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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

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

Evo, želim vas provesti kroz moj 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 baterije ako na to nikada prije niste naišli.

Supplies

Najvažniji/jedini obavezni bit:

Inkbird IBS-TH1

Druge stvari koje ću vjerovatno završiti:

• Odgovarajuća zamjenska baterija
• 3D štampač
• Vodljiva bakrena traka
• Baterija prazna 2032

Korak 1: Planiranje

U redu, u čemu je problem? Trajanje baterije je loše. Šta 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 vjerovatno prečesto budi da bi poslao BLE reklamni paket koji se može povezati tako da se u aplikaciji za telefon čini da ima dobar odziv. Firmver vjerovatno jednostavno nije pametan u pogledu načina na koji se snagom upravlja oko ove aktivnosti.

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

Ideja 2: Uključite veću bateriju

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

Dakle, pitanje je sada, koje mogućnosti baterije imamo, sa fizičkog i električnog stanovišta?

U ovom slučaju želim u potpunosti istražiti mogućnosti. Ovo znači

1. mogućnosti liste određuju 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. diskvalificiraju mogućnosti na ovoj osnovi

Htjet ćemo pogledati tehničke listove za svaku opciju baterije, pronaći odgovarajuću krivulju pražnjenja i odabrati i najveću vrijednost koju će senzor vidjeti kad je svježa, i minimalnu vrijednost koju će vidjeti kada se baterije "isprazne", što je proizvoljna tačka koju dobijamo da biramo krivu. Budući da je ovo senzor male snage i da će vjerojatno trošiti mikropojačala, jednostavno možemo odabrati najpovoljniju krivulju u bilo kojoj tablici podataka (tj. Krivulju s najmanjim testnim opterećenjem).

2x alkalni AA (ili AAA): Ovo izgleda 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 pređemo na 1,1, to bi vjerovatno 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 visoko dostupni i mogu se puniti, pa je to idealno. Slučajna krivulja pražnjenja eneloopa koju gledam kaže otvoreno kolo od 1,45 V, do 1,15 V potpuno mrtvo, 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 gomilu ćelija i nekoliko odgovarajućih punjača. A litijum znači da će i indikator trajanja baterije biti tačan, zar ne? Ne tako brzo. Litijeve primarne ćelije koriste drugačiju kemiju od punjivih, a imaju i drugačiju krivulju pražnjenja. LiPos su nominalni 3.7V, ali se zaista kreću između nečega poput 4.2V svježeg otvorenog kruga, do 3.6V respektivno mrtvih. Stoga ćemo ovdje nazvati raspon 3.6V-4.2V

Korak 2: Ulazak

Možda je to zaista slučaj za ovakav mod da na kraju 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 postotka baterije postane lažan, ali to vjerovatno 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 stražnji dio senzora s isključenim 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 gde se nalaze šnale - ako štrcate na ovim mestima, manja je verovatnoća da ćete puknuti plastiku tamo gde je umetak slab.

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

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

• Mikrokontroler CC2450 BLE
• HTU21D Senzor temperature/vlažnosti
• SPI Flash

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

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

Nisam se trudio gledati SPI flash jer to već značajno ograničava naše mogućnosti. LiPo ćelija je odmah isključena - 4,2 V pri punom punjenju 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 ćelijama. Nadalje, NiMH AA -i rade idealno, sa senzorom koji se isključuje tek kad su stvarno mrtvi.

Korak 3: Izrada Mod

Sada kada znamo koje su naše mogućnosti, i što je najvažnije, koje nisu, možemo krenuti u pravljenje samog moda.

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

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 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 je bio slučaj kada se moja baterija počela zagrijavati (MRLJA baterija, pazite). Koristio sam kapton traku koja je idealna za ovaj zadatak.

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

Kad smo već kod toga, pri ruci imam samo držač baterije 3xAAA, kada mi je potrebno 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 na metal na držaču baterije, a da se ne istopi, ali uspio sam to učiniti.

Korak 4: Završeno

Spremni za mjerenje vlažnosti u ormaru!