Daha Uzun Pil Ömrü İçin Sıcaklık Sensörü Nasıl Hacklenir: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Inkbird IBS-TH1, birkaç saat veya gün boyunca sıcaklık ve nemi kaydetmek için harika bir küçük cihazdır. Her 10 dakikada bir giriş yapacak şekilde ayarlanabilir ve verileri Bluetooth LE üzerinden bir android veya iOS akıllı telefona bildirir. Uygulama çok sağlam, ancak görmek istediğim bir veya iki gelişmiş özellik daha eksik. Ne yazık ki, bu sensörle ilgili en büyük sorun, maksimum 10 dakikalık örnekleme aralığında bile pil ömrünün ÇOK zayıf olmasıdır.

Burada, bu konuda bir şeyler yapma konusundaki düşünce sürecime sizi götürmek istiyorum!

Bu, basit bir elektrik modifikasyonu etrafındaki düşünce sürecini detaylandıran oldukça basit bir eğitimdir. Oldukça basit, ancak daha önce hiç karşılaşmadıysanız pil özellikleri hakkında biraz ayrıntıya giriyor.

Gereçler

En önemli/tek zorunlu bit:

Inkbird IBS-TH1

Muhtemelen kullanacağım diğer şeyler:

• Uygun yedek pil
• 3 boyutlu yazıcı
• İletken bakır bant
• Bitmiş 2032 pil

Adım 1: Planlama

Tamam, sorun ne? Pil ömrü kötü. Bununla ilgili ne yapabiliriz?

Fikir 1: Daha az güç kullanın

Mükemmel bir dünyada, daha az güç kullanmak ve daha uzun süre çalışmak için değiştirebileceğimiz bir ayar veya bir şey olurdu. Sensör örnekleme aralığı üzerinde kontrolümüz olduğunu biliyoruz, ancak maalesef pek bir fark yaratmıyor. Sensör, bağlanabilir bir BLE reklam paketi göndermek için muhtemelen çok sık uyanıyor, böylece telefon uygulaması iyi yanıt veriyormuş gibi hissediyor. Ürün yazılımı, bu etkinlik etrafında gücün nasıl yönetildiği konusunda muhtemelen çok akıllı değildir.

Bunun geliştirilip geliştirilemeyeceğini görmek için bellenime bakabiliriz, ancak elbette bu kapalı kaynaklı bir ürün. Belki kendi ürün yazılımımızı ve yardımcı uygulamamızı yazabiliriz, bu harika olurdu ve bazı kullanım durumları için muhtemelen makul olurdu, ama bu benim için çok fazla iş. Ve henüz bunu yapabileceğimizin garantisi yok - işlemci okuma/yazma korumalı, tek seferlik programlanabilir vb. olabilir.

Fikir 2: Daha büyük bir pil takın

Bu benim A planım. Bir şey bir madeni para hücresindeki zevkime yetecek kadar uzun değilse, ona daha büyük bir pil atmak onu sonsuza kadar sürmeli.

Şimdi soru şu, hem fiziksel hem de elektrik açısından hangi pil seçeneklerine sahibiz?

Bu durumda, seçenekleri tam olarak keşfetmek istiyorum. Bu şu anlama gelir

1. liste olasılıkları, deşarj olmaya yakınken olası en düşük akü voltajını belirler
2. tazeyken mümkün olan en yüksek akü voltajını belirleyin
3. Güçlendirmek istediğimiz donanımın bu aralıkta güvenli bir şekilde çalıştığını doğrulayın
4. bu temelde olasılıkları diskalifiye etmek

Her pil seçeneği için veri sayfalarına bakmak, ilgili deşarj eğrisini bulmak ve hem sensörün taze olduğunda göreceği maksimum değeri hem de piller "boşaldığında" göreceği minimum değeri seçmek isteyeceğiz. eğriyi seçeceğimiz keyfi bir noktadır. Bu düşük güçlü bir sensör olduğundan ve muhtemelen mikroamper tüketeceğinden, herhangi bir veri sayfasındaki en uygun eğriyi (yani en düşük test yüküne sahip eğri) kolayca seçebiliriz.

2x Alkalin AA'lar (veya AAA'lar): AA'lar 1.5V ve 2x1.5=3'te çalıştığından, bu ideal bir temel değiştirme seçeneği gibi görünüyor. Energizer E91 veri sayfası (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) bize taze açık devre voltajının 1,5 olduğunu ve mevcut enerjinin >%90'ını tükettikten sonra görmeyi beklediğimiz en düşük voltajı gösteriyor. 0.8V'dir. 1.1'de kesersek, muhtemelen bu da oldukça iyi olur. Bu bize normal yaşam için 2,2V ila 3V veya tam ömür için 1,6V ila 3V arasında bir voltaj aralığı verir.

2x NiMH AA'lar (veya AAA'lar): NiMH AA'lar yüksek oranda kullanılabilir VE şarj edilebilirdir, yani bu idealdir. Baktığım rastgele bir eneloop deşarj eğrisi, 1.45V açık devre, 1.15V'a tamamen ölü veya biraz daha rahat olmaya istekliysek 1.2V diyor. Bu yüzden buradaki aralığın yaklaşık 2.4V ila 2.9V olduğunu söyleyeceğim

Lityum Polimer 1S Paketi: Mükemmel bir dünyada, soruna başka bir lityum atardım. Bir sürü hücrem ve birkaç uygun şarj cihazım var. Ve lityum, pil ömrü göstergesinin de doğru olacağı anlamına gelir, değil mi? Çok hızlı değil. Lityum birincil hücreler, şarj edilebilir pillerden farklı bir kimya kullanır ve farklı bir deşarj eğrisine sahiptir. LiPo'lar 3.7V nominaldir, ancak gerçekten 4.2V taze açık devre gibi bir şey arasında, 3.6V'a saygıdeğer bir şekilde ölüdür. Bu yüzden burada aralığı 3.6V-4.2V olarak adlandıracağız

2. Adım: İçeri Girmek

Aslında böyle bir mod için pil kapağını açmaktan daha ileri gitmemize gerek kalmayabilir. Kullanıma hazır CR2032'nin 3V'luk bir pil olduğunu biliyoruz, bu nedenle diğer herhangi bir 3V'luk pil gayet iyi iş görür. Belki yakıt göstergesi mantığı bozulur ve % pil ömrü göstergesi sahte olur, ancak bu muhtemelen performansı etkilemeyecektir.

Bu durumda, kontrol edilecek bir sürü seçeneğimiz var, bu da hangi donanıma güç vermeye çalıştığımızı ve uyumlu olup olmadığını görmemiz gerekeceği anlamına geliyor, bu yüzden içeri girmemiz gerekecek.

Pil kapağı kapalıyken sensörün arkasına baktığımızda, plastikte bir yarık görebiliriz, bu nedenle pil tutucu muhtemelen etrafındaki kabuğa oturan bir ektir. Tabii ki, boşluğa düz uçlu bir tornavida sokar ve kaldırırsak, parça hemen dışarı çıkar. Çıtçıtların nerede olduğunu oklarla gösterdim - bu konumlardan gözetlerseniz, ek parçanın zayıf olduğu yerlerde plastik yakalama olasılığınız daha düşüktür.

Kart çıkarıldığında, ana bileşenlere bakabilir ve voltaj uyumluluğunu belirleyebiliriz.

Hemen, herhangi bir yerleşik düzenleme yok gibi görünüyor - her şey doğrudan akü voltajından çalışıyor. Ana bileşenler için şunları görüyoruz:

• CC2450 BLE Mikrodenetleyici
• HTU21D Sıcaklık/Nem Sensörü
• SPI Flaş

CC2450 veri sayfasından: 2-3.6V, 3.9V mutlak maks

HTU21D veri sayfasından: 1.5-3.6V maks

SPI flaşına bakma zahmetine girmedim çünkü bu zaten seçeneklerimizi önemli ölçüde sınırlandırıyor. Hemen, LiPo hücresi tükenir - tam şarjda 4,2V bu bileşenlerin her ikisini de kızartır ve 3,7 nominal zaten nem sensörü için çok fazla. Öte yandan, alkalin AA'lar iyi çalışacaktır, CC2450'de 2V'luk bir kesme ile sensör hücrelerde çok fazla yaşam kalmadan ölür. Ayrıca, NiMH AA'lar ideal bir şekilde çalışır, sensör ancak bir kapı çivisi olarak gerçekten öldüklerinde kapanır.

Adım 3: Modun Yapılması

Artık seçeneklerimizin ne olduğunu ve en önemlisi ne olmadığını bildiğimize göre, modu gerçekten yapmaya başlayabiliriz.

Maksimum yeniden kullanılabilirliğe bağlı kalmak istiyorum. Mükemmel bir dünyada, sensörün üzerine oturduğu tam bir pil yuvası yapardık. Şimdilik, biraz daha basit gideceğiz.

Minimal invaziv ve yürütmesi en kolay olan fikrim, ölü bir CR2032'yi mevcut bağlantılarda + ve - uçlarını tutmak için kukla olarak kullanmaktır.

Bağlantıları yapmak için ayrı bir AA tutucuya lehimlenmiş bakır bant kullandım. Not: Bakır ve pil arasında yalıtım bandı kullanın. Düğme pil ölmüş olsa bile, kısa devre yapmak yine de sızıntıya ve korozyona neden olabilir. İletken olmayan yalıtımlı bakır bant kullanıyor olsanız bile, pilim ısınmaya başladığında (ÖLÜ pil, akıl) durumun olduğunu öğrendiğim bir kısa devre ile sonuçlanabilir. Bu görev için ideal olan kapton bant kullandım.

Her şeyi yerinde tutmak için, orijinal pil kapağına küçük bir delik açacağım ve pil kablolarını bunun içinden harici tutucuya geçireceğim. Kapağın yerine oturması için hafifçe dönmesi gerektiğinden, başlangıçta planladığımdan daha büyük bir delik kullandım.

Bundan bahsetmişken, ihtiyacım olan şey 2x olduğunda elimde sadece 3xAAA pil tutucu var. İlk iki pilin uzak ucu arasına lehimli bir atlama teli ekleyerek onu 2x haline getirdim - pil tutucu da dahil olmak üzere son fotoğrafın altına bakın. Bunu tavsiye etmiyorum çünkü pil yuvasındaki metali eritmeden lehimlemek çok zor ama ben bunu başarabildim.

Adım 4: Tamamlandı

Dolaptaki nemi ölçmek için hazır!