Hur man hackar en temperatursensor för längre batteritid: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Inkbird IBS-TH1 är en bra liten enhet för att logga temperatur och luftfuktighet under några timmar eller dagar. Den kan ställas in för att logga varje sekund upp till var 10: e minut, och den rapporterar data via Bluetooth LE till en Android- eller iOS -smartphone. Appen är väldigt solid, även om den saknar en eller två avancerade funktioner som jag skulle vilja se. Tyvärr är det största problemet med den här sensorn att batteritiden är MYCKET dålig även med det maximala 10 minuters provintervallet.

Här vill jag ta dig igenom min tankeprocess om att göra något åt det!

Detta är en ganska grundläggande handledning som beskriver tankeprocessen kring en enkel elektrisk modifiering. Det är ganska enkelt, men går in på lite detaljer om batterispecifikationer om du aldrig har stött på det förut.

Tillbehör

Den viktigaste/enda obligatoriska biten:

Inkbird IBS-TH1

Andra saker som jag förmodligen kommer att använda:

• Lämpligt ersättningsbatteri
• 3d skrivare
• Ledande koppartejp
• Dött 2032 batteri

Steg 1: Planering

Ok, så vad är problemet? Batteritiden är dålig. Vad kan vi göra åt det?

Idé 1: Använd mindre ström

I en perfekt värld skulle det finnas en inställning eller något vi kan ändra för att helt enkelt använda mindre ström och arbeta längre. Vi vet att vi har kontroll över sensorns samplingsintervall, men tyvärr verkar det inte göra någon större skillnad. Sensorn vaknar förmodligen för ofta för att skicka ett anslutningsbart BLE -annonspaket så att telefonappen känns som att den har bra respons. Firmware är förmodligen inte särskilt smart om hur strömmen hanteras kring denna aktivitet.

Vi kan titta på firmware för att se om detta kan förbättras, men det är naturligtvis en sluten källprodukt. Vi kan kanske skriva vår egen firmware och följeslagarapp, vilket skulle vara coolt och förmodligen skulle vara rimligt för vissa användningsfall, men det är för mycket arbete för mig. Och det finns ingen garanti ännu, vi kan till och med göra det-processorn kan vara läs-/skrivskyddad, engångsprogrammerbar etc.

Idé 2: Kläm på ett större batteri

Detta är min plan A här. Om saken inte räcker tillräckligt länge för min smak på en myntcell, bör det vara för evigt att kasta ett större batteri på den.

Så frågan är nu, vilka batterialternativ har vi, både ur fysisk och elektrisk synvinkel?

I det här fallet vill jag utforska alternativen fullt ut. Detta betyder

1. listmöjligheter avgör den lägsta möjliga batterispänningen när den är nära urladdad
2. bestäm den högsta möjliga batterispänningen när den är färsk
3. verifiera att hårdvaran vi vill driva fungerar inom det området säkert
4. diskvalificera möjligheter på denna grund

Vi vill titta på datablad för varje batterialternativ, hitta den relevanta urladdningskurvan och plocka ut både det maximala värdet som sensorn kommer att se när det är friskt, och det lägsta värdet det kommer att se när batterierna "laddas ur", vilket är en godtycklig punkt vi får plocka av kurvan. Eftersom detta är en lågeffektsensor och sannolikt kommer att förbruka mikroampare kan vi helt enkelt välja den mest gynnsamma kurvan i alla datablad (dvs. kurvan med lägst testbelastning).

2x alkaliska AA: er (AAA): Detta verkar vara ett idealiskt utbytesalternativ, eftersom AA: er fungerar med 1,5V och 2x1,5 = 3. Energizer E91 -databladet (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) visar oss att den nya öppna kretsspänningen är 1,5 och den lägsta spänning som vi förväntar oss att se efter att ha tömt> 90% av tillgänglig energi är 0,8V. Om vi stängde av vid 1.1 skulle det förmodligen också vara ganska OK. Det ger oss ett spänningsintervall på 2,2V till 3V för okej liv, eller 1,6V till 3V för hela livslängden.

2x NiMH AA (eller AAA): NiMH AA är mycket tillgängliga OCH laddningsbara, så det är perfekt. En slumpmässig urladdningskurva jag tittar på säger 1,45V öppen krets, till 1,15V helt helt död, eller 1,2V om vi är villiga att vara lite mer avslappnade. Så jag säger att intervallet här är ungefär 2,4V till 2,9V

Litiumpolymer 1S -paket: I en perfekt värld skulle jag bara kasta ytterligare ett litium på problemet. Jag har ett gäng celler och några lämpliga laddare. Och litium betyder att batteriets livslängd också kommer att vara korrekt, eller hur? Inte så snabbt. Litium primära celler använder en annan kemi än laddningsbara, och har också en annan urladdningskurva. LiPos är 3,7V nominella, men svänger verkligen mellan något som 4,2V färsk öppen krets, till 3,6V respektabelt död. Så vi kallar intervallet här 3,6V-4,2V

Steg 2: Komma in

Det kan faktiskt vara så för en sån här mod att vi i slutändan inte behöver gå längre än att öppna batteriluckan. Vi vet att CR2032 som används på hyllan är ett 3V -batteri, så alla andra 3V -batterier borde fungera bra. Kanske går bränslemätarens logik sönder och indikationen på % batterilivslängd blir falsk, men det påverkar förmodligen inte prestandan.

I det här fallet har vi en massa alternativ att kontrollera, vilket betyder att vi måste se vilken hårdvara vi försöker driva och om det är kompatibelt, så vi måste komma in.

Om vi tittar på baksidan av sensorn med batteriluckan avstängd kan vi se en delning i plasten, så batterihållaren är förmodligen en insats som snäpper fast i skalet runt den. Visst, om vi stoppar en platt skruvmejsel i springan och bockar upp, dyker biten direkt ut. Jag har indikerat med pilar var snäppet är - om du bockar på dessa platser är det mindre sannolikt att du knäpper plast där insatsen är svag.

Med kortet ute kan vi titta på huvudkomponenterna och bestämma spänningskompatibilitet.

Det ser inte ut som om det finns någon inbyggd reglering - allt går direkt från batterispänning. För huvudkomponenter ser vi:

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

Från CC2450-databladet: 2-3,6V, 3,9V absolut max

Från HTU21D-datablad: 1,5-3,6V max

Jag brydde mig inte om att titta på SPI -blixten eftersom detta redan begränsar våra alternativ väsentligt. Genast är LiPo -cellen slut - 4,2 V vid full laddning steker båda dessa komponenter, och 3,7 nominella är för mycket för fuktsensorn ändå. Å andra sidan fungerar de alkaliska AA: erna bra, med en 2V -avstängning på CC2450 vilket betyder att sensorn dör utan för mycket liv kvar i cellerna. Vidare fungerar NiMH AA: er perfekt, med sensorn som stängs av först när de verkligen är döda som en dörrnagel.

Steg 3: Gör mod

Nu när vi vet vad våra alternativ är, och viktigast av allt, vad de inte är, kan vi gå om att faktiskt göra moden.

Jag vill hålla fast vid maximal återanvändbarhet. I en perfekt värld skulle vi göra ett helt batterihus som sensorn bara sitter på. För tillfället går vi lite enklare.

Min idé för minimalt invasiv och maximalt enkel att utföra är att använda en död CR2032 som en dummy för att hålla + och - leads på befintliga kontakter.

Jag använde lite koppartejp för att göra kontakterna, lödda till en separat AA -hållare. Obs: Använd isoleringstejp mellan koppar och batteri. Även om myntcellen är död kan kortslutning fortfarande leda till läckage och korrosion. Även om du använder koppartejp med icke-ledande isolering kan du fortfarande sluta med en kort som jag fick reda på var fallet när mitt batteri började värma upp (ett DÖD batteri, tänk). Jag har använt kaptontejp, vilket är perfekt för den här uppgiften.

För att hålla allt på plats ska jag bara borra ett litet hål i det ursprungliga batterilocket och föra batterikablarna genom det till den yttre hållaren. Jag använde ett hål som var större än jag ursprungligen planerade, eftersom locket måste rotera något för att låsa på plats.

På tal om det så har jag bara en 3xAAA batterihållare till hands, när det jag behöver är en 2x. Jag har gjort det till en 2x genom att lägga till en löd jumper wire mellan bortre änden av de två första batterierna - se längst ner på det sista fotot inklusive batterihållaren. Jag rekommenderar inte detta eftersom det är mycket svårt att lödas till metallen på batterihållaren utan att smälta det, men jag VAR att få det att fungera.

Steg 4: Avslutad

Redo för mätning av luftfuktighet i garderoben!