Paano Mag-hack ng isang Sensor ng Temperatura para sa Mas Mahabang Buhay ng Baterya: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang Inkbird IBS-TH1 ay isang mahusay na maliit na aparato para sa temperatura ng pag-log at halumigmig sa loob ng ilang oras o araw. Maaari itong itakda upang mag-log bawat segundo hanggang sa bawat 10 minuto, at iniuulat nito ang data sa paglipas ng Bluetooth LE sa isang android o iOS smartphone. Ang app ay napaka-solid, kahit na nawawala ang isa o dalawa pang mga advanced na tampok na nais kong makita. Sa kasamaang palad, ang pinakamalaking isyu sa sensor na ito ay ang buhay ng baterya ay SOBRANG mahirap kahit na may maximum na 10 minutong sample interval.

Dito, nais kong dalhin ka sa aking proseso ng pag-iisip sa paggawa ng isang bagay tungkol doon!

Ito ay isang medyo pangunahing tutorial na nagdedetalye ng proseso ng pag-iisip sa paligid ng isang simpleng pagbabago sa elektrisidad. Ito ay medyo simple, ngunit napupunta sa kaunting detalye tungkol sa mga spec ng baterya kung hindi mo pa ito naranasan.

Mga gamit

Ang pinakamahalaga / tanging sapilitan bit:

Inkbird IBS-TH1

Iba pang mga bagay na malamang na mapunta ako sa paggamit ng:

• Angkop na kapalit na baterya
• 3d printer
• Kondaktibong tape ng tanso
• Patay na baterya ng 2032

Hakbang 1: Pagpaplano

Ok, kaya ano ang isyu? Ang buhay ng baterya ay masama. Ano ang magagawa natin tungkol doon?

Ideya 1: Gumamit ng mas kaunting lakas

Sa isang perpektong mundo, magkakaroon ng isang setting o isang bagay na maaari nating baguhin upang simpleng magamit ang mas kaunting lakas, at magpatakbo nang mas mahaba. Alam namin na may kontrol kami sa pagitan ng sensor sampling, ngunit sa kasamaang palad hindi ito mukhang malaki ang pagkakaiba. Ang sensor ay malamang na gumising ng masyadong madalas upang magpadala ng isang nakakonekta na BLE advertising packet upang ang app ng telepono ay nararamdaman na ito ay may mahusay na pagtugon. Ang firmware ay marahil ay hindi masyadong matalino tungkol sa kung paano pinangangasiwaan ang lakas sa aktibidad na ito.

Maaari kaming tumingin sa firmware upang makita kung ito ay maaaring mapabuti, ngunit syempre ito ay isang closed source na produkto. Maaari kaming magsulat ng aming sariling firmware at kasamang app, na kung saan ay magiging cool at marahil ay makatwiran para sa ilang mga kaso ng paggamit, ngunit iyon ay masyadong maraming trabaho para sa akin. At wala pang garantiya na magagawa rin natin iyon - ang processor ay maaaring mabasa / protektado ng sulat, isang beses na mai-program, atbp.

Idea 2: Mag-tack sa isang mas malaking baterya

Ito ang aking plano A dito. Kung ang bagay ay tumatagal ng hindi sapat

Kaya ang tanong ngayon ay, anong mga pagpipilian sa baterya ang mayroon tayo, mula sa parehong pisikal at elektrikal na pananaw?

Sa kasong ito, nais kong tuklasin ang mga pagpipilian. Ibig sabihin nito

1. tukuyin ang mga posibilidad na matukoy ang pinakamababang posibleng boltahe ng baterya kapag malapit nang maalis
2. tukuyin ang pinakamataas na posibleng boltahe ng baterya kapag sariwa
3. i-verify na ang hardware na nais naming lakas ay nagpapatakbo sa saklaw na iyon nang ligtas
4. pagdiskwalipika ang mga posibilidad sa batayan na ito

Gusto naming tingnan ang mga datasheet para sa bawat pagpipilian sa baterya, hanapin ang nauugnay na curve ng paglabas, at piliin ang pareho ang maximum na halagang makikita ng sensor kapag sariwa, at ang minimum na halagang makikita nito kapag ang mga baterya ay "natapos," na ay isang di-makatwirang point na nakukuha natin upang mai-pick ang curve. Dahil ito ay isang low-power sensor at malamang na ubusin ang mga microamp, maaari lamang naming piliin ang pinaka kanais-nais na curve sa anumang datasheet (ibig sabihin ang curve na may pinakamababang load ng pagsubok).

2x Alkaline AAs (o AAAs): Mukhang isang perpektong pagpipilian ng kapalit na baseline, dahil ang mga AA ay nagpapatakbo sa 1.5V at 2x1.5 = 3. Ipinapakita sa amin ng Energizer E91 datasheet (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) na ang sariwang bukas na boltahe ng circuit ay 1.5, at ang pinakamababang boltahe na inaasahan naming makita pagkatapos maubos> 90% ng magagamit na enerhiya ay 0.8V. Kung putulin natin sa 1.1, malamang na OK din iyon. Nagbibigay iyon sa amin ng saklaw na boltahe na 2.2V hanggang 3V para sa maayos na buhay, o 1.6V hanggang 3V para sa buong buhay.

2x NiMH AAs (o AAAs): Ang mga NiMH AA ay lubos na magagamit AT rechargeable, kaya mainam iyon. Ang isang random na curve ng paglabas ng eneloop na tinitingnan ko ay nagsasabing 1.45V open circuit, sa 1.15V ganap na patay, o 1.2V kung nais naming maging medyo mas lundo. Kaya't sasabihin ko ang saklaw dito ay tungkol sa 2.4V hanggang 2.9V

Lithium Polymer 1S Pack: Sa isang perpektong mundo, magtatapon lamang ako ng isa pang lithium sa problema. Mayroon akong isang bungkos ng mga cell at ilang mga angkop na charger. At ang lithium ay nangangahulugang ang tagapagpahiwatig ng buhay ng baterya ay magiging tama din, tama? Teka muna. Ang mga pangunahing selyula ng lithium ay gumagamit ng ibang kimika kaysa sa mga rechargeable, at mayroon ding iba't ibang curve ng paglabas. Ang LiPos ay 3.7V nominal, ngunit talagang swing sa pagitan ng isang bagay tulad ng 4.2V sariwang bukas na circuit, sa 3.6V respetadong patay. Tatawagin namin ang saklaw dito 3.6V-4.2V

Hakbang 2: Pagpasok

Maaaring ito talaga ang kaso para sa isang mod na tulad nito na hindi namin huli na kailangan na pumunta sa anumang mas malayo kaysa buksan ang pintuan ng baterya. Alam namin na ang CR2032 na ginamit sa labas ng istante ay isang 3V na baterya, kaya ang anumang iba pang baterya ng 3V ay dapat na maayos. Marahil ay nasira ang lohika ng fuel gauge at ang pahiwatig ng buhay ng baterya na% ay naging bogus, ngunit malamang na hindi ito makakaapekto sa pagganap.

Sa kasong ito, mayroon kaming maraming mga pagpipilian upang suriin, na nangangahulugang kailangan naming makita kung anong hardware ang sinusubukan naming gamitin at kung ito ay katugma, kaya kailangan naming pumasok.

Sa pagtingin sa likod ng sensor na may takip ng baterya, nakikita natin ang isang paghati sa plastik, kaya't ang may hawak ng baterya ay marahil isang insert na pumapasok sa shell sa paligid nito. Sure sapat, kung dumikit kami ng isang patag na talim ng birador sa puwang at pry up, ang piraso ay lumalabas kaagad. Ipinahiwatig ko sa mga arrow kung nasaan ang mga snap - kung mahihiya ka sa mga lokasyong ito, mas malamang na mag-snap ka ng plastic kung saan mahina ang insert.

Sa labas ng board, maaari nating tingnan ang mga pangunahing bahagi at matukoy ang pagiging tugma ng boltahe.

Kaagad, hindi ito mukhang mayroong anumang regulasyon sa board - lahat ay tumatakbo nang direkta mula sa boltahe ng baterya. Para sa mga pangunahing bahagi, nakikita namin:

• CC2450 BLE Microcontroller
• HTU21D Temp / Humidity Sensor
• SPI Flash

Mula sa CC2450 datasheet: 2-3.6V, 3.9V absolute max

Mula sa HTU21D datasheet: 1.5-3.6V max

Hindi ako nag-abala sa pagtingin sa SPI flash dahil nalilimitahan na nito ang aming mga pagpipilian nang malaki. Kaagad, ang cell ng LiPo ay wala na - 4.2V na buong bayad ay iprito ang pareho ng mga sangkap na ito, at ang 3.7 nominal ay sobra para sa sensor ng kahalumigmigan pa rin. Sa kabilang banda, ang mga alkalina na AA ay gagana nang maayos, na may isang cut ng 2V sa CC2450 na nangangahulugang namatay ang sensor nang walang labis na buhay na natira sa mga selyula. Dagdag dito, ang mga NiMH AA ay gumagana nang perpekto, na ang sensor ay naka-off lamang nang sila ay talagang patay bilang isang doornail.

Hakbang 3: Paggawa ng Mod

Ngayong alam na natin kung ano ang ating mga pagpipilian, at pinaka-mahalaga, kung ano ang mga ito ay hindi, maaari tayong gumawa tungkol sa paggawa ng mod.

Nais kong manatili sa maximum na kakayahang magamit muli. Sa isang perpektong mundo, gagawa kami ng isang buong pabahay ng baterya na papasok lamang ng sensor. Sa ngayon, pupunta kami nang medyo simple.

Ang aking ideya para sa minimally invasive at maximally easy na ipatupad ay ang paggamit ng isang patay na CR2032 bilang isang dummy upang hawakan + at - humahantong sa mga mayroon nang contact.

Gumamit ako ng ilang tansong tape upang gawin ang mga contact, na-solder sa isang hiwalay na may-ari ng AA. Tandaan: Gumamit ng insulate tape sa pagitan ng tanso at baterya. Kahit na ang coin cell ay patay na, ang pagpapaikli nito ay maaari pa ring humantong sa pagtulo at kaagnasan. Kahit na gumagamit ka ng tansong tape na may di-kondaktibong pagkakabukod, maaari ka pa ring magtapos sa isang maikling nalaman ko ang kaso nang magsimula ang pag-init ng aking baterya (isang PATAY na baterya, isip). Gumamit ako ng kapton tape, na mainam para sa gawaing ito.

Upang maitaguyod ang lahat, mag-drill lamang ako ng isang maliit na butas sa orihinal na takip ng baterya, at ipasa ang mga wire ng baterya sa panlabas na may-ari. Gumamit ako ng isang butas na mas malaki kaysa sa orihinal kong binalak, dahil ang cap ay kailangang paikutin nang bahagya upang ma-lock ang lugar.

Pinag-uusapan kung saan, mayroon lamang akong may hawak na 3xAAA na baterya, kung ang kailangan ko ay isang 2x. Ginawa ko ito sa isang 2x sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang soldered jumper wire sa pagitan ng dulong bahagi ng unang dalawang batteies - tingnan ang ilalim ng huling larawan kasama ang may hawak ng baterya. Hindi ko inirerekumenda ito sapagkat napakahirap maghinang sa metal sa may hawak ng baterya nang hindi natutunaw ito, ngunit nagawa ko itong gumana.

Hakbang 4: Tapos na

Handa para sa pagsukat ng halumigmig sa kubeta!