Jak hackovat teplotní senzor pro delší životnost baterie: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Inkbird IBS-TH1 je skvělé malé zařízení pro zaznamenávání teploty a vlhkosti po dobu několika hodin nebo dnů. Lze jej nastavit tak, aby zaznamenával každou sekundu až každých 10 minut, a hlásí data přes Bluetooth LE do smartphonu Android nebo iOS. Aplikace je velmi solidní, i když chybí jedna nebo dvě pokročilejší funkce, které bych rád viděl. Bohužel největším problémem tohoto senzoru je, že životnost baterie je VELMI špatná i při maximálním intervalu 10 minut vzorkování.

Tady vás chci provést svým myšlenkovým procesem, jak s tím něco udělat!

Toto je docela základní návod podrobně popisující myšlenkový proces kolem jednoduché elektrické úpravy. Je to docela jednoduché, ale jde do podrobností o specifikacích baterie, pokud jste se s tím nikdy předtím nesetkali.

Zásoby

Nejdůležitější/pouze povinný bit:

Inkbird IBS-TH1

Další věci, které pravděpodobně nakonec použiji:

• Vhodná náhradní baterie
• 3D tiskárna
• Vodivá měděná páska
• Vybitá baterie 2032

Krok 1: Plánování

Dobře, tak v čem je problém? Životnost baterie je špatná. Co bychom s tím mohli dělat?

Idea 1: Použijte méně energie

V dokonalém světě by existovalo nastavení nebo něco, co můžeme změnit, abychom jednoduše používali méně energie a fungovali déle. Víme, že máme kontrolu nad intervalem vzorkování senzoru, ale bohužel se nezdá, že by to mělo velký rozdíl. Senzor se pravděpodobně probouzí příliš často na to, aby odeslal připojitelný reklamní paket BLE, takže aplikace pro telefon má pocit, že má dobrou odezvu. Firmware pravděpodobně není příliš chytrý ohledně toho, jak je kolem této činnosti spravováno napájení.

Mohli bychom se podívat na firmware, abychom zjistili, zda by to šlo zlepšit, ale samozřejmě se jedná o produkt s uzavřeným zdrojovým kódem. Možná bychom mohli napsat vlastní firmware a doprovodnou aplikaci, což by bylo skvělé a pravděpodobně by to bylo rozumné pro některé případy použití, ale to je pro mě příliš práce. A ještě není žádná záruka, že to dokonce dokážeme-procesor může být chráněn proti čtení/zápisu, jednorázově programovatelný atd.

Idea 2: Využijte větší baterii

Tady je můj plán A. Pokud ta věc na můj vkus na knoflíkové baterii vydrží ne-dost dlouho-dost, hodit na ni větší baterii by mělo vydržet věčně.

Otázkou tedy nyní je, jaké možnosti baterií máme z fyzického i elektrického hlediska?

V tomto případě chci plně prozkoumat možnosti. To znamená

1. možnosti seznamu určují nejnižší možné napětí baterie, když je blízko vybití
2. v čerstvém stavu určete nejvyšší možné napětí baterie
3. ověřte, že hardware, který chceme napájet, funguje v daném rozsahu bezpečně
4. na tomto základě diskvalifikujte možnosti

Budeme se chtít podívat na listy pro každou možnost baterie, najít příslušnou křivku vybití a vybrat jak maximální hodnotu, kterou senzor uvidí, když je čerstvá, tak minimální hodnotu, kterou uvidí, když jsou baterie „vybité“, což je libovolný bod, který získáme z křivky. Protože se jedná o snímač s nízkým výkonem a pravděpodobně spotřebovává mikroampéry, můžeme jednoduše vybrat nejpříznivější křivku v libovolném datovém listu (tj. Křivku s nejnižším testovacím zatížením).

2x alkalické AA (nebo AAA): Toto se jeví jako ideální základní alternativa, protože AA pracují při 1,5 V a 2 x 1,5 = 3. Datový list Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) nám ukazuje, že napětí čerstvého otevřeného obvodu je 1,5 a nejnižší napětí, které bychom očekávali po vyčerpání> 90% dostupné energie je 0,8V. Pokud bychom přerušili na 1,1, bylo by to pravděpodobně také v pořádku. To nám dává rozsah napětí 2,2 V až 3 V pro dobrou životnost nebo 1,6 V až 3 V pro plnou životnost.

2x NiMH AA (nebo AAA): NiMH AA jsou vysoce dostupné a dobíjecí, takže je to ideální. Náhodná křivka vybíjení eneloopu, na kterou se dívám, říká 1,45 V otevřený obvod, na 1,15 V zcela plně mrtvý, nebo 1,2 V, pokud jsme ochotni být trochu uvolněnější. Řeknu tedy, že rozsah je zde asi 2,4 V až 2,9 V.

Balíček Lithium Polymer 1S: V dokonalém světě bych na problém hodil další lithium. Mám spoustu článků a několik vhodných nabíječek. A lithium znamená, že indikátor životnosti baterie bude také správný, že? Ne tak rychle. Lithiové primární články používají jinou chemii než dobíjecí a mají také jinou křivku výboje. LiPos jsou nominální 3,7 V, ale skutečně se pohybují mezi něčím jako 4,2 V čerstvým otevřeným obvodem, až 3,6 V slušně mrtvým. Nazveme zde rozsah 3,6V-4,2V

Krok 2: Vstupte dovnitř

Ve skutečnosti to může být případ takového režimu, že nakonec nemusíme jít dál, než otevírat dvířka baterie. Víme, že CR2032 používaný mimo regál je 3V baterie, takže jakákoli jiná 3V baterie by měla fungovat dobře. Logika palivoměru se možná rozbije a indikace % výdrže baterie začne být falešná, ale to pravděpodobně neovlivní výkon.

V tomto případě máme spoustu možností ke kontrole, což znamená, že budeme muset zjistit, jaký hardware se pokoušíme napájet a jestli je kompatibilní, takže se budeme muset dostat dovnitř.

Při pohledu na zadní část senzoru s vypnutým krytem baterie můžeme vidět rozdělení v plastu, takže držák baterie je pravděpodobně vložka, která zapadne do pláště kolem něj. Jistě, pokud do mezery zapíchneme plochý šroubovák a vypáčíme, kus vyskočí. Šipkami jsem naznačil, kde jsou úchytky - pokud páčíte na těchto místech, je méně pravděpodobné, že ucpete plast, kde je vložka slabá.

Když je deska venku, můžeme se podívat na hlavní součásti a určit kompatibilitu napětí.

Hned to nevypadá, že by existovala nějaká palubní regulace - vše běží přímo z napětí baterie. U hlavních komponent vidíme:

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

Z datového listu CC2450: 2-3,6 V, 3,9 V absolutní max

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

Neobtěžoval jsem se dívat na SPI flash, protože to již podstatně omezuje naše možnosti. Okamžitě je LiPo článek mimo - 4,2 V při plném nabití smaží obě tyto komponenty a 3,7 nominálních hodnot je pro senzor vlhkosti stejně příliš. Na druhou stranu, alkalické AA budou fungovat dobře, s 2V přerušením na CC2450, což znamená, že senzor zemře, aniž by v článcích zůstalo příliš mnoho života. Kromě toho NiMH AA fungují ideálně, přičemž senzor se vypne pouze tehdy, když jsou opravdu mrtví jako dveře.

Krok 3: Vytvoření režimu

Nyní, když víme, jaké jsou naše možnosti, a co je nejdůležitější, co nejsou, můžeme se pustit do samotného vytváření režimu.

Chtěl bych zůstat u maximální znovupoužitelnosti. V dokonalém světě bychom vytvořili celé pouzdro na baterii, na které se senzor jednoduše zasune. Prozatím půjdeme trochu jednodušeji.

Můj nápad pro minimálně invazivní a maximálně snadno proveditelné je použít mrtvý CR2032 jako atrapu pro držení + a - svodů na stávajících kontaktech.

Na výrobu kontaktů jsem použil měděnou pásku připájenou k samostatnému držáku AA. Poznámka: Mezi mědí a baterií použijte izolační pásku. I když je knoflíkový článek mrtvý, jeho zkratování může stále vést k úniku a korozi. Dokonce i když používáte měděnou pásku s nevodivou izolací, můžete stále skončit zkratem, který jsem zjistil, že to byl případ, kdy se moje baterie začala zahřívat (DEAD baterie, mysl). Použil jsem kaptonovou pásku, která je pro tento úkol ideální.

Abych udržel vše na svém místě, vyvrtám malý otvor v původním krytu baterie a protáhnu jím vodiče baterie k externímu držáku. Použil jsem otvor větší, než jsem původně plánoval, protože víčko se musí mírně otočit, aby zapadlo na místo.

Když už mluvíme o tom, mám po ruce pouze držák baterie 3xAAA, když to, co potřebuji, je 2x. Udělal jsem to na 2x přidáním pájeného propojovacího drátu mezi vzdálený konec prvních dvou baterií - podívejte se na spodní část poslední fotografie včetně držáku baterie. Nedoporučuji to, protože je velmi obtížné připájet kov na držáku baterie bez jeho roztavení, ale MOHL jsem to zprovoznit.

Krok 4: Hotovo

Připraveno k měření vlhkosti ve skříni!