Kako hakirati temperaturni senzor za dulji vijek trajanja baterije: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Inkbird IBS-TH1 izvrstan je mali uređaj za bilježenje temperature i vlažnosti tijekom nekoliko sati ili dana. Može se postaviti za bilježenje svake sekunde do svakih 10 minuta, a podatke putem Bluetooth LE prenosi na Android ili iOS pametni telefon. Aplikacija je vrlo solidna, iako nedostaje jedna ili dvije napredne značajke koje bih volio vidjeti. Nažalost, najveći problem s ovim senzorom je što je vijek trajanja baterije jako loš čak i uz taj maksimalni interval od 10 minuta uzorkovanja.

Evo, želim vas provesti kroz svoj proces razmišljanja o tome da učinite nešto po tom pitanju!

Ovo je prilično osnovni vodič koji detaljno opisuje proces razmišljanja o jednostavnoj električnoj modifikaciji. Prilično je jednostavno, ali ide u detalje o specifikacijama baterija ako na to dosad niste naišli.

Pribor

Najvažniji/jedini obvezni bit:

Inkbird IBS-TH1

Ostale stvari koje ću vjerojatno završiti:

• Odgovarajuća zamjenska baterija
• 3D pisač
• Vodljiva bakrena traka
• Prazna baterija 2032

Korak 1: Planiranje

Ok, pa u čemu je problem? Trajanje baterije je loše. Što bismo mogli učiniti po tom pitanju?

Ideja 1: Koristite manje energije

U savršenom svijetu postojala bi postavka ili nešto što bismo mogli promijeniti kako bismo jednostavno koristili manje energije i radili duže. Znamo da imamo kontrolu nad intervalom uzorkovanja senzora, ali nažalost čini se da nema velike razlike. Senzor se vjerojatno prečesto budi da bi poslao BLE oglasni paket koji se može povezati tako da se u aplikaciji telefona čini kao da ima dobar odaziv. Firmver vjerojatno nije baš pametan u pogledu načina na koji se snagom upravlja oko ove aktivnosti.

Mogli bismo pogledati firmver kako bismo vidjeli može li se to poboljšati, ali naravno ovo je proizvod zatvorenog koda. Možda bismo mogli napisati vlastiti firmware i popratnu aplikaciju, što bi bilo super i vjerojatno bi bilo razumno za neke slučajeve uporabe, ali to je za mene previše posla. A nema jamstva da to čak možemo i učiniti-procesor bi mogao biti zaštićen od čitanja/pisanja, jednokratno programiran itd.

Ideja 2: Priključite veću bateriju

Ovo je moj plan A ovdje. Ako stvar traje ne baš dovoljno dugo za moj ukus na novčanici, bacanjem veće baterije na nju trebala bi trajati zauvijek.

Dakle, pitanje je sada, koje mogućnosti baterije imamo, s fizičkog i električnog stajališta?

U ovom slučaju želim u potpunosti istražiti mogućnosti. To znači

1. Popis mogućnosti određuje najmanji mogući napon baterije kada je blizu pražnjenja
2. odrediti najveći mogući napon baterije dok je svjež
3. provjerite radi li hardver koji želimo napajati radi u tom rasponu sigurno
4. diskvalificirati mogućnosti na temelju toga

Htjet ćemo pogledati podatkovne tablice za svaku opciju baterije, pronaći relevantnu krivulju pražnjenja i odabrati i najveću vrijednost koju će osjetnik vidjeti kad je svježa, i minimalnu vrijednost koju će vidjeti kada se baterije "isprazne", što je proizvoljna točka koju moramo izvući s krivulje. Budući da je riječ o senzoru male snage i vjerojatno će trošiti mikropojačala, jednostavno možemo odabrati najpovoljniju krivulju u bilo kojem podatkovnom listu (tj. Krivulju s najmanjim testnim opterećenjem).

2x alkalni AA (ili AAA): Ovo se čini kao idealna osnovna zamjena, budući da AA rade na 1,5 V i 2x1,5 = 3. Tehnički list Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) pokazuje nam da je napon svježeg otvorenog kruga 1,5, a najniži napon koji bismo očekivali nakon iscrpljivanja> 90% dostupne energije je 0,8V. Ako prekinemo na 1,1, to bi vjerojatno bilo i sasvim u redu. To nam daje raspon napona od 2,2 V do 3 V za ispravan život ili 1,6 V do 3 V za puni vijek trajanja.

2x NiMH AA (ili AAA): NiMH AA su vrlo dostupni I mogu se puniti, pa je to idealno. Slučajna krivulja pražnjenja eneloopa koju gledam kaže 1,45 V otvoreni krug, do 1,15 V sasvim mrtvih, ili 1,2 V ako smo voljni biti malo opušteniji. Pa ću reći da je ovdje raspon oko 2,4V do 2,9V

Paket litij -polimer 1S: U savršenom svijetu, samo bih bacio još jedan litij na problem. Imam hrpu ćelija i nekoliko prikladnih punjača. A litij znači da će i pokazatelj trajanja baterije biti točan, zar ne? Ne tako brzo. Litijeve primarne ćelije koriste drugačiju kemiju od punjivih, a imaju i drugačiju krivulju pražnjenja. LiPos su nominalni 3,7 V, ali stvarno se kreću između nečeg poput svježeg otvorenog kruga od 4,2 V, do 3,6 V značajno mrtvih. Stoga ćemo ovdje nazvati raspon 3.6V-4.2V

Korak 2: Ulazak

Možda se zapravo radi o ovakvom modu da u konačnici ne moramo ići dalje od otvaranja vrata baterije. Znamo da je CR2032 koji se koristi s police 3V baterija, pa bi svaka druga 3V baterija trebala biti sasvim u redu. Možda se logika mjerača goriva pokvari i indikator % trajanja baterije postane lažan, ali to vjerojatno neće utjecati na performanse.

U ovom slučaju imamo hrpu opcija za provjeru, što znači da ćemo morati vidjeti koji hardver pokušavamo napajati i je li kompatibilan, pa ćemo morati ući.

Gledajući stražnju stranu senzora s skinutim poklopcem baterije, možemo vidjeti rascjep u plastici, pa je držač baterije vjerojatno umetak koji se uvlači u ljusku oko sebe. Naravno, ako zabijemo odvijač s ravnim nožem u otvor i podignemo ga, komad će iskočiti. Strelicama sam naznačio gdje se nalaze zatvarači - ako prskate na tim mjestima, manja je vjerojatnost da ćete puknuti plastiku tamo gdje je umetak slab.

Kad je ploča van, možemo pogledati glavne komponente i utvrditi kompatibilnost napona.

Odmah, ne izgleda kao da postoji bilo kakva regulacija na vozilu - sve radi izravno iz napona baterije. Za glavne komponente vidimo:

• Mikrokontroler CC2450 BLE
• HTU21D osjetnik temperature/vlage
• SPI Flash

Iz podatkovnog lista CC2450: 2-3,6 V, 3,9 V apsolutno maks

Iz podatkovne tablice HTU21D: 1,5-3,6 V max

Nisam se trudio gledati SPI bljeskalicu jer to već značajno ograničava naše mogućnosti. LiPo ćelija je odmah isključena - 4,2 V pri punom naboju ispržit će obje komponente, a nominalnih 3,7 je ionako previše za senzor vlage. S druge strane, alkalni AA -i će raditi dobro, s prekidom od 2 V na CC2450 što znači da senzor umire bez previše života u stanicama. Nadalje, NiMH AA -i rade idealno, s time da se senzor isključuje tek kad su stvarno mrtvi.

Korak 3: Izrada Mod

Sada kada znamo koje su nam mogućnosti, i što je najvažnije, koje nisu, možemo krenuti u stvaranje mod.

Htio bih se držati maksimalne mogućnosti ponovne upotrebe. U savršenom svijetu, napravili bismo cijelo kućište baterije na koje senzor samo ulazi. Za sada ćemo ići malo jednostavnije.

Moja ideja za minimalno invazivno i maksimalno jednostavno izvođenje je korištenje mrtvog CR2032 kao lutke za držanje + i - vodiča na postojećim kontaktima.

Koristio sam neku bakrenu traku za uspostavljanje kontakata, lemljen na zasebnom AA držaču. Napomena: Koristite izolacijsku traku između bakra i baterije. Čak i ako je ćelija novčića mrtva, kratki spoj još uvijek može dovesti do curenja i korozije. Čak i ako koristite bakrenu traku s neprovodljivom izolacijom, možda ćete ipak dobiti kratki spoj za koji sam otkrio da se dogodio kada se moja baterija počela zagrijavati (UMRIJETA baterija, pazite). Koristio sam kapton traku koja je idealna za ovaj zadatak.

Kako bih sve držao na mjestu, samo ću izbušiti malu rupu u originalnom poklopcu baterije i kroz nju provući žice baterije do vanjskog držača. Koristio sam rupu veću nego što sam prvotno planirao, budući da se poklopac mora lagano okretati da se učvrsti.

Kad smo već kod toga, pri ruci imam samo držač baterije 3xAAA, kad mi treba 2x. Pretvorio sam se u 2x dodavanjem lemljene žice kratkospojnika između krajnjeg kraja prve dvije baterije - pogledajte dno zadnje fotografije uključujući držač baterije. Ne preporučujem ovo jer je vrlo teško lemiti u metal na držaču baterije, a da se ne otopi, ali sam ga uspio natjerati da radi.

Korak 4: Završeno

Spremni za mjerenje vlažnosti u ormaru!