Ako hacknúť teplotný senzor pre dlhšiu životnosť batérie: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Inkbird IBS-TH1 je skvelé malé zariadenie na zaznamenávanie teploty a vlhkosti počas niekoľkých hodín alebo dní. Je možné ho nastaviť tak, aby sa zaznamenával každú sekundu až každých 10 minút, a zaznamenáva údaje cez Bluetooth LE do smartfónu s Androidom alebo iOS. Aplikácia je veľmi solídna, aj keď v nej chýba jedna alebo dve pokročilejšie funkcie, ktoré by som rád videl. Bohužiaľ, najväčším problémom tohto senzora je, že výdrž batérie je VEĽMI slabá aj pri tomto maximálne 10 -minútovom intervale vzorkovania.

Tu vás chcem previesť mojím myšlienkovým pochodom, aby ste s tým niečo urobili!

Toto je celkom základný návod, ktorý podrobne popisuje myšlienkový proces okolo jednoduchej elektrickej úpravy. Je to celkom jednoduché, ale ide do podrobností o špecifikáciách batérie, ak ste sa s tým ešte nikdy nestretli.

Zásoby

Najdôležitejší/iba povinný bit:

Inkbird IBS-TH1

Ďalšie veci, ktoré pravdepodobne nakoniec použijem:

• Vhodná náhradná batéria
• 3D tlačiareň
• Vodivá medená páska
• Vybitá batéria 2032

Krok 1: Plánovanie

Ok, tak v čom je problém? Životnosť batérie je zlá. Čo by sme s tým mohli urobiť?

Idea 1: Používajte menej energie

V perfektnom svete by existovalo prostredie alebo niečo, čo by sme mohli zmeniť, aby sme jednoducho používali menej energie a pracovali dlhšie. Vieme, že máme kontrolu nad intervalom vzorkovania senzorov, ale bohužiaľ sa zdá, že to nemá veľký rozdiel. Senzor sa pravdepodobne prebúdza príliš často na to, aby odoslal pripojiteľný reklamný paket BLE, takže v aplikácii pre telefón máte pocit, že má dobrú odozvu. Firmvér pravdepodobne nie je príliš múdry v tom, ako je pri tejto činnosti riadené napájanie.

Mohli by sme sa pozrieť na firmvér a zistiť, či by sa to dalo zlepšiť, ale samozrejme ide o produkt s uzavretým zdrojom. Mohli by sme napísať vlastný firmvér a sprievodnú aplikáciu, čo by bolo skvelé a pravdepodobne by to bolo rozumné pre niektoré prípady použitia, ale to je pre mňa príliš veľa práce. A zatiaľ nie je žiadna záruka, že to dokážeme-procesor môže byť chránený proti čítaniu/zápisu, jednorazovo programovateľný atď.

Idea 2: Využite väčšiu batériu

Toto je môj plán A tu. Ak vec na môj gombík vydrží nie celkom dlho-dostatočne dlho, hodením väčšej batérie do nej by mala vydržať navždy.

Otázkou teda je, aké možnosti batérií máme z fyzického aj elektrického hľadiska?

V tomto prípade chcem úplne preskúmať možnosti. To znamená

1. možnosti zoznamu určujú najnižšie možné napätie batérie, keď je blízko vybitia
2. v čerstvom stave stanovte najvyššie možné napätie batérie
3. overte, či hardvér, ktorý chceme napájať, funguje v tomto rozsahu bezpečne
4. na tomto základe diskvalifikujte možnosti

Budeme sa chcieť pozrieť na katalógové listy pre každú možnosť batérie, nájsť príslušnú krivku vybitia a vybrať maximálnu hodnotu, ktorú senzor uvidí, keď je čerstvú, a minimálnu hodnotu, ktorú uvidí, keď sú batérie „vybité“. je ľubovoľný bod, ktorý získame z krivky. Pretože ide o snímač s nízkym výkonom a pravdepodobne bude spotrebovávať mikroampéry, môžeme jednoducho vybrať najpriaznivejšiu krivku v ľubovoľnom technickom liste (t.j. krivku s najnižším testovacím zaťažením).

2x alkalické AA (alebo AAA): Zdá sa to ako ideálna základná náhradná možnosť, pretože AA pracujú pri 1,5 V a 2 x 1,5 = 3. Technický list Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) nám ukazuje, že napätie čerstvého prázdneho obvodu je 1,5 a najnižšie napätie, ktoré by sme očakávali po vyčerpaní> 90% dostupnej energie. je 0,8V. Ak by sme prerušili na 1.1, bolo by to pravdepodobne tiež celkom v poriadku. To nám dáva rozsah napätia 2,2 V až 3 V pre normálnu životnosť alebo 1,6 V až 3 V pre celú životnosť.

2x NiMH AA (alebo AAA): NiMH AA sú vysoko dostupné A nabíjateľné, takže je to ideálne. Náhodná krivka vybíjania eneloopu, na ktorú sa pozerám, hovorí, že otvorený obvod 1,45 V, na 1,15 V úplne vybitý alebo 1,2 V, ak sme ochotní byť trochu uvoľnenejší. Poviem teda, že rozsah je tu asi 2,4 V až 2,9 V.

Balenie lítium -polymér 1S: V perfektnom svete by som k problému hodil ďalšie lítium. Mám veľa článkov a niekoľko vhodných nabíjačiek. A lítium znamená, že indikátor životnosti batérie bude tiež správny, však? Nie tak rýchlo. Lítiové primárne články používajú inú chémiu ako nabíjateľné a majú tiež inú krivku vybíjania. LiPos sú nominálne 3,7 V, ale skutočne sa pohybujú medzi niečím ako 4,2 V čerstvým otvoreným obvodom a až 3,6 V je slušne mŕtvy. Pomenujeme tu rozsah 3,6V-4,2V

Krok 2: Vstup

V skutočnosti môže pre takýto režim dôjsť k tomu, že v konečnom dôsledku nemusíme ísť ďalej, než otvárať dvierka batérie. Vieme, že CR2032, ktorý sa bežne používa, je 3V batéria, takže každá iná 3V batéria by mala fungovať dobre. Možno sa zlomí logika palivomeru a indikácia % výdrže batérie bude falošná, ale to asi nebude mať vplyv na výkon.

V tomto prípade máme veľa možností na kontrolu, čo znamená, že budeme musieť zistiť, aký hardvér sa pokúšame napájať a či je kompatibilný, takže sa musíme dostať dovnútra.

Pri pohľade na zadnú stranu senzora s vypnutým krytom batérie môžeme vidieť rozštiepenie plastu, takže držiak batérie je pravdepodobne vložkou, ktorá zapadne do plášťa okolo neho. Iste, ak do medzery zapichneme plochý skrutkovač a vypáčime, kus vyskočí von. Šípkami som naznačil, kde sú západky - ak páčite na týchto miestach, je menšia pravdepodobnosť, že pri slabej vložke zacvaknete plast.

Keď je doska vytiahnutá, môžeme sa pozrieť na hlavné komponenty a určiť kompatibilitu napätia.

Hneď to nevyzerá, že by existovala nejaká palubná regulácia - všetko beží priamo z napätia batérie. Pri hlavných komponentoch vidíme:

• Mikrokontrolér CC2450 BLE
• Snímač teploty/vlhkosti HTU21D
• SPI Flash

Z technického listu CC2450: 2-3,6 V, 3,9 V absolútna max

Z technického listu HTU21D: max. 1,5-3,6V

Neobťažoval som sa pozerať na blesk SPI, pretože to už podstatne obmedzuje naše možnosti. LiPo článok je okamžite vypnutý - 4,2 V pri plnom nabití usmrtí obidva tieto komponenty a 3,7 nominálnych hodnôt je na snímač vlhkosti aj tak príliš veľa. Na druhej strane, alkalické AA budú fungovať dobre, pričom 2V prerušenie na CC2450 znamená, že senzor zomrie bez toho, aby v článkoch zostalo príliš veľa života. Ďalej NiMH AA fungujú ideálne, pričom snímač sa vypne iba vtedy, ak sú skutočne mŕtvi ako dverný klinec.

Krok 3: Vytvorenie režimu

Teraz, keď vieme, aké sú naše možnosti, a čo je najdôležitejšie, ktoré nie sú, môžeme pristúpiť k skutočnému vytvoreniu režimu.

Chcel by som sa držať maximálnej opätovnej použiteľnosti. V perfektnom svete by sme vytvorili celé puzdro na batériu, na ktoré by sa senzor jednoducho zapadol. Zatiaľ pôjdeme trochu jednoduchšie.

Moja predstava o minimálne invazívnom a maximálne ľahko vykonateľnom spôsobe je použiť mŕtvy model CR2032 ako figurínu na držanie + a - vodičov na existujúcich kontaktoch.

Na výrobu kontaktov som použil medenú pásku spájkovanú do samostatného držiaka AA. Poznámka: Medzi meď a batériu použite izolačnú pásku. Aj keď je mincový článok mŕtvy, jeho skratovanie môže stále viesť k úniku a korózii. Aj keď používate medenú pásku s nevodivou izoláciou, stále môžete skončiť s skratom, o ktorom som zistil, že to bol prípad, keď sa moja batéria začala zahrievať (Mŕtva batéria, myseľ). Použil som kaptonovú pásku, ktorá je na túto úlohu ideálna.

Aby všetko držalo na svojom mieste, vyvŕtam malý otvor v pôvodnom kryte batérie a prevlečiem ním vodiče batérie do externého držiaka. Použil som dieru väčšiu, ako som pôvodne plánoval, pretože uzáver sa musí mierne otočiť, aby zapadol na miesto.

Keď už hovoríme o tom, mám po ruke iba držiak batérie 3xAAA, keď to, čo potrebujem, je 2x. Zmenil som to na 2x pridaním spájkovaného prepojovacieho drôtu medzi vzdialený koniec prvých dvoch batérií - pozrite sa na spodok tejto poslednej fotky vrátane držiaka batérie. Neodporúčam to, pretože je veľmi ťažké spájkovať kov na držiaku batérie bez roztavenia, ale dokázal som to urobiť.

Krok 4: Hotovo

Pripravené na meranie vlhkosti v skrini!