Cara Meretas Sensor Suhu untuk Masa Pakai Baterai Lebih Lama: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Inkbird IBS-TH1 adalah perangkat kecil yang hebat untuk mencatat suhu dan kelembapan selama beberapa jam atau hari. Ini dapat diatur untuk mencatat setiap detik hingga setiap 10 menit, dan melaporkan data melalui Bluetooth LE ke smartphone Android atau iOS. Aplikasi ini sangat solid, meskipun tidak ada satu atau dua fitur lanjutan yang ingin saya lihat. Sayangnya, masalah terbesar dengan sensor ini adalah masa pakai baterai SANGAT buruk bahkan dengan interval sampel maksimum 10 menit.

Di sini, saya ingin membawa Anda melalui proses pemikiran saya untuk melakukan sesuatu tentang itu!

Ini adalah tutorial yang cukup mendasar yang merinci proses pemikiran seputar modifikasi listrik sederhana. Ini cukup sederhana, tetapi masuk ke sedikit detail tentang spesifikasi baterai jika Anda belum pernah menemukannya sebelumnya.

Perlengkapan

Bit yang paling penting/hanya wajib:

Inkbird IBS-TH1

Hal-hal lain yang mungkin akan saya gunakan:

• Baterai pengganti yang sesuai
• pencetak 3D
• Pita tembaga konduktif
• Baterai 2032 mati

Langkah 1: Perencanaan

Oke, jadi apa masalahnya? Masa pakai baterai buruk. Apa yang bisa kita lakukan tentang itu?

Ide 1: Gunakan lebih sedikit daya

Di dunia yang sempurna, akan ada pengaturan atau sesuatu yang dapat kita ubah untuk hanya menggunakan lebih sedikit daya, dan beroperasi lebih lama. Kami tahu kami memiliki kendali atas interval pengambilan sampel sensor, tetapi sayangnya tampaknya tidak membuat banyak perbedaan. Sensor mungkin bangun terlalu sering untuk mengirim paket iklan BLE yang dapat dihubungkan sehingga aplikasi ponsel terasa memiliki respons yang baik. Firmware mungkin tidak terlalu pintar tentang bagaimana daya dikelola di sekitar aktivitas ini.

Kita dapat melihat firmware untuk melihat apakah ini dapat ditingkatkan, tetapi tentu saja ini adalah produk sumber tertutup. Kami mungkin bisa menulis firmware dan aplikasi pendamping kami sendiri, yang akan keren dan mungkin masuk akal untuk beberapa kasus penggunaan, tapi itu terlalu banyak pekerjaan untuk saya. Dan belum ada jaminan kami bahkan dapat melakukannya - prosesor dapat dilindungi baca/tulis, dapat diprogram satu kali, dll.

Ide 2: Gunakan baterai yang lebih besar

Ini adalah rencana A saya di sini. Jika benda itu bertahan tidak cukup lama untuk selera saya pada sel koin, melemparkan baterai yang lebih besar ke dalamnya akan membuatnya bertahan selamanya.

Jadi pertanyaannya sekarang adalah, opsi baterai apa yang kita miliki, baik dari sudut pandang fisik maupun listrik?

Dalam hal ini, saya ingin menjelajahi opsi sepenuhnya. Ini berarti

1. daftar kemungkinan menentukan tegangan baterai serendah mungkin saat hampir habis
2. tentukan tegangan baterai setinggi mungkin saat baru
3. verifikasi bahwa perangkat keras yang ingin kita nyalakan beroperasi dalam kisaran itu dengan aman
4. mendiskualifikasi kemungkinan atas dasar ini

Kami ingin melihat lembar data untuk setiap opsi baterai, menemukan kurva pengosongan yang relevan, dan memilih nilai maksimum yang akan dilihat sensor saat baru, dan nilai minimum yang akan dilihat saat baterai "dikosongkan", yang mana adalah titik sewenang-wenang kita bisa memilih dari kurva. Karena ini adalah sensor berdaya rendah dan kemungkinan akan mengkonsumsi microamps, kita dapat dengan mudah memilih kurva yang paling disukai di lembar data apa pun (yaitu kurva dengan beban uji terendah).

2x Alkaline AA (atau AAA): Ini sepertinya pilihan penggantian dasar yang ideal, karena AA beroperasi pada 1.5V dan 2x1.5=3. Lembar data Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) menunjukkan kepada kita bahwa tegangan rangkaian terbuka baru adalah 1,5, dan tegangan terendah yang akan kita lihat setelah menghabiskan >90% energi yang tersedia adalah 0.8V. Jika kita memotong pada 1.1, itu mungkin juga cukup baik. Itu memberi kita rentang tegangan 2.2V hingga 3V untuk masa pakai yang baik, atau 1.6V hingga 3V untuk masa pakai penuh.

2x NiMH AA (atau AAA): NiMH AA sangat tersedia DAN dapat diisi ulang, jadi itu ideal. Kurva pelepasan eneloop acak yang saya lihat mengatakan sirkuit terbuka 1,45V, hingga 1,15V cukup mati sepenuhnya, atau 1,2V jika kita ingin sedikit lebih santai. Jadi saya akan mengatakan kisaran di sini adalah sekitar 2.4V hingga 2.9V

Paket Lithium Polymer 1S: Di dunia yang sempurna, saya baru saja melemparkan lithium lain ke masalahnya. Saya punya banyak sel dan beberapa pengisi daya yang sesuai. Dan lithium berarti indikator masa pakai baterai akan benar juga, kan? Tidak begitu cepat. Sel primer lithium menggunakan bahan kimia yang berbeda dari isi ulang, dan memiliki kurva debit yang berbeda juga. LiPos adalah nominal 3.7V, tetapi benar-benar berayun antara sesuatu seperti sirkuit terbuka baru 4.2V, hingga 3.6V mati dengan terhormat. Jadi kami akan menyebut kisaran di sini 3.6V-4.2V

Langkah 2: Masuk

Mungkin sebenarnya untuk mod seperti ini kita pada akhirnya tidak perlu melangkah lebih jauh dari membuka pintu baterai. Kita tahu CR2032 yang digunakan dari rak adalah baterai 3V, jadi baterai 3V lainnya akan baik-baik saja. Mungkin logika pengukur bahan bakar rusak dan % indikasi masa pakai baterai menjadi palsu, tetapi itu mungkin tidak akan memengaruhi kinerja.

Dalam hal ini, kami memiliki banyak opsi untuk diperiksa, yang berarti kami perlu melihat perangkat keras apa yang kami coba gunakan dan apakah itu kompatibel, jadi kami harus masuk.

Melihat bagian belakang sensor dengan penutup baterai terbuka, kita dapat melihat plastik terbelah, jadi dudukan baterai mungkin merupakan sisipan yang terpasang pada cangkang di sekitarnya. Benar saja, jika kita menancapkan obeng pipih di celah dan mencongkelnya, potongannya akan langsung keluar. Saya telah menunjukkan dengan panah di mana kancing berada - jika Anda mencongkel di lokasi ini, Anda cenderung tidak akan mematahkan plastik di tempat sisipannya lemah.

Dengan keluarnya papan, kita dapat melihat komponen utama dan menentukan kompatibilitas tegangan.

Langsung saja, sepertinya tidak ada regulasi on-board - semuanya berjalan langsung dari tegangan baterai. Untuk komponen utama, kita melihat:

• Mikrokontroler CC2450 BLE
• Sensor Suhu / Kelembaban HTU21D
• Flash SPI

Dari lembar data CC2450: 2-3,6V, maks absolut 3,9V

Dari lembar data HTU21D: Maks 1.5-3.6V

Saya tidak repot-repot melihat flash SPI karena ini sudah membatasi pilihan kami secara substansial. Segera, sel LiPo keluar - 4.2V dengan muatan penuh akan menggoreng kedua komponen ini, dan nominal 3,7 terlalu banyak untuk sensor kelembaban. Di sisi lain, AA alkali akan bekerja dengan baik, dengan pemutusan 2V pada CC2450 yang berarti sensor mati tanpa terlalu banyak kehidupan yang tersisa di dalam sel. Lebih lanjut, AA NiMH bekerja secara ideal, dengan sensor mati hanya setelah mereka benar-benar mati sebagai paku pintu.

Langkah 3: Membuat Mod

Sekarang kita tahu apa pilihan kita, dan yang paling penting, apa yang bukan, kita bisa benar-benar membuat mod.

Saya ingin tetap menggunakan reusability maksimum. Di dunia yang sempurna, kami akan membuat seluruh wadah baterai yang hanya dipasangi sensor. Untuk saat ini, kita akan sedikit lebih sederhana.

Ide saya untuk minimal invasif dan maksimal mudah dieksekusi adalah dengan menggunakan CR2032 mati sebagai boneka untuk menahan + dan - mengarah pada kontak yang ada.

Saya menggunakan beberapa pita tembaga untuk membuat kontak, disolder ke dudukan AA terpisah. Catatan: Gunakan pita isolasi antara tembaga dan baterai. Bahkan jika sel koin mati, korslet masih dapat menyebabkan kebocoran dan korosi. Bahkan jika Anda menggunakan pita tembaga dengan insulasi non-konduktif, Anda mungkin masih akan berakhir dengan hubungan pendek yang saya temukan adalah kasus ketika baterai saya mulai memanas (baterai MATI, pikiran). Saya telah menggunakan pita kapton, yang ideal untuk tugas ini.

Untuk menahan semuanya di tempatnya, saya hanya akan mengebor lubang kecil di penutup baterai asli, dan meneruskan kabel baterai melalui itu ke dudukan eksternal. Saya menggunakan lubang yang lebih besar dari yang saya rencanakan, karena tutupnya perlu diputar sedikit untuk mengunci di tempatnya.

Omong-omong, saya hanya memiliki dudukan baterai 3xAAA, padahal yang saya butuhkan adalah 2x. Saya telah membuatnya menjadi 2x dengan menambahkan kabel jumper yang disolder di antara ujung terjauh dari dua baterai pertama - lihat bagian bawah foto terakhir termasuk dudukan baterai. Saya tidak merekomendasikan ini karena sangat sulit untuk menyolder logam pada dudukan baterai tanpa melelehkannya, tetapi saya dapat membuatnya bekerja.

Langkah 4: Selesai

Siap mengukur kelembapan di lemari!