Viele IoT-Geräte verwenden CR2032-Knopfzellen, doch deren Batterielebensdauer kann insbesondere bei erhöhter Abtastrate zum limitierenden Faktor werden.
Ein Batterie-Eliminator ist eine einfache Möglichkeit, die Knopfzelle durch eine externe Stromversorgung zu ersetzen.
In diesem Artikel zeigen wir, wie sich ein batteriebetriebener IoT-Sensor mithilfe eines CR2032-Batterie-Eliminators in ein solarbetriebenes System umwandeln lässt.
Was ist ein Batterie-Eliminator?
Ein Batterie-Eliminator ist ein Gerät, das es ermöglicht, ein elektronisches Gerät ohne Verwendung der internen Batterie zu betreiben.
Anstelle einer Batterie wird die Stromversorgung über eine externe Quelle wie USB oder ein geregeltes Netzteil bereitgestellt.
In vielen Fällen wird ein Batterie-Eliminator als „Dummy-Batterie“ umgesetzt – ein batterieförmiger Adapter, der in das Batteriefach eingesetzt und mit einer externen Stromquelle verbunden wird.
Bei Geräten mit Knopfzellen, wie z. B. CR2032-Batterien, kann eine Dummy-Knopfzelle als Batterie-Eliminator dienen, indem sie eine stabile externe Spannung bereitstellt.
Komponenten
Das System besteht aus folgenden Komponenten:
– CR2032-Batterie-Eliminator (DB-R2032N)
– IoT-Sensorgerät
– Solarladegerät
– USB-Kabel
Ein Loch für das USB-Kabel bohren
Zuerst ist beim Einsetzen der Dummy-Knopfzelle in das IoT-Gerät eine Öffnung erforderlich, um das USB-Kabel hindurchzuführen.
Daher bohren wir ein Loch in die Batterieabdeckung des Geräts.
Da nur die inneren Leitungen des USB-Kabels durchgeführt werden müssen, bohren wir zwei Löcher mit jeweils etwa 1,5 mm Durchmesser.
Anschließend verbinden wir die beiden Löcher mit einer Feile und formen sie zu einer länglichen Öffnung.
Das USB-Kabel abisolieren, um die inneren Leitungen freizulegen
Das mit dem Solarladegerät (optional erhältlich) gelieferte USB-Kabel war ein Typ-A-auf-Typ-C-Kabel.
Für dieses Projekt haben wir den Typ-C-Stecker mit einem Seitenschneider abgeschnitten.
Anschließend haben wir die äußere Isolierung des Kabels entfernt, um die inneren Leitungen freizulegen.
Im Inneren des Kabels befinden sich vier Leitungen: V+, V-, D+ und D-.
Bei genauer Betrachtung erkennt man, dass die Stromleitungen (V+ und V-) etwas dicker sind als die anderen.
Da die Datenleitungen (D+ und D-) für dieses Projekt nicht benötigt werden, werden sie an der Basis abgeschnitten.
Die positive Stromleitung (V+) ist ein rosafarbenes Kabel, die negative Stromleitung (V-) ein schwarzes Kabel.
Den Batterie-Eliminator mit dem USB-Kabel verbinden
Das USB-Kabel wird an den Batterie-Eliminator gelötet.
Dabei gibt es einige wichtige Punkte zu beachten:
1. Achten Sie darauf, das USB-Kabel vor dem Löten durch die Abdeckung zu führen.
2. Seien Sie vorsichtig, da die Isolierung der inneren Leitungen leicht schmilzt.
Diese Fehler bemerkt man oft erst nach dem Löten – also seien Sie vorsichtig!
Tatsächlich habe ich beim ersten Mal vergessen, das Kabel vor dem Löten durch die Abdeckung zu führen 😅
Da die inneren Leitungen des USB-Kabels sehr dünn sind, haben wir zusätzlich eine Vergussmasse verwendet, um die Verbindung zu verstärken.
Das gelbe Material ist Klebeband (Masking Tape).
Es wird verwendet, um zu verhindern, dass die Abdeckung während des Aushärtens des Silikons nach dem Verguss daran festklebt.
Den Batterie-Eliminator in das IoT-Sensorgerät einsetzen
Dabei gibt es nichts besonders Schwieriges, aber achten Sie darauf, den Batterie-Eliminator ohne Verdrehen oder Ziehen der Kabel in das Gehäuse einzusetzen.
Das IoT-Gerät am Solarladegerät befestigen
Für dieses Projekt haben wir nur die Abdeckung des Solarladegeräts neu entworfen, sodass das IoT-Gerät darauf montiert werden kann.
Die Designdaten wurden zur Fertigung an einen 3D-Druckservice übermittelt.
Wenn das IoT-Gerät mit dem Solarladegerät montiert ist, sieht es wie folgt aus:
Fazit
In diesem Projekt haben wir den langfristigen Betrieb eines IoT-Geräts mithilfe eines Batterie-Eliminators und eines Solarladegeräts ermöglicht.
Mit einem Batterie-Eliminator können Geräte nicht nur über Solarpanels, sondern auch über ein Netzteil oder andere externe Stromquellen betrieben werden.
Es ist auch möglich, alternative Batterien wie CR123A zu verwenden, um Geräte zu betreiben, die ursprünglich für Knopfzellen ausgelegt sind.
Durch diesen Ansatz können auch BLE-basierte Beacons, wie sie beispielsweise für die Standortverfolgung eingesetzt werden, mit kürzeren Abtastintervallen betrieben werden, ohne die Betriebsdauer zu verkürzen.
