобильника будет изобиловать техническими деталями, которые большинству не интересны. Согласен, эта статья - обзор, предназначенный для людей далеких от техники. Подробный рассказ о конструкции мобильного телефона потребует не одной статьи, ведь придется вспоминать кучу физических законов на которых все это работает, основы электроники и программирования. Если говорить кратко - то мобильный телефон - это микропроцессорное устройство, работающее под управлением управляющей программы (операционной системы). Также в нем присутствует различная "периферия" - приемно-передающий тракт, микрофон, динамик, дисплей, камера и т.д. Корректная работа со всеми этим устройствами обеспечивается программным обеспечением устройства - прошивкой и калибровочными данными (константами, прописанными на заводе в память телефона). Если Вас интересует более конкретно - обратитесь к специализированной литературе.
Теперь о Вашей проблеме - дистанционно что-либо советовать сложно. Попробуйте проверить напряжение аккумулятора мультиметром. Полностью заряженная батарейка имеет напряжение порядка 4,2 В. Если меньше попробуйте зарядить в телефоне или "лягушкой" (универсальное ЗУ для всех типоразмеров аккумуляторов)

Написал: Антон Печеровый
Отвечу по пунктам:

Андрей, видеть или нет наличие практически полезной информации в этой статье это Ваше дело. По поводу "идиота" и "барана" я комментировать не буду. Если Вас интересует конкретная техническая информация обратитесь к специализированной литературе, желательно в первоисточнике. Найти описание стандарта GSM - не проблема. А вот насчет "грамотных людей" - уж извините, Вы к ним не относитесь. Грамотный человек работает со специализированной литературой и не разбрасывается оскорблениями и огульными обвинениями. Судя по комментарию, Ваш уровень знаний находиться на уровне сайтов, которые Вы мне посоветовали писать.

Написал: IONe
Многоуважаемый Антон не могу не согласиться с критикующим Вас Андреем Информация для чайника,могли бы Вы рассказать как работает та или иная часть мобильника!
Еще хотел задать вопрос Нашел тут у себя в ящике старую Nokia 2300 попробовал включить -работает! Но моя радость длилась не долго через 1 мин она потухла Опять попробовал включить работает и опять через 1мин тухнетРазобрал посмотрел контакты-впорядке,аккомулятор полный (язык щипет)))Что может быть -хотелось бы сделать мобилку,очинь уж полифон нравиться хоть и 4 голоса - классика!!1
Написал: Андрей
Все вышеизложенное касается только корпуса телефона и не несет никакой полезной информации о о его работу и пользовании им. Это из той серии как книжонка:" Виндоус 95 за 10 минут". Такие книжонки пишут идиоты и для идиотов. Поскольку Виндоус разрабатывала группа численностью в несколько тысяч в течение одного года и только идиот может считать, что в этом он сможет разобраться за 10 минут. так и тут я вполне могу назвать автора об устройстве мобильника ИДИОТОМ. Не лезь в ту область, где ты БАРАН. Пиши лучше порносайты и не пудри мозги грамотным людям у нас нет времени читать дезинформации всяких ИДИОТОВ.

Написал: Андрей
Какова длина волны электромагнитных колебаний мобильных телефонов. Как выбираются каналы для телефонов? Как устроен колебательный контур и антена. Какова излучаемая мощность телефона. Как это возможно говорить, находясь в автлбусе или легковой машине? Видимо напряженность ЭМ поля на данной территории очень высока?

К мобильным телефонам мы уже привыкли и пользуемся ими каждый день, поэтому для потребителя важную роль играют не только интеллектуальные способности аппарата, но и его внешний вид. В непрерывной борьбе за покупателя производители мобильных устройств постоянно стараются найти нечто новое, то, что поможет сделать их продукцию особенной. Первым нам в руки попадает корпус телефона, который и формирует первое впечатление о гаджете. Чтобы сделать его максимально привлекательным, разработчики используют не только дизайнерские решения, но и различные материалы.

А вас когда-нибудь интересовало, из чего же сделан корпус вашего мобильного?

Так вот, на сегодняшний день существуют два синтетических вещества, из которых изготовлено большинство корпусов: акрилонитрилбутадиенстирол (ABC) и поликарбонат (PC) . Если же вам стало интересно, из какого материала сделан ваш корпус, загляните под крышку телефона. Здесь вы найдете примерно такую маркировку >PC<.>AlPC

ABC-пластик редко применяется в чистом виде, потому что он обладает невысокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и боится атмосферных воздействий. Корпус, изготовленный из такого пластика, через некоторое время станет хрупким и начнет попросту рассыпаться. Но все-таки одно преимущество имеется: он в несколько раз дешевле поликарбоната.

Для того чтобы сделать корпус прочным, а массовое производство менее затратным, к ABC добавляется часть поликарбоната, что позволяет значительно улучшить свойства материала и сохранить его преимущество. Такая смесь хорошо подходит для точного литья буквально любой формы, со всеми мелкими элементами, такими как решетки воздуховодов, ножки и подставки для крепления электронных компонентов, отверстия для винтов и миниатюрных защелок, для соединения панелей друг с другом. Ко всему, такой корпус прямо «из пресса» готов к сборке и не требует дополнительной обработки.

Таким образом, практически все корпусы наиболее доступных телефонов сделаны из смеси ABS+PC. Такие корпусы после производства могут сразу поступать на сборку, поскольку цвет пластика задается на этапе его приготовления.

Часто встречаются телефоны с глянцевой поверхностью. В таких случаях производитель применяет дополнительную обработку. Также в последнее время популярности набирает матовое покрытие soft-touch.

– это эластичное резиноподобное матовое покрытие, которое наносится как лак или краска. Еще в 1992 году его начали использовать для лучшего контакта кожи человека и пластика. В состав покрытия входит полиуретановая матовая краска (белая или прозрачная) и отвердитель этой краски. А для получения различных цветов и оттенков в состав добавляют разноцветные пигменты. Покрытие soft-touch имеет один достаточно большой минус, оно очень тонкое, от 30 до 60 мкм. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет от 80 до 110 мкм.

Чтобы корпус стал еще прочнее, к смеси ABS+PС добавляют различные армирующие добавки, такие как стекловолокно или углеволокно. Такая смесь позволяет сделать итоговый материал более прочным и легким. Например, добавление 30% стекловолокна удваивает прочность материала. Но из-за своей цены для массового производства армирующие добавки не используются.

На сегодняшний день на прилавках среди пластиковой массы заметно стали выделятся металлические корпуса. В основном для корпусов используют алюминий и магний. Алюминий обладает высокой прочностью и легкостью, но его трудно обрабатывать, чтобы получать детали необходимой формы. В свою очередь, магниевые сплавы относительно хорошо отливаются, что позволяет получать детали сложной формы. Но в отличие от алюминиевых сплавов, магниевые обладают низкой коррозионной стойкостью, что требует окрашивания таких деталей. Таким образом, магниевый сплав часто мало чем отличается от ABS-пластика.

Разработчики телефонов, в стремлении сделать корпусы еще прочнее и приятнее на ощупь, планируют изменить структуру металла. Сделать это позволяет технология Micro Arc Oxidation, которая преобразовывает алюминий в материал, напоминающий пластик.
В качестве основы служит алюминиевая unibody–заготовка, которую обрабатывают током напряжением 10 000 вольт. В результате прочность такого материала в пять раз выше, чем у алюминия, и в три раза, чем у стали. Корпус теперь можно изготовить гораздо тоньше, но это никак не отразится на его прочности. По словам создателей из HTC, такие корпуса позволят даже отказаться от защитных чехлов для телефонов.

Почему же производители так ломают головы над новыми материалами? Главную роль здесь играет не стоимость самого материала, которая примерно одинакова для пластика и металлов, а цена обработки. Дело в том, что пластиковая деталь самой сложной формы готова к выходу в продажу сразу же после пресса, а вот алюминиевые корпуса необходимо штамповать и фрезеровать. Процесс фрезеровки – это длительный процесс с высоким расходом режущего инструмента, поэтому скорость «выхода» обработанных таким образом корпусов невелика по сравнению с процессом литья под давлением. И при этом из алюминия получаются лишь простые по форме детали.

У нас вы всегда найдете широкий выбор как металлических, так и поликарбонатных корпусов. Кроме того, мы предлагаем корпусы разных классов качества и, конечно же, цветового диапазона.

Все Запчасти всегда следит за новинками в мире мобильных телефонов, чтобы вовремя обеспечить наших клиентов всеми необходимыми запчастями.