So hacken Sie einen Temperatursensor für eine längere Akkulaufzeit - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Der Inkbird IBS-TH1 ist ein großartiges kleines Gerät zum Aufzeichnen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit über einige Stunden oder Tage. Es kann so eingestellt werden, dass es jede Sekunde bis zu alle 10 Minuten protokolliert und die Daten über Bluetooth LE an ein Android- oder iOS-Smartphone meldet. Die App ist sehr solide, obwohl ihr ein oder zwei erweiterte Funktionen fehlen, die ich gerne sehen würde. Leider ist das größte Problem bei diesem Sensor, dass die Batterielebensdauer selbst bei diesem maximalen Abtastintervall von 10 Minuten SEHR schlecht ist.

Hier möchte ich Sie durch meinen Denkprozess führen, wie Sie etwas dagegen tun können!

Dies ist ein ziemlich grundlegendes Tutorial, das den Denkprozess rund um eine einfache elektrische Modifikation detailliert beschreibt. Es ist ziemlich einfach, geht aber ein wenig auf die Batteriespezifikationen ein, wenn Sie noch nie darauf gestoßen sind.

Lieferungen

Das wichtigste/einzig obligatorische Bit:

Inkbird IBS-TH1

Andere Dinge, die ich wahrscheinlich am Ende verwenden werde:

• Passender Ersatzakku
• 3D Drucker
• Leitfähiges Kupferband
• Batterie 2032 leer

Schritt 1: Planung

Okay, also was ist das Problem? Die Akkulaufzeit ist schlecht. Was könnten wir dagegen tun?

Idee 1: Weniger Strom verbrauchen

In einer perfekten Welt gibt es eine Einstellung oder etwas, das wir ändern können, um einfach weniger Strom zu verbrauchen und länger zu arbeiten. Wir wissen, dass wir die Kontrolle über das Abtastintervall des Sensors haben, aber leider scheint es keinen großen Unterschied zu machen. Der Sensor wacht wahrscheinlich zu häufig auf, um ein verbindbares BLE-Werbepaket zu senden, sodass die Telefon-App eine gute Reaktionsfähigkeit hat. Die Firmware ist wahrscheinlich nicht sehr intelligent, wie die Energie für diese Aktivität verwaltet wird.

Wir könnten uns die Firmware ansehen, um zu sehen, ob dies verbessert werden könnte, aber es handelt sich natürlich um ein Closed-Source-Produkt. Wir könnten vielleicht unsere eigene Firmware und Begleit-App schreiben, was cool und für einige Anwendungsfälle wahrscheinlich vernünftig wäre, aber das ist mir zu viel Arbeit. Und es gibt noch keine Garantie dafür - der Prozessor könnte lese-/schreibgeschützt, einmalig programmierbar usw. sein.

Idee 2: Verwenden Sie einen größeren Akku

Das ist mein Plan A hier. Wenn das Ding auf einer Knopfzelle für meinen Geschmack nicht ganz lang genug hält, sollte es mit einer größeren Batterie ewig halten.

Die Frage ist jetzt also, welche Batterieoptionen wir sowohl aus physikalischer als auch aus elektrischer Sicht haben?

In diesem Fall möchte ich die Optionen vollständig erkunden. Das heisst

1. Listenmöglichkeiten bestimmen die niedrigstmögliche Batteriespannung, wenn sie fast entladen ist
2. Bestimmen Sie die höchstmögliche Batteriespannung im frischen Zustand
3. Stellen Sie sicher, dass die Hardware, die wir mit Strom versorgen möchten, in diesem Bereich sicher funktioniert
4. Möglichkeiten auf dieser Grundlage disqualifizieren

Wir möchten uns die Datenblätter für jede Batterieoption ansehen, die relevante Entladekurve finden und sowohl den maximalen Wert auswählen, den der Sensor im frischen Zustand sieht, als auch den minimalen Wert, den er sieht, wenn die Batterien "entladen" sind ist ein willkürlicher Punkt, den wir aus der Kurve herausholen. Da dies ein stromsparender Sensor ist und wahrscheinlich Mikroampere verbraucht, können wir einfach die günstigste Kurve in jedem Datenblatt auswählen (d. h. die Kurve mit der niedrigsten Testlast).

2x Alkaline AAs (oder AAAs): Dies scheint eine ideale Basis-Ersatzoption zu sein, da AAs mit 1,5 V und 2 x 1,5 = 3 betrieben werden. Das Datenblatt des Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) zeigt uns, dass die neue Leerlaufspannung 1,5 beträgt und die niedrigste Spannung, die wir erwarten würden, nachdem >90% der verfügbaren Energie erschöpft sind ist 0,8V. Wenn wir bei 1,1 abschneiden, wäre das wahrscheinlich auch ziemlich in Ordnung. Das gibt uns einen Spannungsbereich von 2,2 V bis 3 V für eine normale Lebensdauer oder 1,6 V bis 3 V für die volle Lebensdauer.

2x NiMH AAs (oder AAAs): NiMH AAs sind hochverfügbar UND wiederaufladbar, also ideal. Eine zufällige Eneloop-Entladungskurve, die ich mir ansehe, sagt 1,45 V offener Stromkreis, bis 1,15 V völlig tot, oder 1,2 V, wenn wir bereit sind, etwas entspannter zu sein. Ich werde also sagen, dass der Bereich hier etwa 2,4 V bis 2,9 V beträgt

Lithium Polymer 1S Pack: In einer perfekten Welt würde ich einfach ein weiteres Lithium auf das Problem werfen. Ich habe ein paar Zellen und ein paar passende Ladegeräte. Und Lithium bedeutet, dass auch die Akkulaufzeitanzeige korrekt ist, oder? Nicht so schnell. Lithium-Primärzellen verwenden eine andere Chemie als wiederaufladbare Batterien und haben auch eine andere Entladekurve. LiPos haben einen Nennwert von 3,7 V, schwingen jedoch wirklich zwischen etwa 4,2 V frischem Leerlauf und 3,6 V, die respektable tot sind. Also nennen wir den Bereich hier 3,6V-4,2V

Schritt 2: Einsteigen

Es kann bei einem Mod wie diesem tatsächlich der Fall sein, dass wir letztendlich nicht weiter gehen müssen, als das Batteriefach zu öffnen. Wir wissen, dass die CR2032, die von der Stange verwendet wird, eine 3V-Batterie ist, daher sollte jede andere 3V-Batterie gut funktionieren. Möglicherweise bricht die Logik der Tankanzeige und die Anzeige der Batterielebensdauer in % wird falsch, aber das wird sich wahrscheinlich nicht auf die Leistung auswirken.

In diesem Fall müssen wir eine Reihe von Optionen überprüfen, was bedeutet, dass wir sehen müssen, welche Hardware wir mit Strom versorgen möchten und ob sie kompatibel ist, also müssen wir einsteigen.

Wenn wir uns die Rückseite des Sensors bei abgenommener Batterieabdeckung ansehen, können wir einen Riss im Kunststoff sehen, sodass der Batteriehalter wahrscheinlich ein Einsatz ist, der in die Hülle um ihn herum einrastet. Sicher genug, wenn wir einen flachen Schraubendreher in die Lücke stecken und hochhebeln, springt das Stück direkt heraus. Ich habe mit Pfeilen angegeben, wo sich die Druckknöpfe befinden - wenn Sie an diesen Stellen hebeln, ist es weniger wahrscheinlich, dass Kunststoff dort einrastet, wo der Einsatz schwach ist.

Ohne die Platine können wir uns die Hauptkomponenten ansehen und die Spannungskompatibilität bestimmen.

Auf den ersten Blick sieht es nicht so aus, als gäbe es eine Bordregelung - alles läuft direkt mit Batteriespannung. Für Hauptkomponenten sehen wir:

• CC2450 BLE-Mikrocontroller
• HTU21D Temperatur-/Feuchtigkeitssensor
• SPI-Flash

Aus dem CC2450-Datenblatt: 2-3,6 V, 3,9 V absolut max

Aus dem HTU21D-Datenblatt: 1,5-3,6 V max

Ich habe mir nicht die Mühe gemacht, mir den SPI-Flash anzusehen, da dieser unsere Möglichkeiten bereits erheblich einschränkt. Sofort ist die LiPo-Zelle aus - 4,2 V bei voller Ladung werden beide Komponenten braten, und 3,7 Nennwerte sind für den Feuchtigkeitssensor sowieso zu viel. Auf der anderen Seite funktionieren die alkalischen AAs gut, mit einer 2V-Abschaltung am CC2450, was bedeutet, dass der Sensor stirbt, ohne dass zu viel Leben in den Zellen verbleibt. Darüber hinaus funktionieren die NiMH-AAs ideal, da sich der Sensor erst abschaltet, wenn sie wirklich wie ein Türnagel tot sind.

Schritt 3: Erstellen des Mods

Jetzt, da wir wissen, was unsere Optionen sind und vor allem, was sie nicht sind, können wir die Mod tatsächlich erstellen.

Ich möchte bei maximaler Wiederverwendbarkeit bleiben. In einer perfekten Welt würden wir ein ganzes Batteriegehäuse herstellen, in das der Sensor einfach eingesteckt wird. Vorerst gehen wir etwas einfacher vor.

Meine Idee für minimal-invasiv und maximal einfach durchzuführen ist, einen toten CR2032 als Dummy zu verwenden, um + und - Leitungen an den vorhandenen Kontakten zu halten.

Ich habe etwas Kupferband verwendet, um die Kontakte herzustellen, die an einen separaten AA-Halter gelötet sind. Hinweis: Verwenden Sie Isolierband zwischen Kupfer und Batterie. Selbst wenn die Knopfzelle tot ist, kann ein Kurzschluss zu Leckagen und Korrosion führen. Selbst wenn Sie Kupferband mit nichtleitender Isolierung verwenden, kann es dennoch zu einem Kurzschluss kommen, der, wie ich herausgefunden habe, der Fall war, als sich meine Batterie aufheizte (eine LEERE Batterie, wohlgemerkt). Ich habe Kaptonband verwendet, das für diese Aufgabe ideal ist.

Um alles an Ort und Stelle zu halten, bohre ich einfach ein kleines Loch in die ursprüngliche Batterieabdeckung und führe die Batteriedrähte durch diese zum externen Halter. Ich habe ein größeres Loch verwendet, als ich ursprünglich geplant hatte, da sich die Kappe leicht drehen muss, um einrasten zu können.

Apropos, ich habe nur einen 3xAAA Batteriehalter zur Hand, wenn ich einen 2x brauche. Ich habe es zu einem 2x gemacht, indem ich einen gelöteten Überbrückungsdraht zwischen dem entfernten Ende der ersten beiden Batterien hinzugefügt habe - siehe unten auf dem letzten Foto einschließlich des Batteriehalters. Ich empfehle dies nicht, da es sehr schwierig ist, an das Metall des Batteriehalters zu löten, ohne es zu schmelzen, aber ich konnte es zum Laufen bringen.

Schritt 4: Fertig

Bereit für die Feuchtigkeitsmessung im Schrank!