Com piratejar un sensor de temperatura per durar més la bateria: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

El Inkbird IBS-TH1 és un petit petit dispositiu per registrar temperatura i humitat durant poques hores o dies. Es pot configurar per registrar cada segon fins cada 10 minuts i informa de les dades mitjançant Bluetooth LE a un telèfon intel·ligent Android o iOS. L’aplicació és molt sòlida, tot i que li falten una o dues funcions més avançades que m’agradaria veure. Malauradament, el problema més important d’aquest sensor és que la durada de la bateria és MOLT deficient, fins i tot amb un interval màxim de 10 minuts de mostra.

Aquí, vull fer-vos arribar el meu procés de pensament per fer alguna cosa al respecte.

Aquest és un tutorial força bàsic que detalla el procés de pensament al voltant d’una simple modificació elèctrica. És bastant senzill, però entra en una mica de detall sobre les especificacions de la bateria si mai no l’heu trobat.

Subministraments

El bit obligatori més important / únic:

Inkbird IBS-TH1

Altres coses que probablement acabaré utilitzant:

• Bateria de recanvi adequada
• Impressora 3D
• Cinta de coure conductora
• Bateria 2032 morta

Pas 1: planificació

D’acord, doncs, quin és el problema? La vida de la bateria és dolenta. Què en podríem fer?

Idea 1: utilitzeu menys energia

En un món perfecte, hi hauria una configuració o alguna cosa que podem canviar per simplement utilitzar menys energia i funcionar més temps. Sabem que tenim control sobre l’interval de mostreig del sensor, però, malauradament, no sembla que faci una gran diferència. Probablement el sensor es desperti massa sovint per enviar un paquet publicitari BLE connectable de manera que l’aplicació del telèfon tingui una bona capacitat de resposta. El firmware probablement no sigui molt intel·ligent sobre com es gestiona l’energia en aquesta activitat.

Podríem fer una ullada al firmware per veure si es podria millorar, però, per descomptat, es tracta d’un producte de font tancada. Potser podríem escriure la nostra pròpia aplicació complementària i de microprogramari, que seria genial i probablement seria raonable per a alguns casos d’ús, però per a mi és massa feina. I encara no hi ha cap garantia, fins i tot ho podem fer: el processador podria estar protegit contra lectura i escriptura, programable una sola vegada, etc.

Idea 2: agafeu una bateria més gran

Aquest és el meu pla A aquí. Si la cosa dura bastant poc per al meu gust en una cèl·lula de moneda, tirar-hi una bateria més gran hauria de durar per sempre.

Per tant, la pregunta ara és: quines opcions de bateria tenim, tant des del punt de vista físic com elèctric?

En aquest cas, vull explorar completament les opcions. Això vol dir

1. les possibilitats de la llista determinen el voltatge de bateria més baix possible a prop de descarregada
2. determinar la tensió de la bateria més alta possible quan estigui nova
3. comproveu que el maquinari que volem alimentar funcioni en aquest rang de manera segura
4. desqualifiqueu les possibilitats sobre aquesta base

Voldrem consultar els fulls de dades de cada opció de bateria, trobar la corba de descàrrega corresponent i seleccionar tant el valor màxim que veurà el sensor quan estigui fresc, com el valor mínim que veurà quan les bateries estiguin "descarregades", que és un punt arbitrari que podem treure de la corba. Com que es tracta d’un sensor de baixa potència i que probablement consumirà microamps, simplement podem escollir la corba més favorable en qualsevol full de dades (és a dir, la corba amb la càrrega de prova més baixa).

2x AA alcalins (o AAA): sembla una opció de substitució de línia de base ideal, ja que els AA funcionen a 1,5 V i 2x1,5 = 3. El full de dades d’Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) ens mostra que el voltatge nou del circuit obert és 1,5 i el voltatge més baix que esperaríem veure després d’esgotar> el 90% de l’energia disponible és de 0,8V. Si talléssim a 1.1, probablement també estaria força bé. Això ens proporciona un rang de voltatge de 2,2V a 3V per a una vida útil o de 1,6V a 3V per a una vida útil completa.

2x AA NiMH (o AAA): els AA NiMH estan molt disponibles i es poden recarregar, de manera que és ideal. Una corba de descàrrega eneloop aleatòria que estic veient diu que hi ha un circuit obert d’1,45 V, a 1,15 V força mort o 1,2 V si estem disposats a estar una mica més relaxats. Així que diré que el rang aquí és d’uns 2,4 V a 2,9 V

Paquet 1S de polímer de liti: en un món perfecte, només llençaria un altre liti al problema. Tinc un munt de cel·les i uns quants carregadors adequats. I el liti significa que l’indicador de vida de la bateria també serà correcte, oi? No molt ràpid. Les cèl·lules primàries de liti utilitzen una química diferent de les recarregables i també tenen una corba de descàrrega diferent. Els LiPos són de 3,7 V nominals, però realment oscil·len entre un circuit obert recent de 4,2 V, fins a 3,6 V morts respectablement. Per tant, anomenarem el rang aquí de 3,6 V a 4,2 V

Pas 2: entrar

En realitat, pot ser el cas d’una modificació com aquesta que finalment no necessitem anar més enllà d’obrir la porta de la bateria. Sabem que el CR2032 que s’utilitza fora del prestatge és una bateria de 3V, de manera que qualsevol altra bateria de 3V hauria de funcionar bé. Potser la lògica de l'indicador de combustible es trenca i la indicació del% de vida de la bateria es fa falsa, però probablement això no afectarà el rendiment.

En aquest cas, tenim un munt d’opcions per comprovar, el que significa que haurem de veure quin maquinari intentem alimentar i, si és compatible, haurem d’entrar.

Si observem la part posterior del sensor amb la tapa de la bateria oberta, podem veure una divisió al plàstic, de manera que el suport de la bateria és probablement una inserció que s’adapta a la carcassa que l’envolta. Efectivament, si enganxem un tornavís de fulla plana a la bretxa i aixecem la palanca, la peça surt a la vista. He indicat amb fletxes on es troben els ajustaments; si palpeu en aquests llocs, és menys probable que enganxeu plàstic quan la inserció és feble.

Amb la placa fora, podem examinar els components principals i determinar la compatibilitat del voltatge.

De seguida, no sembla que hi hagi cap regulació a bord: tot funciona directament des del voltatge de la bateria. Per als components principals, veiem:

• Microcontrolador CC2450 BLE
• Sensor de temperatura / humitat HTU21D
• SPI Flash

De la fitxa tècnica CC2450: 2-3,6 V, màx. Absolut de 3,9 V

Del full de dades HTU21D: 1,5-3,6V màx

No em vaig molestar a mirar el flash SPI, ja que això ja limita substancialment les nostres opcions. De seguida, la cèl·lula LiPo està fora: 4,2 V a plena càrrega fregiran tots dos components, i 3,7 nominal és massa per al sensor d’humitat. D'altra banda, els AA alcalins funcionaran bé, amb un tall de 2 V a la CC2450, cosa que significa que el sensor mor sense que hi hagi massa vida a les cel·les. A més, els AA de NiMH funcionen de manera ideal, amb el sensor apagat només quan estan morts com a porta.

Pas 3: realització del Mod

Ara que sabem quines són les nostres opcions i, el que és més important, quines no són, podem fer realment la modificació.

M’agradaria quedar-me amb la màxima reutilització. En un món perfecte, crearíem tota una carcassa de la bateria a la qual només s’inclou el sensor. De moment, anirem una mica més senzills.

La meva idea de mínimament invasiva i mínimament fàcil d’executar és utilitzar un CR2032 mort com a maniquí per contenir contactes + i - en els contactes existents.

Vaig fer servir una mica de cinta de coure per fer els contactes, soldats amb un altre suport AA. Nota: feu servir cinta aïllant entre el coure i la bateria. Fins i tot si la cèl·lula de la moneda està morta, el curtcircuit pot provocar fuites i corrosió. Fins i tot si utilitzeu cinta de coure amb aïllament no conductor, és possible que pugueu acabar amb un curt que vaig descobrir que era el cas quan la bateria va començar a escalfar-se (una bateria MORT, tingueu en compte). He utilitzat cinta kapton, que és ideal per a aquesta tasca.

Per mantenir-ho tot al seu lloc, només faré un petit forat a la tapa de la bateria original i passaré els cables de la bateria al suport extern. He utilitzat un forat més gran del que tenia previst inicialment, ja que la tapa ha de girar lleugerament per bloquejar-la al seu lloc.

Parlant d’això, només tinc a mà un suport de bateria 3xAAA, quan el que necessito és un 2x. L’he convertit en 2x afegint un cable de pont soldat entre l’extrem de les dues primeres battesies: mireu la part inferior de la darrera foto, inclòs el suport de la bateria. No ho recomano perquè és molt difícil soldar amb el metall del suport de la bateria sense fondre-ho, però he estat capaç de fer-lo funcionar.

Pas 4: acabat

A punt per mesurar la humitat a l’armari!