כיצד לפרוץ חיישן טמפרטורה לחיי סוללה ארוכים יותר: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

Inkbird IBS-TH1 הוא מכשיר קטן נהדר לרישום טמפרטורה ולחות במשך כמה שעות או ימים. ניתן להגדיר אותו לרשום כל שנייה עד כל 10 דקות, והוא מדווח על הנתונים באמצעות Bluetooth LE לסמארטפון אנדרואיד או iOS. האפליקציה סולידית מאוד, אם כי חסרות לה עוד אחת או שתיים מתקדמות שהייתי רוצה לראות. לרוע המזל, הבעיה הגדולה ביותר בחיישן זה היא שחיי הסוללה ירודים מאוד אפילו עם מרווח מדגם מרבי של 10 דקות.

הנה, אני רוצה לקחת אותך בתהליך המחשבה שלי לעשות משהו בנידון!

זהו מדריך די בסיסי המפרט את תהליך החשיבה סביב שינוי חשמלי פשוט. זה די פשוט, אבל מפרט קצת על מפרט הסוללה אם מעולם לא נתקלת בזה בעבר.

אספקה

הקטע החשוב/היחיד החובה:

Inkbird IBS-TH1

דברים אחרים שכנראה אשתמש בהם בסופו של דבר:

• סוללה חלופית מתאימה
• מדפסת תלת מימד
• סרט נחושת מוליך
• סוללה מתה 2032

שלב 1: תכנון

בסדר, אז מה הבעיה? חיי הסוללה גרועים. מה יכולנו לעשות בנידון?

רעיון 1: השתמש בפחות כוח

בעולם מושלם, תהיה הגדרה או משהו שאנו יכולים לשנות פשוט להשתמש בפחות כוח ולפעול יותר זמן. אנו יודעים שיש לנו שליטה על מרווח הדגימה של החיישן, אך למרבה הצער לא נראה שזה משנה הרבה. החיישן כנראה מתעורר לעתים קרובות מדי כדי לשלוח חבילת פרסום מסוג BLE הניתנת לחיבור, כך שאפליקציית הטלפון מרגישה שיש לה היענות טובה. הקושחה כנראה פשוט לא חכמה מאוד לגבי אופן ניהול הכוח סביב פעילות זו.

נוכל להסתכל על הקושחה כדי לראות אם ניתן לשפר זאת, אך כמובן שמדובר במוצר קוד סגור. אולי נוכל לכתוב קושחה ואפליקציה נלווית משלנו, וזה יהיה מגניב וכנראה שיהיה סביר לכמה מקרי שימוש, אבל זה יותר מדי עבודה בשבילי. ואין עדיין ערובה לכך שאנו יכולים אפילו לעשות זאת-המעבד יכול להיות מוגן קריאה/כתיבה, ניתן לתכנות חד פעמי וכו '.

רעיון 2: דבק בסוללה גדולה יותר

זוהי תוכנית א 'שלי כאן. אם הדבר לא מחזיק מעמד מספיק זמן לטעמי על תא מטבע, זריקת סוללה גדולה עליו צריכה לגרום לו להימשך לנצח.

אז השאלה היא כעת, אילו אפשרויות סוללה יש לנו, הן מבחינה פיזית והן מבחינה חשמלית?

במקרה זה, אני רוצה לבחון את האפשרויות באופן מלא. זה אומר

1. אפשרויות הרשימה קובעות את מתח הסוללה הנמוך ביותר האפשרי כאשר הוא קרוב לפריקה
2. לקבוע את מתח הסוללה הגבוה ביותר האפשרי כשהוא טרי
3. ודא שהחומרה שאנו רוצים להפעיל פועלת בטווח זה בבטחה
4. לפסול אפשרויות על בסיס זה

נרצה להסתכל על גליונות הנתונים של כל אפשרות סוללה, למצוא את עקומת הפריקה הרלוונטית ולבחור הן את הערך המרבי שהחיישן יראה כשהוא טרי, ואת הערך המינימלי שהוא יראה כאשר הסוללות "מתרוקנות", אשר היא נקודה שרירותית שאנו מקבלים את העקומה. מכיוון שמדובר בחיישן בעל הספק נמוך וצפוי לצרוך מיקרו-אמפר, אנו יכולים פשוט לבחור את העקומה הנוחה ביותר בכל גליון נתונים (כלומר העקומה עם עומס הבדיקה הנמוך ביותר).

2x AAs אלקליין (או AAAs): זו נראית כאפשרות החלפה בסיסית אידיאלית, שכן AAs פועלים על 1.5V ו- 2x1.5 = 3. גליון הנתונים של Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) מראה לנו כי המתח הטרי פתוח הוא 1.5, והמתח הנמוך ביותר שהיינו מצפים לראות לאחר שמיצוי> 90% מהאנרגיה הזמינה הוא 0.8V. אם ניתק ב -1, סביר להניח שגם זה יהיה בסדר. זה נותן לנו טווח מתח של 2.2V עד 3V לחיים תקינים, או 1.6V עד 3V לכל החיים.

2x NiMH AAs (או AAAs): NiMH AAs זמינים ונטענים מאוד, כך שזה אידיאלי. עקומת פריקה אקראית של eneloop שאני מסתכל עליה אומרת 1.45V מעגל פתוח, עד 1.15V מת לגמרי לגמרי, או 1.2V אם אנחנו מוכנים להיות קצת יותר רגועים. אז אני אגיד שהטווח כאן הוא בערך 2.4V עד 2.9V

חבילת ליתיום פולימר 1S: בעולם מושלם, הייתי פשוט זורק ליתיום נוסף על הבעיה. יש לי חבורה של תאים וכמה מטענים מתאימים. והליתיום אומר שגם מחוון חיי הסוללה יהיה נכון, נכון? לא כל כך מהר. תאים ראשוניים של ליתיום משתמשים בכימיה שונה מזו הנטענת, ויש להם גם עקומת פריקה שונה. LiPos הם 3.7V נומינליים, אבל באמת מתנדנדים בין משהו כמו מעגל פתוח טרי של 4.2V, ל- 3.6V מת מכובד. אז נקרא לטווח כאן 3.6V-4.2V

שלב 2: כניסה

למעשה זה יכול להיות המקרה של מוד כמו זה שבסופו של דבר איננו צריכים להתקדם יותר מאשר לפתוח את דלת הסוללה. אנו יודעים כי CR2032 המשמש מהמדף הוא סוללת 3V, כך שכל סוללת 3V אחרת אמורה להסתדר מצוין. אולי ההיגיון של מד הדלק נשבר והחיווי של חיי סוללה % הופך להיות מזויף, אבל זה כנראה לא ישפיע על הביצועים.

במקרה זה, יש לנו מספר אפשרויות לבדוק, מה שאומר שנצטרך לראות איזו חומרה אנו מנסים להפעיל ואם היא תואמת, כך שנצטרך להיכנס.

במבט על החלק האחורי של החיישן כאשר מכסה הסוללה כבוי, אנו יכולים לראות פיצול בפלסטיק, כך שמחזיק הסוללה הוא כנראה תוספת שנכנסת לקליפה סביבו. אין ספק, אם ננעץ מברג להב שטוח בפער ונחטט החתיכה צצה החוצה. ציינתי בחצים היכן נמצאים הצליפות - אם תחטט במיקומים אלה, סביר להניח שתדביק פלסטיק במקום בו התוספת חלשה.

כאשר הלוח בחוץ, אנו יכולים להסתכל על המרכיבים העיקריים ולקבוע את תאימות המתח.

מיד, לא נראה שיש תקנה משולבת - הכל פועל ישירות ממתח הסוללה. למרכיבים עיקריים, אנו רואים:

• בקר מיקרו CC2450 BLE
• חיישן טמפ/לחות HTU21D
• פלאש SPI

מתוך גיליון הנתונים CC2450: 2-3.6V, 3.9V מקס מוחלט

מתוך גליון הנתונים HTU21D: 1.5-3.6V מקסימום

לא טרחתי להסתכל על פלאש SPI מכיוון שזה כבר מגביל את האפשרויות שלנו באופן מהותי. מייד תא התא LiPo - 4.2V בטעינה מלאה יטגנו את שני המרכיבים הללו, ו -3.7 נומינלי זה יותר מדי לחיישן הלחות. מצד שני, ה- AAs הבסיסיים יעבדו כשורה, עם ניתוק 2V על ה- CC2450 כלומר החיישן מת ללא יותר מדי חיים בתאים. יתר על כן, מכשירי ה- NiMH AA פועלים באופן אידיאלי, כשהחיישן נכבה רק ברגע שהם באמת מתים כציפורן.

שלב 3: ביצוע המוד

עכשיו, כשאנחנו יודעים מה האפשרויות שלנו, והכי חשוב, מה הן לא, אנחנו יכולים באמת לעשות את המוד.

אני רוצה להישאר בשימוש חוזר מרבי. בעולם מושלם, היינו יוצרים בית סוללה שלם שהחיישן פשוט משתלב עליו. לעת עתה נלך קצת יותר פשוט.

הרעיון שלי למינימום פולשני וקל למקסימום לביצוע הוא להשתמש ב- CR2032 מת כמו דמה להחזיק + ו - לידים על אנשי הקשר הקיימים.

השתמשתי בקלטת נחושת לייצור המגעים, מולחמים למחזיק AA נפרד. הערה: השתמש בקלטת בידוד בין הנחושת והסוללה. גם אם תא המטבע מת, קיצורו עדיין עלול לגרום לדליפה וקורוזיה. גם אם אתה משתמש בקלטת נחושת עם בידוד לא מוליך, אתה עדיין עשוי לסיים קצר קצר שגיליתי שהדבר קרה כשהסוללה שלי התחממה (סוללה DEAD, נפש). השתמשתי בקלטת קפטון, שהיא אידיאלית למשימה זו.

כדי להחזיק הכל במקום, אני רק הולך לקדוח חור קטן במכסה הסוללה המקורי, ולהעביר את חוטי הסוללה דרך זה למחזיק החיצוני. השתמשתי בחור גדול מכפי שתכננתי במקור, מכיוון שהמכסה צריך להסתובב מעט כדי להינעל במקומו.

אם כבר מדברים על זה, יש לי רק מחזיק סוללה 3xAAA בהישג יד, כאשר מה שאני צריך זה 2x. הפכתי אותו ל- 2x על ידי הוספת חוט מגשר מולחם בין הקצה המרוחק של שני הבאטים הראשונים - תראה בתחתית התמונה האחרונה כולל מחזיק הסוללה. אני לא ממליץ על זה כי קשה מאוד להלחם למתכת שבמחזיק הסוללה מבלי להמיס אותה, אבל הצלחתי לגרום לזה לעבוד.

שלב רביעי: סיים

מוכן למדידת לחות בארון!