Sådan hackes en temperatursensor til længere batterilevetid: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Inkbird IBS-TH1 er en fantastisk lille enhed til registrering af temperatur og fugtighed over et par timer eller dage. Det kan indstilles til at logge hvert sekund op til hvert 10. minut, og det rapporterer dataene over Bluetooth LE til en Android- eller iOS -smartphone. Appen er meget solid, selvom den mangler en eller to mere avancerede funktioner, jeg gerne vil se. Desværre er det største problem med denne sensor, at batterilevetiden er MEGET dårlig, selv med det maksimale prøveinterval på 10 minutter.

Her vil jeg tage dig igennem min tankeproces om at gøre noget ved det!

Dette er en temmelig grundlæggende vejledning, der beskriver tankeprocessen omkring en simpel elektrisk ændring. Det er ret simpelt, men går lidt i detaljer om batterispecifikationer, hvis du aldrig har stødt på det før.

Forbrugsvarer

Den vigtigste/eneste obligatoriske bit:

Inkbird IBS-TH1

Andre ting, jeg sandsynligvis vil ende med at bruge:

• Passende udskiftningsbatteri
• 3D printer
• Ledende kobberbånd
• Dødt 2032 batteri

Trin 1: Planlægning

Ok, så hvad er problemet? Batterilevetiden er dårlig. Hvad kunne vi gøre ved det?

Idé 1: Brug mindre strøm

I en perfekt verden ville der være en indstilling eller noget, vi kan ændre for blot at bruge mindre strøm og operere længere. Vi ved, at vi har kontrol over sensorprøveintervallet, men det ser desværre ikke ud til at gøre den store forskel. Sensoren vågner sandsynligvis for ofte til at sende en BLE -annoncepakke, der kan tilsluttes, så telefonappen føles som om den har god lydhørhed. Firmwaren er nok bare ikke særlig smart om, hvordan strøm styres omkring denne aktivitet.

Vi kunne kigge på firmwaren for at se, om dette kunne forbedres, men selvfølgelig er dette et lukket kildeprodukt. Vi kunne måske skrive vores egen firmware og ledsagerapp, hvilket ville være fedt og sandsynligvis ville være rimeligt i nogle brugssager, men det er for meget arbejde for mig. Og der er ingen garanti endnu, vi kan endda gøre det-processoren kan være læse-/skrivebeskyttet, engangsprogrammerbar osv.

Idé 2: Klæb på et større batteri

Dette er min plan A her. Hvis tingen ikke er ret lang nok til min smag på en møntcelle, skal det nok holde for evigt at kaste et større batteri efter det.

Så spørgsmålet er nu, hvilke batterimuligheder vi har, både fysisk og elektrisk?

I dette tilfælde vil jeg undersøge mulighederne fuldt ud. Det betyder

1. liste muligheder bestemmer den lavest mulige batterispænding når den er tæt på afladet
2. bestemme den højest mulige batterispænding, når den er frisk
3. kontrollere, at den hardware, vi ønsker at drive, fungerer sikkert i dette område
4. diskvalificere muligheder på dette grundlag

Vi vil se på datablade for hver batterimulighed, finde den relevante afladningskurve og vælge både den maksimale værdi, sensoren vil se, når den er frisk, og den mindste værdi, den vil se, når batterierne "aflades", hvilket er et vilkårligt punkt, vi får plukket kurven ud. Da dette er en sensor med lav effekt og sandsynligvis vil forbruge mikroampere, kan vi simpelthen vælge den mest fordelagtige kurve i et hvilket som helst datablad (dvs. kurven med laveste testbelastning).

2x alkaliske AA'er (eller AAA'er): Dette virker som en ideel baseline -udskiftningsmulighed, da AA'er fungerer ved 1,5V og 2x1,5 = 3. Energizer E91 -databladet (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) viser os, at den friske åbne kredsløbsspænding er 1,5, og den laveste spænding, vi ville forvente at se efter at have brugt op> 90% af tilgængelig energi er 0,8V. Hvis vi afbrød 1.1, ville det nok også være ganske ok. Det giver os et spændingsområde på 2,2V til 3V for okay liv eller 1,6V til 3V for fuld levetid.

2x NiMH AA'er (eller AAA'er): NiMH AA'er er meget tilgængelige OG genopladelige, så det er ideelt. En tilfældig eneloop -udladningskurve, jeg kigger på, siger 1.45V åbent kredsløb, til 1.15V ganske helt dødt eller 1.2V, hvis vi er villige til at være lidt mere afslappede. Så jeg vil sige, at intervallet her er omkring 2,4V til 2,9V

Litiumpolymer 1S -pakke: I en perfekt verden ville jeg bare kaste endnu en lithium på problemet. Jeg har en masse celler og et par passende opladere. Og litium betyder, at batteriets levetidsindikator også vil være korrekt, ikke sandt? Ikke så hurtigt. Lithium primære celler bruger en anden kemi end genopladelige og har også en anden udladningskurve. LiPos er 3,7V nominelle, men svinger virkelig mellem noget som 4,2V frisk åbent kredsløb til 3,6V respektabelt død. Så vi kalder området her 3,6V-4,2V

Trin 2: Kom ind

Det kan faktisk være tilfældet for en mod som denne, at vi i sidste ende ikke behøver at gå længere end at åbne batteridøren. Vi ved, at CR2032, der bruges på hylden, er et 3V -batteri, så ethvert andet 3V -batteri burde klare sig fint. Måske bryder brændstofmålerens logik, og indikationen på % batterilevetid bliver falsk, men det påvirker sandsynligvis ikke ydeevnen.

I dette tilfælde har vi en masse muligheder at kontrollere, hvilket betyder, at vi skal se, hvilken hardware vi forsøger at drive, og hvis det er kompatibelt, så vi skal komme ind.

Ser vi på bagsiden af sensoren med batteridækslet slukket, kan vi se en splittelse i plasten, så batteriholderen er sandsynligvis en indsats, der klikker ind i skallen omkring den. Nok, hvis vi stikker en flad skruetrækker i mellemrummet og lirker op, springer stykket lige ud. Jeg har angivet med pile, hvor snapsene er - hvis du lirker på disse steder, er det mindre sandsynligt, at du snapper plastik, hvor indsatsen er svag.

Med tavlen ude kan vi se på de vigtigste komponenter og bestemme spændingskompatibilitet.

Umiddelbart ser det ikke ud til, at der er nogen indbygget regulering - alt kører direkte fra batterispænding. For hovedkomponenter ser vi:

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

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

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

Jeg gider ikke kigge på SPI -flashen, da dette allerede begrænser vores muligheder betydeligt. Med det samme er LiPo -cellen ude - 4,2 V ved fuld opladning vil stege begge disse komponenter, og 3,7 nominel er alligevel for meget for fugtighedsføleren. På den anden side fungerer de alkaliske AA'er i orden, med en 2V cutoff på CC2450, hvilket betyder, at sensoren dør uden for meget liv tilbage i cellerne. Ydermere fungerer NiMH AA'erne ideelt, idet sensoren først slukker, når de virkelig er døde som dørnegl.

Trin 3: Gør mod

Nu hvor vi ved, hvad vores muligheder er, og vigtigst af alt, hvad de ikke er, kan vi faktisk gå i gang med at lave modet.

Jeg vil gerne holde fast i maksimal genanvendelighed. I en perfekt verden ville vi lave et helt batterihus, som sensoren bare sidder fast på. For nu går vi lidt enklere.

Min idé til minimalt invasiv og maksimalt let at udføre er at bruge en død CR2032 som en dummy til at holde + og - leads på de eksisterende kontakter.

Jeg brugte noget kobberbånd til at lave kontakterne, loddet til en separat AA -holder. Bemærk: Brug isoleringstape mellem kobber og batteri. Selvom møntcellen er død, kan kortslutning stadig føre til lækage og korrosion. Selvom du bruger kobberbånd med ikke-ledende isolering, kan du stadig ende med en kortslutning, som jeg fandt ud af var tilfældet, da mit batteri begyndte at varme op (et DØD batteri, sind). Jeg har brugt kapton tape, som er ideel til denne opgave.

For at holde alt på plads, skal jeg bare bore et lille hul i det originale batteridæksel og føre batteriets ledninger igennem det til den eksterne holder. Jeg brugte et hul større end jeg oprindeligt havde planlagt, da hætten skal rotere lidt for at låse på plads.

Apropos det, så har jeg kun en 3xAAA batteriholder ved hånden, når jeg har brug for en 2x. Jeg har gjort det til en 2x ved at tilføje en loddet jumper wire mellem den yderste ende af de to første batteies - se nederst på det sidste foto inklusive batteriholderen. Jeg anbefaler ikke dette, fordi det er meget svært at lodde til metallet på batteriholderen uden at smelte det, men jeg VAR i stand til at få det til at fungere.

Trin 4: Færdig

Klar til at måle luftfugtighed i skabet!