Een temperatuursensor hacken voor een langere levensduur van de batterij - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

De Inkbird IBS-TH1 is een geweldig klein apparaatje voor het registreren van temperatuur en vochtigheid gedurende een paar uur of dagen. Het kan worden ingesteld om elke seconde tot elke 10 minuten te loggen, en het rapporteert de gegevens via Bluetooth LE aan een Android- of iOS-smartphone. De app is erg solide, hoewel er een of twee meer geavanceerde functies ontbreken die ik graag zou willen zien. Helaas is het grootste probleem met deze sensor dat de levensduur van de batterij ZEER slecht is, zelfs met dat maximale monsterinterval van 10 minuten.

Hier wil ik je meenemen in mijn denkproces om daar iets aan te doen!

Dit is een vrij eenvoudige zelfstudie waarin het denkproces rond een eenvoudige elektrische wijziging wordt beschreven. Het is vrij eenvoudig, maar gaat wat dieper in op de batterijspecificaties als je dat nog nooit eerder bent tegengekomen.

Benodigdheden

Het belangrijkste/enige verplichte bit:

Inkbird IBS-TH1

Andere dingen die ik waarschijnlijk zal gebruiken:

• Geschikte vervangende batterij
• 3D-printer
• Geleidende kopertape
• Dode 2032 batterij

Stap 1: Plannen

Oké, dus wat is het probleem? De batterijduur is slecht. Wat zouden we daaraan kunnen doen?

Idee 1: Gebruik minder stroom

In een perfecte wereld zou er een instelling of iets zijn dat we kunnen veranderen om simpelweg minder stroom te gebruiken en langer te werken. We weten dat we controle hebben over het sensorbemonsteringsinterval, maar helaas lijkt het niet veel uit te maken. De sensor wordt waarschijnlijk te vaak wakker om een aansluitbaar BLE-advertentiepakket te verzenden, zodat de telefoon-app aanvoelt alsof hij goed reageert. De firmware is waarschijnlijk gewoon niet erg slim over hoe de stroom wordt beheerd rond deze activiteit.

We zouden de firmware kunnen bekijken om te zien of dit verbeterd kan worden, maar dit is natuurlijk een closed source product. We zouden misschien onze eigen firmware en bijbehorende app kunnen schrijven, wat cool zou zijn en waarschijnlijk redelijk zou zijn voor sommige gebruikssituaties, maar dat is te veel werk voor mij. En er is nog geen garantie dat we dat zelfs kunnen doen - de processor kan beveiligd zijn tegen lezen/schrijven, eenmalig programmeerbaar, enz.

Idee 2: Pak een grotere batterij aan

Dit is mijn plan A hier. Als het ding naar mijn smaak niet lang genoeg meegaat op een knoopcel, zou een grotere batterij ervoor moeten zorgen dat het voor altijd meegaat.

Dus de vraag is nu, welke batterijopties hebben we, zowel vanuit fysiek als elektrisch oogpunt?

In dit geval wil ik de opties volledig verkennen. Dit betekent

1. lijst mogelijkheden bepalen de laagst mogelijke accuspanning bij bijna ontladen
2. bepaal vers de hoogst mogelijke accuspanning
3. controleren of de hardware die we van stroom willen voorzien veilig in dat bereik werkt
4. mogelijkheden diskwalificeren op deze basis

We willen de datasheets voor elke batterijoptie bekijken, de relevante ontlaadcurve vinden en zowel de maximale waarde die de sensor zal zien als hij vers is, als de minimumwaarde die hij zal zien wanneer de batterijen "ontladen" zijn, uitkiezen. is een willekeurig punt dat we van de curve kunnen kiezen. Aangezien dit een sensor met laag vermogen is en waarschijnlijk microampères zal verbruiken, kunnen we eenvoudig de meest gunstige curve in elke datasheet kiezen (d.w.z. de curve met de laagste testbelasting).

2x Alkaline AA's (of AAA's): Dit lijkt een ideale basislijnvervangingsoptie, aangezien AA's werken op 1,5 V en 2x1,5=3. De Energizer E91-datasheet (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) laat ons zien dat de verse nullastspanning 1,5 is, en de laagste spanning die we zouden verwachten te zien na uitputting van> 90% van de beschikbare energie bedraagt 0,8V. Als we afsnijden bij 1,1, zou dat waarschijnlijk ook best goed zijn. Dat geeft ons een spanningsbereik van 2,2 V tot 3 V voor een goede levensduur, of 1,6 V tot 3 V voor een volledige levensduur.

2x NiMH AA's (of AAA's): NiMH AA's zijn zeer beschikbaar EN oplaadbaar, dus dat is ideaal. Een willekeurige eneloop-ontladingscurve waar ik naar kijk, zegt 1,45V open circuit, tot 1,15V vrij volledig dood, of 1,2V als we bereid zijn wat meer ontspannen te zijn. Dus ik zal zeggen dat het bereik hier ongeveer 2,4 V tot 2,9 V is

Lithium Polymer 1S Pack: In een perfecte wereld zou ik gewoon nog een lithium naar het probleem gooien. Ik heb een heleboel cellen en een paar geschikte opladers. En lithium betekent dat de indicator voor de levensduur van de batterij ook correct is, toch? Niet zo snel. Lithium-primaire cellen gebruiken een andere chemie dan oplaadbare batterijen en hebben ook een andere ontlaadcurve. LiPo's zijn nominaal 3,7 V, maar schommelen echt tussen zoiets als 4,2 V vers open circuit, tot 3,6 V respectabel dood. Dus we noemen het bereik hier 3.6V-4.2V

Stap 2: Instappen

Voor een mod als deze kan het eigenlijk zo zijn dat we uiteindelijk niet verder hoeven te gaan dan het batterijklepje te openen. We weten dat de CR2032 die standaard wordt gebruikt een 3V-batterij is, dus elke andere 3V-batterij zou het prima moeten doen. Misschien breekt de logica van de brandstofmeter en wordt de indicatie van de batterijlevensduur nep, maar dat heeft waarschijnlijk geen invloed op de prestaties.

In dit geval hebben we een heleboel opties om te controleren, wat betekent dat we moeten zien welke hardware we proberen te voeden en of deze compatibel is, dus we moeten instappen.

Als we naar de achterkant van de sensor kijken met het batterijklepje eraf, zien we een spleet in het plastic, dus de batterijhouder is waarschijnlijk een inzetstuk dat in de schaal eromheen klikt. En ja hoor, als we een platte schroevendraaier in de opening steken en omhoog wrikken, springt het stuk eruit. Ik heb met pijlen aangegeven waar de snaps zijn - als je op deze locaties wrikt, heb je minder kans om plastic te breken waar het inzetstuk zwak is.

Als het bord eruit is, kunnen we naar de belangrijkste componenten kijken en de spanningscompatibiliteit bepalen.

Het lijkt er niet op dat er een regeling aan boord is - alles werkt rechtstreeks op batterijspanning. Voor hoofdcomponenten zien we:

• CC2450 BLE-microcontroller
• HTU21D Temperatuur-/vochtigheidssensor
• SPI-flitser

Uit het CC2450-gegevensblad: 2-3,6V, 3,9V absoluut max

Uit de HTU21D datasheet: 1.5-3.6V max

Ik heb niet de moeite genomen om naar de SPI-flitser te kijken, omdat dit onze opties al aanzienlijk beperkt. Meteen is de LiPo-cel leeg - 4,2 V bij volledige lading zal beide componenten braden, en 3,7 nominaal is sowieso te veel voor de vochtigheidssensor. Aan de andere kant zullen de alkaline AA's goed werken, met een 2V-uitschakeling op de CC2450, wat betekent dat de sensor sterft zonder dat er al te veel leven in de cellen achterblijft. Verder werken de NiMH AA's ideaal, waarbij de sensor pas wordt uitgeschakeld als ze echt dood zijn als een pier.

Stap 3: De mod maken

Nu we weten wat onze opties zijn, en vooral wat ze niet zijn, kunnen we de mod daadwerkelijk gaan maken.

Ik wil graag vasthouden aan maximale herbruikbaarheid. In een perfecte wereld zouden we een hele batterijbehuizing maken waar de sensor gewoon op past. Voor nu gaan we het wat eenvoudiger.

Mijn idee voor minimaal invasief en maximaal eenvoudig uit te voeren is om een dode CR2032 te gebruiken als een dummy om + en - leads op de bestaande contacten vast te houden.

Ik heb wat kopertape gebruikt om de contacten te maken, gesoldeerd aan een aparte AA-houder. Opmerking: gebruik isolatietape tussen het koper en de batterij. Zelfs als de knoopcel dood is, kan kortsluiting nog steeds leiden tot lekkage en corrosie. Zelfs als je kopertape met niet-geleidende isolatie gebruikt, kun je nog steeds een kortsluiting krijgen, waarvan ik ontdekte dat het het geval was toen mijn batterij begon op te warmen (een DODE batterij, denk eraan). Ik heb kaptontape gebruikt, wat ideaal is voor deze taak.

Om alles op zijn plaats te houden, boor ik gewoon een klein gaatje in het originele batterijklepje en steek de batterijdraden daar doorheen naar de externe houder. Ik heb een gat gebruikt dat groter is dan ik oorspronkelijk van plan was, omdat de dop iets moet draaien om op zijn plaats te vergrendelen.

Daarover gesproken, ik heb alleen een 3xAAA-batterijhouder bij de hand, terwijl ik een 2x nodig heb. Ik heb er een 2x van gemaakt door een gesoldeerde jumperdraad toe te voegen tussen het uiteinde van de eerste twee batterijen - kijk naar de onderkant van die laatste foto inclusief de batterijhouder. Ik raad dit niet aan omdat het erg moeilijk is om aan het metaal op de batterijhouder te solderen zonder het te smelten, maar ik WAS in staat om het te laten werken.

Stap 4: Klaar

Klaar voor het meten van luchtvochtigheid in de kast!