Что скрывается внутри Lego Smart Brick

Интерактивный кирпичик Lego Smart Brick выступает ключевым элементом экосистемы Lego Smart Play, где встроенные сенсоры, звуковые эффекты и подсветка выводят игровой процесс на принципиально новый уровень. Дебют платформы Smart Play состоялся в рамках выставки CES 2026, став для меня одним из главных событий мероприятия. Протестировав модель крестокрыла T-65 «Red Five» Люка Скайуокера, я был искренне поражен богатым функционалом блока при столь скромных габаритах и миниатюрном аккумуляторе. Эта разработка пробудила во мне ностальгические воспоминания о детстве, когда за сборкой конструкторов проходили целые часы. Для юных исследователей такая система станет настоящим технологическим чудом!

На выставке CES датский производитель представил три стартовых набора с поддержкой Smart Play, официальный релиз которых состоялся 1 марта 2026 года. Едва открылся предзаказ, я оформил покупку с единственной целью: препарировать модули и досконально изучить их схемотехнику. Компания Lego Group заслуженно славится высочайшей культурой проектирования и производственной точностью, поэтому я ожидал встретить внутри безукоризненное инженерное исполнение — и не ошибся.

Архитектура экосистемы Smart Play

Инфраструктура Smart Play объединяет три компонента: активные кирпичики (Smart Brick, рис. 1), радиометки (Smart Tag, 2) и интерактивные фигурки (Smart Minifigure, 3). Метки и фигурки выступают пассивными триггерами, вызывающими запрограммированные реакции блока при сближении. Сам блок представляет собой вычислительный центр системы: внутри скрыта многослойная печатная плата с питанием от литий-ионной ячейки. Энергоснабжение реализовано беспроводным методом через платформу Smart Charger (рис. 4). По заявлению Lego, трехчасовой цикл зарядки обеспечивает порядка 45 минут непрерывного геймплея.

Компоненты Smart Brick, Tag и Minifigure обладают полной обратной совместимостью с классической экосистемой деталей Lego. В настоящее время элементы Smart Play не продаются отдельно — они доступны только в составе комплексных наборов формата «всё в одном». Приобретя базовые умные компоненты, их можно использовать с любыми совместимыми конструкторами серии для разблокировки интерактивных возможностей.

Для обзора я выбрал стартовый комплект «Дуэль в тронном зале и A-Wing» (Throne Room Duel and A-Wing) и совместимый набор «Лендспидер Люка» (Luke’s Landspeeder). Истребитель A-Wing уже собран (его демонстрация ниже), а сборка тронного зала находится в процессе.

Анатомия модуля Smart Brick

Для наглядности грани корпуса промаркированы буквами от A до F: верх, лево, передняя часть, основание, право и тыл соответственно. Грань A представляет собой светорассеивающий матовый полимер, защелкивающийся на непрозрачной черной основе. В оптическом окне (5) на грани B скомпонованы светодиодный излучатель и фотоприемник. Под полупрозрачным пластиком заметна серия углублений (6), не выходящих на внешнюю поверхность.

При детальном исследовании грани A выяснилось, что область, принятая мной за полость (6), представляет собой монолитный пластик, а сквозные каналы находятся по ее бокам (7). Их точное назначение прояснит разборка, однако само их наличие свидетельствует о негерметичности конструкции.

По площади посадочных мест Smart Brick сохраняет привычную геометрию 2×4 шипа, хотя по высоте превосходит классическую деталь на 66%. Взаимодействие в среде Smart Play опирается на беспроводные протоколы: обнаружение меток и минифигурок в ближней зоне реализовано посредством индуктивной связи. Несмотря на паспортную дистанцию считывания до 1 см, практические тесты выявили существенную зависимость чувствительности от ориентации граней относительно метки.

Для многоузлового обмена данными между блоками инженеры Lego создали специализированный ячеистый протокол BrickNet, функционирующий поверх стека BLE.

Пассивные компоненты: Smart Tags и минифигурки

Минифигурки остаются краеугольным камнем экосистемы Lego. В рамках Smart Play каждая фигурка получила уникальный цифровой профиль поведения. Идентифицировать версию Smart Minifigure легко по круговой маркировке со значками света и динамика на спине (8). В остальном форма деталей осталась классической.

Главное различие между стандартной фигуркой (9) и Smart Minifigure (10) скрыто внутри: тело последней оснащено парой гибких катушек индуктивности спереди и сзади. Они кодируют уникальный светозвуковой профиль персонажа. При попадании фигурки в зону чувствительности Smart Brick считывает параметры катушки и активирует соответствующие эффекты.

Метки Smart Tag функционируют по аналогичному принципу и также несут внутри резонансный контур. Наружный стикер (11) служит визуальным маркером конкретной модели или сцены. Чтобы обнажить контур метки из набора Luke’s Landspeeder, я снял верхний слой пластика микрошлифовальным инструментом.

Сняв защитный слой, удалось рассмотреть топологию проводников. Прямоугольные фиксаторы (11 и 13) вместе с круговыми позиционерами (12 и 14), очевидно, удерживают модуль при литье под давлением. Дополнительный квадратный сегмент (15) остался загадкой: просвечивание фонариком не выявило гальванических связей с контуром, указывая на его чисто технологическое назначение.

Препарирование Smart Brick

Внешняя часть корпуса зафиксирована на прозрачной крышке плотными защелками. Разобрать модуль без разрушения нижней оболочки не удалось: пришлось применить плоскогубцы и вскрывать корпус через грань C, частично повредив зону грани E.

Уцелевший сегмент справа снабжен защелками (16) под световод грани B. Утолщенное ребро жесткости вдоль грани C оптимизирует течение расплава полимера при термопластавтоматном литье. Справа отчетливо виден литниковый след (17) — его смещение в сторону, вероятнее всего, обусловлено конструкцией ползуна защелки (16).

Снятие внешней оболочки открывает средний каркас из прозрачного пластика (20), с которым сопряжена верхняя крышка. Вся поверхность каркаса обвита независимыми пространственными контурами из эмалированного медного провода (18). Сложно переоценить мастерство инженера, собравшего первый рабочий proof-of-concept такой структуры вручную.

При вскрытии один из контуров (19) был случайно перебит. На ребре B распаян светодиод (22), расположенный на верхнем слое платы, и фотодиодный сенсор (23) на нижней стороне.

Проводники катушек приварены к золоченым контактным площадкам методом термозвуковой микросварки (wire bonding, 21). Медные обмотки формируют независимые контуры на каждой грани, отслеживающие малейшие флуктуации электромагнитного поля при приближении меток или фигурок. Максимальный отклик всегда регистрирует грань, расположенная ближе всего к объекту, а уровень сигнала напрямую зависит от пространственного взаимного расположения катушек.

Иными словами, инженеры Lego реализовали остроумный механизм локального трехмерного позиционирования на основе магнитных полей! Динамика изменения поля также служит триггером для интерактивного управления визуальными и аудиоэффектами, что наглядно продемонстрировано в первом видеоролике на интервале 6–11 секунд.

При отклонении рукоятки назад боковые рычаги приподнимаются. В них встроены металлические элементы, искажающие магнитное поле, что фиксируется датчиками и активирует звуки бластерных выстрелов.

Многослойная компоновка

Освободив защелки (20) внутреннего корпуса, мы получаем доступ к многослойному модулю («сэндвичу»), верхний ярус которого занимает печатная плата. Она удерживается на посадочном месте едва заметными упорами шасси.

При анализе платы сразу бросается в глаза сверхкомпактный электретный микрофон (26). Акустический канал в верхней крышке защищен пористым демпфером (30), направляющим звук к сенсору. Вопрос конфиденциальности здесь решен однозначно: по заверениям Lego, микрофон задействован исключительно как детектор шума, а функция записи аппаратно и программно исключена.

Основным акустическим излучателем выступает микродинамик мощностью 0,7 Вт (31). Звуковой тракт подключен через пару подпружиненных контактов (24), сопрягающихся с контактными площадками платы (25). На северной стороне смонтирован боковой светодиод (22), а на верхней (28) и нижней (29) плоскостях распаяны RGB-чипы с вертикальным излучением.

На плате разведено 27 контрольных точек, не считая контактных площадок под микросварку индуктивностей. Разработчик предусмотрительно вывел металлизированные переходные отверстия (34) для внутрисхемного контроля. Шаг матрицы тестовых точек составляет 1,5 мм, требуя применения тонких подпружиненных щупов. В южном сегменте выполнены два базовых направляющих отверстия (33) для позиционирования на стенде автоматического тестирования.

В юго-западной части платы контактной сваркой закреплен тонколистовой металлический вывод (27), уходящий к внутренней плоскости крышки — это антенна BLE-тракта. Рядом нанесен микрокод Data Matrix (32) с зашифрованным серийным номером и технологическими метаданными для прослеживаемости сборки. Благодаря высокой отказоустойчивости матрицы такого типа широко применяются на высокоточных производствах.

Крайне редко на столь компактной плате встречается такое разнообразие сборочных технологий: SMD-монтаж, термозвуковая микросварка, pogo-pin контакты и точечная сварка. Топология верхнего слоя демонстрирует превосходную инженерную культуру и глубокую проработку вопросов контролепригодности.

Элемент питания и живучесть системы

На обратной стороне сборки расположен литий-ионный аккумулятор емкостью 45 мА·ч (36). Токовыводы элемента приварены к металлическим стойкам (35), выведенным с платы через прямоугольные окна (37) в шасси. Прямая приварка к плате, по всей видимости, была исключена для снижения механических напряжений.

Аккумулятор надежно зафиксирован на подложке тонким двухсторонним скотчем (38). Маркировка подтверждает происхождение ячейки от известного производителя источников питания VDL. В структуре корпуса также отформован световодный элемент, транслирующий внешний световой поток на фотоприемник нижнего слоя платы.

К этому этапу левая сторона блока была частично разобрана с обрывом пары обмоток. Тем не менее базовая электроника, сенсоры и светодиоды остались полностью функциональными, что подтолкнуло меня к проверке работоспособности модуля.

И блок запустился без сбоев! Верхняя катушка осталась невредимой и моментально считала метку Landspeeder после пробуждения платы легким постукиванием по столу. Световая индикация сработала штатно (см. видео ниже), пусть и без аудиосопровождения. Это подтверждает высокую отказоустойчивость прошивки, способной изолировать локальные аппаратные сбои без остановки работы всей системы.

Аппаратная платформа и микроэлектроника

Нижний слой платы отличается предельно плотной компоновкой. С левого края установлен фотодиод (23) в окружении дискретных пассивных элементов. Правее находится центральный проприетарный компонент Smart Brick — специализированный чип ASIC (42) собственной разработки Lego, управляющий индуктивными сенсорами и трактом беспроводного заряда. Микросхема с маркировкой DA000001-04 выполнена в миниатюрном корпусе Flip-Chip, площадь которого меньше стандартного шипа Lego.

Второй ключевой контроллер — микросхема EM9305 (37): энергоэффективный BLE-микроконтроллер швейцарской компании EM Microelectronic. На снимке выделена ВЧ-дорожка антенны (43), идущая от первого вывода микроконтроллера к контактной площадке со сварным лепестком (ранее обозначенным как 27).

В межосевом пространстве между ASIC и EM9305 скомпонованы кварцевый резонатор (41), цифровой акселерометр (40) и микросхема флеш-памяти (39). Справа видны силовые терминалы для контактной сварки аккумулятора.

Конструкция антенного тракта

ВЧ-выход платы заканчивается контактной площадкой, сваренной с цельнометаллическим выводом (27). Он составляет единое целое со штампованной меандровой монопольной антенной (44), зафиксированной на микростойках внутреннего субшасси крышки (47). Сквозь сетку антенны просматривается тыльная сторона акустического MEMS-излучателя.

Антенна зажата между верхней плоскостью с шипами (48) и опорным каркасом. Черная пластиковая вставка (45) экранирует металлический контур от внешних воздействий и крепится к внутренней стороне крышки четырьмя цилиндрическими штифтами (46).

Толщина антенны составляет всего 0,1 мм — она изготавливается методом непрерывной вырубки из нержавеющей ленты. На гранях отсутствуют заусенцы, способные исказить диаграмму направленности или сместить резонансную частоту. При макросъемке узла 27 видны прецизионные ступеньки в зоне изгиба на 180°, обеспечивающие плотное огибание опор. Серийный выпуск деталей столь малых допусков с сохранением радиочастотных свойств — колоссальное технологическое достижение.

Итоги

Платформа Smart Play служит наглядным свидетельством высочайшего инженерного уровня Lego, а сам Smart Brick — подлинный триумф микроинженерии. Наибольшее впечатление производят пространственные проволочные катушки: подобная технология крайне редко встречается в массовой электронике вне сферы производства электромоторов. Нестандартный подход инженеров, реализовавших эту схему в миниатюрном кирпичике, заслуживает самых высоких оценок!

 

Источник