Hvordan hacke en temperatursensor for lengre batterilevetid: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Inkbird IBS-TH1 er en flott liten enhet for registrering av temperatur og fuktighet i løpet av noen timer eller dager. Den kan settes til å logge hvert sekund opptil hvert 10. minutt, og den rapporterer dataene over Bluetooth LE til en Android- eller iOS -smarttelefon. Appen er veldig solid, selv om den mangler en eller to flere avanserte funksjoner jeg vil se. Dessverre er det største problemet med denne sensoren at batterilevetiden er VELDIG dårlig, selv med det maksimale 10 minutters prøveintervallet.

Her vil jeg ta deg gjennom tankeprosessen min om å gjøre noe med det!

Dette er en ganske grunnleggende opplæring som beskriver tankeprosessen rundt en enkel elektrisk modifikasjon. Det er ganske enkelt, men går litt i detalj om batterispesifikasjoner hvis du aldri har støtt på det før.

Rekvisita

Den viktigste/eneste obligatoriske biten:

Inkbird IBS-TH1

Andre ting jeg sannsynligvis vil ende opp med å bruke:

• Passende erstatningsbatteri
• 3D -skriver
• Ledende kobberbånd
• Dødt batteri fra 2032

Trinn 1: Planlegging

Ok, så hva er problemet? Batterilevetiden er dårlig. Hva kan vi gjøre med det?

Ide 1: Bruk mindre strøm

I en perfekt verden ville det være en setting eller noe vi kan endre for å bare bruke mindre strøm og operere lenger. Vi vet at vi har kontroll over sensorens samplingsintervall, men dessverre ser det ikke ut til å gjøre noen stor forskjell. Sensoren våkner sannsynligvis for ofte til å sende en BLE -annonsepakke som kan kobles til, slik at telefonappen føles som om den har god respons. Fastvaren er sannsynligvis ikke veldig smart om hvordan strøm styres rundt denne aktiviteten.

Vi kan se på fastvaren for å se om dette kan forbedres, men dette er selvfølgelig et lukket kildeprodukt. Vi kan kanskje skrive vår egen fastvare og ledsager -app, noe som ville være kult og sannsynligvis ville være rimelig for noen brukstilfeller, men det er for mye arbeid for meg. Og det er ingen garanti enda kan vi gjøre det-prosessoren kan være lese-/skrivebeskyttet, engangsprogrammerbar, etc.

Idé 2: Klem på et større batteri

Dette er min plan A her. Hvis tingen ikke varer ganske lenge nok for min smak på en myntcelle, bør det kaste et større batteri på det for alltid.

Så spørsmålet er nå, hvilke batterialternativer vi har, både fysisk og elektrisk?

I dette tilfellet vil jeg utforske alternativer fullt ut. Dette betyr

1. listemuligheter bestemmer lavest mulig batterispenning når den er nær utladet
2. bestemme høyest mulig batterispenning når den er fersk
3. bekreft at maskinvaren vi ønsker å drive fungerer trygt i dette området
4. diskvalifisere muligheter på dette grunnlaget

Vi vil se på datablad for hvert batterialternativ, finne den relevante utladningskurven og velge både maksimalverdien sensoren vil se når den er fersk, og minimumsverdien den vil se når batteriene er "utladet", som er et vilkårlig poeng vi får plukke av kurven. Siden dette er en sensor med lav effekt og sannsynligvis vil bruke mikroampere, kan vi ganske enkelt velge den mest gunstige kurven i et hvilket som helst datablad (dvs. kurven med lavest testbelastning).

2x alkaliske AA -er (eller AAA -er): Dette virker som et ideelt utskiftingsalternativ for baseline, siden AA -er opererer ved 1,5V og 2x1,5 = 3. Energizer E91 -databladet (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) viser oss at den friske åpne kretsspenningen er 1,5, og den laveste spenningen vi forventer å se etter å ha tømt> 90% av tilgjengelig energi er 0,8V. Hvis vi kuttet av på 1.1, ville det sannsynligvis også vært ganske greit. Det gir oss et spenningsområde på 2,2V til 3V for godt liv, eller 1,6V til 3V for hele levetiden.

2x NiMH AA (eller AAA): NiMH AA er svært tilgjengelige OG oppladbare, så det er ideelt. En tilfeldig eneloop -utladningskurve jeg ser på sier 1,45V åpen krets, til 1,15V ganske helt død, eller 1,2V hvis vi er villige til å være litt mer avslappet. Så jeg vil si at området her er omtrent 2,4V til 2,9V

Litium Polymer 1S Pack: I en perfekt verden ville jeg bare kaste nok et litium på problemet. Jeg har en haug med celler og noen passende ladere. Og litium betyr at batterilevetidsindikatoren også vil være korrekt, ikke sant? Ikke så fort. Litium primærceller bruker en annen kjemi enn oppladbare, og har også en annen utladningskurve. LiPos er 3,7V nominelle, men svinger virkelig mellom noe som 4,2V frisk åpen krets, til 3,6V respektabelt død. Så vi kaller området her 3,6V-4,2V

Trinn 2: Komme inn

Det kan faktisk være tilfelle for en mod som denne at vi til slutt ikke trenger å gå lenger enn å åpne batteridøren. Vi vet at CR2032 som brukes på hyllen er et 3V batteri, så alle andre 3V batterier burde gjøre det helt fint. Kanskje brenner drivstoffmåleren og loggen på % batterilevetid blir falsk, men det påvirker sannsynligvis ikke ytelsen.

I dette tilfellet har vi en rekke alternativer å sjekke, noe som betyr at vi må se hvilken maskinvare vi prøver å drive, og om den er kompatibel, så vi må komme inn.

Når vi ser på baksiden av sensoren med batteridekselet av, kan vi se en splittelse i plasten, så batteriholderen er sannsynligvis en innsats som klikker inn i skallet rundt den. Visst, hvis vi stikker en flat skrutrekker i gapet og lirker opp, brikker stykket rett ut. Jeg har angitt med piler hvor snapsene er - hvis du lirker på disse stedene, er det mindre sannsynlig at du klikker plast der innsatsen er svak.

Med brettet ute kan vi se på hovedkomponentene og bestemme spenningskompatibilitet.

Umiddelbart ser det ikke ut som om det er noen regulering ombord - alt går direkte fra batterispenning. For hovedkomponenter ser vi:

• CC2450 BLE mikrokontroller
• HTU21D Temp/Fuktighetssensor
• SPI Flash

Fra CC2450-databladet: 2-3,6V, 3,9V absolutt maks

Fra databladet HTU21D: maks. 1,5-3,6V

Jeg gadd ikke se på SPI -blitsen siden dette allerede begrenser våre alternativer betydelig. Med en gang er LiPo -cellen ute - 4,2V ved full lading vil steke begge disse komponentene, og 3,7 nominell er uansett for mye for fuktighetssensoren. På den annen side vil de alkaliske AA -ene fungere bra, med en 2V cutoff på CC2450, noe som betyr at sensoren dør uten for mye liv igjen i cellene. Videre fungerer NiMH AA -er ideelt, med sensoren slått av bare når de virkelig er døde som en dørnagel.

Trinn 3: Gjør Mod

Nå som vi vet hva alternativene våre er, og viktigst, hva de ikke er, kan vi gå om å lage moden.

Jeg vil gjerne holde meg til maksimal gjenbruk. I en perfekt verden ville vi lage et helt batterihus som sensoren bare sitter på. For nå går vi litt enklere.

Min idé om minimalt invasiv og maksimalt enkel å utføre er å bruke en død CR2032 som en dummy for å holde + og - leads på de eksisterende kontaktene.

Jeg brukte litt kobberbånd til å lage kontaktene, loddet til en separat AA -holder. Merk: Bruk isolasjonstape mellom kobberet og batteriet. Selv om myntcellen er død, kan kortslutning fortsatt føre til lekkasje og korrosjon. Selv om du bruker kobberbånd med ikke-ledende isolasjon, kan du fortsatt ende opp med en kortslutning som jeg fant ut var tilfelle da batteriet begynte å varme opp (et DØDT batteri, tankene). Jeg har brukt kapton tape, som er ideell for denne oppgaven.

For å holde alt på plass, skal jeg bare bore et lite hull i det originale batteridekselet, og føre batteriledningene gjennom det til den eksterne holderen. Jeg brukte et hull større enn jeg opprinnelig hadde planlagt, siden hetten må rotere litt for å låse seg på plass.

Apropos det, jeg har bare en 3xAAA batteriholder for hånden, når det jeg trenger er en 2x. Jeg har gjort det til en 2x ved å legge til en loddet jumper wire mellom ytterenden av de to første batteiene - se nederst på det siste bildet inkludert batteriholderen. Jeg anbefaler ikke dette fordi det er veldig vanskelig å lodde til metallet på batteriholderen uten å smelte det, men jeg VAR i stand til å få det til å fungere.

Trinn 4: Ferdig

Klar for å måle fuktighet i skapet!