Πώς να χαράξετε έναν αισθητήρα θερμοκρασίας για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μπαταρίας: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Το Inkbird IBS-TH1 είναι μια εξαιρετική μικρή συσκευή για καταγραφή θερμοκρασίας και υγρασίας σε λίγες ώρες ή ημέρες. Μπορεί να ρυθμιστεί να καταγράφεται κάθε δευτερόλεπτο έως κάθε 10 λεπτά και αναφέρει τα δεδομένα μέσω Bluetooth LE σε smartphone Android ή iOS. Η εφαρμογή είναι πολύ σταθερή, αν και λείπει μία ή δύο πιο προηγμένες δυνατότητες που θα ήθελα να δω. Δυστυχώς, το μεγαλύτερο πρόβλημα με αυτόν τον αισθητήρα είναι ότι η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι ΠΟΛΥ κακή ακόμη και με το μέγιστο διάστημα δείγματος 10 λεπτών.

Εδώ, θέλω να σας καθοδηγήσω στη διαδικασία σκέψης μου για να κάνω κάτι γι 'αυτό!

Αυτό είναι ένα αρκετά βασικό σεμινάριο που περιγράφει λεπτομερώς τη διαδικασία σκέψης γύρω από μια απλή ηλεκτρική τροποποίηση. Είναι αρκετά απλό, αλλά αναλύει λίγο τις προδιαγραφές της μπαταρίας εάν δεν το έχετε συναντήσει ποτέ στο παρελθόν.

Προμήθειες

Το πιο σημαντικό/μόνο υποχρεωτικό bit:

Inkbird IBS-TH1

Άλλα πράγματα που μάλλον θα καταλήξω να χρησιμοποιήσω:

• Κατάλληλη ανταλλακτική μπαταρία
• Τρισδιάστατος εκτυπωτής
• Αγώγιμη ταινία χαλκού
• Νεκρή μπαταρία 2032

Βήμα 1: Προγραμματισμός

Εντάξει, ποιο είναι το θέμα; Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι κακή. Τι θα μπορούσαμε να κάνουμε για αυτό;

Ιδέα 1: Χρησιμοποιήστε λιγότερη ενέργεια

Σε έναν τέλειο κόσμο, θα υπήρχε μια ρύθμιση ή κάτι που μπορούμε να αλλάξουμε για να χρησιμοποιήσουμε απλώς λιγότερη ενέργεια και να λειτουργήσουμε περισσότερο. Γνωρίζουμε ότι έχουμε τον έλεγχο του διαστήματος δειγματοληψίας του αισθητήρα, αλλά δυστυχώς δεν φαίνεται να κάνει μεγάλη διαφορά. Ο αισθητήρας πιθανότατα ξυπνάει πολύ συχνά για να στείλει ένα συνδετικό πακέτο διαφημίσεων BLE, έτσι ώστε η εφαρμογή του τηλεφώνου να φαίνεται ότι έχει καλή απόκριση. Το υλικολογισμικό μάλλον δεν είναι πολύ έξυπνο για το πώς διαχειρίζεται η ισχύς γύρω από αυτήν τη δραστηριότητα.

Θα μπορούσαμε να ρίξουμε μια ματιά στο υλικολογισμικό για να δούμε αν θα μπορούσε να βελτιωθεί, αλλά φυσικά αυτό είναι ένα προϊόν κλειστού κώδικα. Θα μπορούσαμε ίσως να γράψουμε τη δική μας υλικολογισμική και συνοδευτική εφαρμογή, η οποία θα ήταν ωραία και πιθανότατα θα ήταν λογική για ορισμένες περιπτώσεις χρήσης, αλλά αυτό είναι πάρα πολύ δουλειά για μένα. Και δεν υπάρχει καμία εγγύηση ακόμα ότι μπορούμε να το κάνουμε-ο επεξεργαστής θα μπορούσε να προστατεύεται από ανάγνωση/εγγραφή, εφάπαξ προγραμματιζόμενο κλπ.

Ιδέα 2: Προσθέστε μεγαλύτερη μπαταρία

Αυτό είναι το σχέδιο Α μου εδώ. Εάν το πράγμα δεν διαρκεί αρκετά για το γούστο μου σε ένα κελί νομίσματος, το να ρίξω μια μεγαλύτερη μπαταρία θα πρέπει να το κρατήσει για πάντα.

Το ερώτημα λοιπόν τώρα είναι, τι επιλογές μπαταρίας έχουμε, τόσο από φυσική όσο και από ηλεκτρική άποψη;

Σε αυτήν την περίπτωση, θέλω να διερευνήσω πλήρως τις επιλογές. Αυτό σημαίνει

1. Οι δυνατότητες λίστας καθορίζουν τη χαμηλότερη δυνατή τάση μπαταρίας όταν είναι κοντά στην εκφόρτιση
2. προσδιορίστε την υψηλότερη δυνατή τάση μπαταρίας όταν είναι φρέσκο
3. βεβαιωθείτε ότι το υλικό που θέλουμε να τροφοδοτηθεί λειτουργεί με ασφάλεια σε αυτό το εύρος
4. αποκλείουν τις δυνατότητες σε αυτή τη βάση

Θα θέλουμε να εξετάσουμε τα φύλλα δεδομένων για κάθε επιλογή μπαταρίας, να βρούμε τη σχετική καμπύλη εκφόρτισης και να επιλέξουμε τόσο τη μέγιστη τιμή που θα δει ο αισθητήρας όταν είναι φρέσκος όσο και την ελάχιστη τιμή που θα δει όταν οι μπαταρίες "αποφορτιστούν". είναι ένα αυθαίρετο σημείο που παίρνουμε για να ξεφύγουμε από την καμπύλη. Δεδομένου ότι πρόκειται για αισθητήρα χαμηλής ισχύος και πιθανότατα θα καταναλώσει μικροαμπέρ, μπορούμε απλά να επιλέξουμε την πιο ευνοϊκή καμπύλη σε οποιοδήποτε φύλλο δεδομένων (δηλαδή την καμπύλη με το χαμηλότερο φορτίο δοκιμής).

2x Αλκαλικά ΑΑ (ή ΑΑΑ): Αυτό φαίνεται σαν μια ιδανική βασική επιλογή αντικατάστασης, αφού τα ΑΑ λειτουργούν σε 1,5V και 2x1,5 = 3. Το φύλλο δεδομένων Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) μας δείχνει ότι η τάση του ανοιχτού κυκλώματος είναι 1,5 και η χαμηλότερη τάση που θα περιμέναμε να εξαντλήσουμε> 90% της διαθέσιμης ενέργειας είναι 0,8V. Αν σταματήσουμε στο 1.1, αυτό θα ήταν πιθανότατα εντάξει, επίσης. Αυτό μας δίνει εύρος τάσης 2,2V έως 3V για εντάξει ζωή ή 1,6V έως 3V για πλήρη ζωή.

2x NiMH AAs (ή AAAs): Τα NiMH AAs είναι πολύ διαθέσιμα ΚΑΙ επαναφορτιζόμενα, οπότε αυτό είναι ιδανικό. Μια τυχαία καμπύλη εκφόρτισης eneloop που κοιτάζω λέει ανοιχτό κύκλωμα 1.45V, έως 1.15V εντελώς νεκρό, ή 1.2V αν είμαστε πρόθυμοι να είμαστε λίγο πιο χαλαροί. Θα πω λοιπόν ότι η εμβέλεια εδώ είναι περίπου 2,4V έως 2,9V

Πολυμερές λιθίου 1S Πακέτο: Σε έναν τέλειο κόσμο, θα έριχνα άλλο ένα λίθιο στο πρόβλημα. Έχω μια δέσμη κυψελών και μερικούς κατάλληλους φορτιστές. Και το λίθιο σημαίνει ότι η ένδειξη διάρκειας ζωής της μπαταρίας θα είναι επίσης σωστή, σωστά; Οχι τόσο γρήγορα. Τα κύρια κύτταρα λιθίου χρησιμοποιούν διαφορετική χημεία από τα επαναφορτιζόμενα και έχουν επίσης διαφορετική καμπύλη εκφόρτισης. Τα LiPos είναι ονομαστικά 3,7V, αλλά πραγματικά περιστρέφονται μεταξύ περίπου 4,2V φρέσκου ανοιχτού κυκλώματος, σε 3,6V αξιοπρεπώς νεκρά. Έτσι θα καλέσουμε το εύρος εδώ 3.6V-4.2V

Βήμα 2: Μπαίνοντας

Μπορεί να ισχύει στην πραγματικότητα για ένα mod όπως αυτό που τελικά δεν χρειάζεται να πάμε πιο μακριά από το να ανοίξουμε την πόρτα της μπαταρίας. Γνωρίζουμε ότι το CR2032 που χρησιμοποιείται από το ράφι είναι μπαταρία 3V, οπότε οποιαδήποτε άλλη μπαταρία 3V θα πρέπει να λειτουργεί μια χαρά. Maybeσως η λογική του μετρητή καυσίμου σπάσει και η ένδειξη % της διάρκειας ζωής της μπαταρίας γίνει ψεύτικη, αλλά αυτό πιθανότατα δεν θα επηρεάσει την απόδοση.

Σε αυτήν την περίπτωση, έχουμε πολλές επιλογές για έλεγχο, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να δούμε τι υλικό προσπαθούμε να τροφοδοτήσουμε και αν είναι συμβατό, οπότε θα πρέπει να μπούμε.

Κοιτάζοντας το πίσω μέρος του αισθητήρα με το κάλυμμα της μπαταρίας σβηστό, μπορούμε να δούμε μια διάσπαση στο πλαστικό, οπότε η θήκη της μπαταρίας είναι πιθανώς ένα ένθετο που κουμπώνει στο κέλυφος γύρω του. Σίγουρα, αν κολλήσουμε ένα κατσαβίδι με επίπεδη λεπίδα στο κενό και το ανασηκώσουμε, το κομμάτι θα σκάσει αμέσως έξω. Έχω υποδείξει με βέλη πού βρίσκονται τα κουμπώματα - αν κάνετε αναζήτηση σε αυτές τις θέσεις, είναι λιγότερο πιθανό να σπάσετε πλαστικό όπου το ένθετο είναι αδύναμο.

Με την πλακέτα έξω, μπορούμε να δούμε τα κύρια εξαρτήματα και να καθορίσουμε τη συμβατότητα τάσης.

Αμέσως, δεν φαίνεται να υπάρχει κανένας κανονισμός επί του σκάφους - όλα λειτουργούν απευθείας από την τάση της μπαταρίας. Για τα κύρια συστατικά, βλέπουμε:

• Μικροελεγκτής CC2450 BLE
• Αισθητήρας θερμοκρασίας/υγρασίας HTU21D
• Φλας SPI

Από το φύλλο δεδομένων CC2450: 2-3,6V, 3,9V απόλυτη μέγ

Από το φύλλο δεδομένων HTU21D: 1,5-3,6V μέγ

Δεν μπήκα στον κόπο να κοιτάξω το SPI flash αφού αυτό ήδη περιορίζει ουσιαστικά τις επιλογές μας. Αμέσως, το κελί LiPo είναι εκτός λειτουργίας - 4,2V με πλήρη φόρτιση θα τηγανίσει και τα δύο αυτά εξαρτήματα, και το 3,7 ονομαστικό είναι πάρα πολύ για τον αισθητήρα υγρασίας ούτως ή άλλως. Από την άλλη πλευρά, τα αλκαλικά AA θα λειτουργήσουν κανονικά, με διακοπή 2V στο CC2450 που σημαίνει ότι ο αισθητήρας πεθαίνει χωρίς να έχει απομείνει πολύ ζωή στα κελιά. Επιπλέον, τα NiMH AA λειτουργούν ιδανικά, με τον αισθητήρα να απενεργοποιείται μόνο όταν είναι πραγματικά νεκροί ως αυτί.

Βήμα 3: Κάνοντας το Mod

Τώρα που γνωρίζουμε ποιες είναι οι επιλογές μας, και το πιο σημαντικό, ποιες δεν είναι, μπορούμε να προχωρήσουμε στην πραγματικότητα στην κατασκευή του mod.

Θα ήθελα να μείνω με τη μέγιστη δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης. Σε έναν τέλειο κόσμο, θα φτιάχναμε ένα ολόκληρο περίβλημα μπαταρίας στο οποίο τοποθετείται ο αισθητήρας. Προς το παρόν, θα κάνουμε λίγο πιο απλά.

Η ιδέα μου για ελάχιστα επεμβατική και μέγιστη εύκολη εκτέλεση είναι να χρησιμοποιήσω ένα νεκρό CR2032 ως ομοίωμα για να κρατάω + και - οδηγούς στις υπάρχουσες επαφές.

Χρησιμοποίησα λίγη ταινία χαλκού για να φτιάξω τις επαφές, συγκολλημένη σε ξεχωριστή θήκη AA. Σημείωση: Χρησιμοποιήστε μονωτική ταινία μεταξύ του χαλκού και της μπαταρίας. Ακόμα κι αν το κελί του νομίσματος είναι νεκρό, το βραχυκύκλωμα μπορεί να οδηγήσει σε διαρροή και διάβρωση. Ακόμα κι αν χρησιμοποιείτε ταινία χαλκού με μη αγώγιμη μόνωση, ενδέχεται να καταλήξετε σε ένα κοντό που διαπίστωσα ότι ήταν η περίπτωση που η μπαταρία μου άρχισε να θερμαίνεται (μια νεκρή μπαταρία, μυαλό). Έχω χρησιμοποιήσει ταινία καπτόν, η οποία είναι ιδανική για αυτήν την εργασία.

Για να κρατήσω τα πάντα στη θέση του, απλώς θα ανοίξω μια μικρή τρύπα στο αρχικό κάλυμμα της μπαταρίας και θα περάσω τα καλώδια της μπαταρίας μέσα από αυτό στην εξωτερική θήκη. Χρησιμοποίησα μια τρύπα μεγαλύτερη από ό, τι είχα αρχικά προγραμματίσει, καθώς το καπάκι πρέπει να περιστραφεί ελαφρώς για να ασφαλίσει στη θέση του.

Μιλώντας για αυτό, έχω μόνο μια υποδοχή μπαταρίας 3xAAA στο χέρι, όταν αυτό που χρειάζομαι είναι ένα 2x. Έχω φτιάξει το 2x προσθέτοντας ένα συγκολλημένο καλώδιο βραχυκυκλωτήρα μεταξύ των δύο πρώτων μπαταριών - κοιτάξτε στο κάτω μέρος αυτής της τελευταίας φωτογραφίας, συμπεριλαμβανομένης της θήκης μπαταρίας. Δεν το προτείνω επειδή είναι πολύ δύσκολο να κολλήσετε στο μέταλλο στη θήκη της μπαταρίας χωρίς να το λιώσετε, αλλά ήμουν σε θέση να το κάνω να λειτουργήσει.

Βήμα 4: Ολοκληρώθηκε

Έτοιμο για μέτρηση υγρασίας στο ντουλάπι!