Comment pirater un capteur de température pour une plus longue durée de vie de la batterie : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

L'Inkbird IBS-TH1 est un excellent petit appareil pour enregistrer la température et l'humidité sur quelques heures ou jours. Il peut être configuré pour enregistrer toutes les secondes jusqu'à toutes les 10 minutes, et il rapporte les données via Bluetooth LE à un smartphone Android ou iOS. L'application est très solide, même s'il lui manque une ou deux fonctionnalités avancées que j'aimerais voir. Malheureusement, le plus gros problème avec ce capteur est que la durée de vie de la batterie est TRÈS faible même avec cet intervalle d'échantillonnage maximal de 10 minutes.

Ici, je veux vous guider dans mon processus de réflexion pour faire quelque chose à ce sujet !

Il s'agit d'un tutoriel assez basique détaillant le processus de réflexion autour d'une simple modification électrique. C'est assez simple, mais détaille un peu les spécifications de la batterie si vous n'avez jamais rencontré cela auparavant.

Fournitures

Le bit le plus important/seul obligatoire:

Inkbird IBS-TH1

D'autres choses que je finirai probablement par utiliser:

• Batterie de remplacement appropriée
• Imprimante 3D
• Ruban de cuivre conducteur
• Batterie morte 2032

Étape 1: Planification

D'accord, alors quel est le problème ? La durée de vie de la batterie est mauvaise. Que pourrions-nous faire à ce sujet ?

Idée 1: utiliser moins d'énergie

Dans un monde parfait, il y aurait un paramètre ou quelque chose que nous pouvons changer pour simplement utiliser moins d'énergie et fonctionner plus longtemps. Nous savons que nous avons le contrôle sur l'intervalle d'échantillonnage du capteur, mais malheureusement, cela ne semble pas faire une grande différence. Le capteur se réveille probablement trop fréquemment pour envoyer un paquet publicitaire BLE connectable afin que l'application téléphonique ait l'impression d'avoir une bonne réactivité. Le micrologiciel n'est probablement pas très intelligent sur la façon dont l'alimentation est gérée autour de cette activité.

Nous pourrions jeter un œil au firmware pour voir si cela pourrait être amélioré, mais bien sûr, il s'agit d'un produit à code source fermé. Nous pourrions peut-être écrire notre propre firmware et application associée, ce qui serait cool et probablement raisonnable pour certains cas d'utilisation, mais c'est trop de travail pour moi. Et il n'y a aucune garantie que nous puissions même le faire - le processeur pourrait être protégé en lecture/écriture, programmable une fois, etc.

Idée 2: mettez une plus grosse batterie

C'est mon plan A ici. Si la chose ne dure pas assez longtemps à mon goût sur une pile bouton, y jeter une plus grosse batterie devrait la faire durer éternellement.

La question est donc maintenant de savoir quelles options de batterie avons-nous, à la fois d'un point de vue physique et électrique ?

Dans ce cas, je veux explorer pleinement les options. Ça signifie

1. les possibilités de liste déterminent la tension de batterie la plus basse possible lorsqu'elle est presque déchargée
2. déterminer la tension de batterie la plus élevée possible lorsqu'elle est fraîche
3. vérifier que le matériel que nous voulons alimenter fonctionne dans cette plage en toute sécurité
4. disqualifier des possibilités sur cette base

Nous voudrons consulter les fiches techniques de chaque option de batterie, trouver la courbe de décharge appropriée et choisir à la fois la valeur maximale que le capteur verra lorsqu'il est frais et la valeur minimale qu'il verra lorsque les batteries sont "déchargées", ce qui est un point arbitraire que nous arrivons à retirer de la courbe. Puisqu'il s'agit d'un capteur de faible puissance et qu'il consommera probablement des microampères, nous pouvons simplement choisir la courbe la plus favorable dans n'importe quelle fiche technique (c'est-à-dire la courbe avec la charge de test la plus faible).

2x AA alcalins (ou AAA): cela semble être une option de remplacement de base idéale, car les AA fonctionnent à 1,5 V et 2 x 1,5 = 3. La fiche technique Energizer E91 (https://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) nous montre que la nouvelle tension de circuit ouvert est de 1,5, et la tension la plus basse que nous nous attendions à voir après avoir épuisé > 90 % de l'énergie disponible est de 0,8V. Si nous nous arrêtions à 1,1, ce serait probablement aussi bien. Cela nous donne une plage de tension de 2,2 V à 3 V pour une durée de vie correcte, ou de 1,6 V à 3 V pour une durée de vie complète.

2x NiMH AA (ou AAA): les NiMH AA sont hautement disponibles ET rechargeables, c'est donc l'idéal. Une courbe de décharge eneloop aléatoire que je regarde indique un circuit ouvert de 1,45 V, à 1,15 V assez complètement mort, ou 1,2 V si nous sommes prêts à être un peu plus détendus. Je dirai donc que la plage ici est d'environ 2,4 V à 2,9 V

Pack Lithium Polymère 1S: Dans un monde parfait, je jetterais juste un autre lithium au problème. J'ai un tas de cellules et quelques chargeurs appropriés. Et le lithium signifie que l'indicateur de durée de vie de la batterie sera également correct, n'est-ce pas ? Pas si vite. Les piles primaires au lithium utilisent une chimie différente de celle des piles rechargeables et ont également une courbe de décharge différente. Les LiPos ont une valeur nominale de 3,7 V, mais oscillent vraiment entre quelque chose comme un circuit ouvert frais de 4,2 V et 3,6 V de manière respectable. Nous appellerons donc la gamme ici 3.6V-4.2V

Étape 2: entrer

Il se peut en fait que pour un mod comme celui-ci, nous n'ayons finalement pas besoin d'aller plus loin que d'ouvrir la porte de la batterie. Nous savons que la CR2032 utilisée dans le commerce est une pile 3V, donc toute autre pile 3V devrait faire l'affaire. Peut-être que la logique de la jauge de carburant se brise et que l'indication du % d'autonomie de la batterie devient fausse, mais cela n'aura probablement pas d'impact sur les performances.

Dans ce cas, nous avons un tas d'options à vérifier, ce qui signifie que nous devrons voir quel matériel nous essayons d'alimenter et s'il est compatible, nous devrons donc entrer.

En regardant à l'arrière du capteur avec le couvercle de la batterie retiré, nous pouvons voir une fente dans le plastique, de sorte que le support de batterie est probablement un insert qui s'enclenche dans la coque qui l'entoure. Effectivement, si nous plaçons un tournevis à lame plate dans l'espace et soulevons, la pièce sort tout de suite. J'ai indiqué avec des flèches où se trouvent les boutons-pression - si vous faites levier à ces endroits, vous êtes moins susceptible de casser le plastique là où l'insert est faible.

Une fois la carte sortie, nous pouvons examiner les principaux composants et déterminer la compatibilité de tension.

Tout de suite, il ne semble pas y avoir de régulation embarquée - tout fonctionne directement à partir de la tension de la batterie. Pour les composants principaux, nous voyons:

• Microcontrôleur CC2450 BLE
• Capteur de température/humidité HTU21D
• Flash SPI

D'après la fiche technique du CC2450: 2-3,6 V, 3,9 V absolu max.

D'après la fiche technique HTU21D: 1,5-3,6 V max

Je n'ai pas pris la peine de regarder le flash SPI car cela limite déjà considérablement nos options. Tout de suite, la cellule LiPo est éteinte - 4,2 V à pleine charge feront frire ces deux composants, et 3,7 nominal est de toute façon trop pour le capteur d'humidité. D'un autre côté, les AA alcalines fonctionneront bien, avec une coupure de 2 V sur le CC2450, ce qui signifie que le capteur meurt sans qu'il ne reste trop de vie dans les cellules. De plus, les NiMH AA fonctionnent idéalement, le capteur ne s'éteignant qu'une fois qu'ils sont vraiment morts en tant que clou de porte.

Étape 3: faire le module

Maintenant que nous savons quelles sont nos options, et plus important encore, ce qu'elles ne sont pas, nous pouvons réellement créer le mod.

J'aimerais m'en tenir à une réutilisabilité maximale. Dans un monde parfait, nous ferions un boîtier de batterie entier sur lequel le capteur s'insère simplement. Pour l'instant, nous allons faire un peu plus simple.

Mon idée pour une utilisation minimalement invasive et maximalement facile à exécuter est d'utiliser un CR2032 mort comme mannequin pour maintenir les fils + et - sur les contacts existants.

J'ai utilisé du ruban de cuivre pour faire les contacts, soudé à un support AA séparé. Remarque: utilisez du ruban isolant entre le cuivre et la batterie. Même si la pile bouton est morte, un court-circuit peut toujours entraîner des fuites et de la corrosion. Même si vous utilisez du ruban de cuivre avec une isolation non conductrice, vous pouvez toujours vous retrouver avec un court-circuit qui, j'ai découvert, était le cas lorsque ma batterie a commencé à chauffer (une batterie MORTE, attention). J'ai utilisé du ruban kapton, ce qui est idéal pour cette tâche.

Pour tout maintenir en place, je vais juste percer un petit trou dans le couvercle de la batterie d'origine et passer les fils de la batterie à travers celui-ci jusqu'au support externe. J'ai utilisé un trou plus grand que prévu à l'origine, car le capuchon doit tourner légèrement pour se verrouiller en place.

En parlant de ça, je n'ai qu'un support de pile 3xAAA sous la main, alors que j'ai besoin d'un 2x. J'en ai fait un 2x en ajoutant un fil de liaison soudé entre l'extrémité des deux premières batteries - regardez au bas de cette dernière photo, y compris le support de batterie. Je ne le recommande pas car il est très difficile de souder le métal du support de batterie sans le faire fondre, mais j'ai pu le faire fonctionner.

Étape 4: Terminé

Prêt pour mesurer l'humidité dans le placard !