許多 IoT 裝置依賴 CR2032 鈕扣電池,但其電池壽命可能成為限制因素,特別是在提高取樣頻率時更為明顯。
電池消除器是一種簡單的方法,可將鈕扣電池替換為外部電源供應。
在本文中,我們將示範如何使用 CR2032 電池消除器,將電池供電的 IoT 感測裝置轉換為太陽能供電系統。
什麼是電池消除器?
電池消除器是一種裝置,可讓電子設備在不使用內部電池的情況下運作。
它不使用電池,而是透過 USB 或穩壓電源等外部電源供應電力。
在許多情況下,電池消除器會以 「假電池」的形式實現,也就是一種可放入電池槽並連接外部電源的 電池形狀轉接器。
對於使用 CR2032 鈕扣電池的裝置而言,假電池(Dummy 電池)可透過提供穩定的外部電壓來充當電池消除器。
組成元件

系統由以下元件組成:
– CR2032 電池消除器 (DB-R2032N)
– IoT 感測裝置
– 太陽能充電裝置
– USB 線
為 USB 線鑽孔

首先,在將假鈕扣電池安裝到 IoT 裝置時,需要開一個孔讓 USB 線通過。
因此,我們在裝置的電池蓋上鑽孔。
由於只需讓 USB 線內部的導線通過,因此我們鑽兩個約 1.5 mm 的孔。
接著使用銼刀將兩個孔連接起來,並修整成一個長形開口。
剝除 USB 線外皮以露出內部導線

隨太陽能充電器(選購配件)附帶的 USB 線為 Type-A to Type-C 線材。
在本專案中,我們使用斜口鉗將 Type-C 接頭剪除。
接著,剝除線材外層絕緣,以露出內部導線。
線材內共有四條導線:V+、V-、D+、D-。
仔細觀察可以發現,電源線(V+ 與 V-)比其他導線稍微粗一些。
由於本專案不需要使用資料線(D+ 與 D-),因此將其從根部剪除。
其中,正極電源線(V+)為粉紅色線材,負極電源線(V-)為黑色線材。
將電池消除器與 USB 線連接

將 USB 線焊接到電池消除器上。
在此過程中,有幾個重要事項需要注意:
1. 請務必在焊接前先將 USB 線穿過外殼。
2. 需特別注意,內部導線的絕緣層容易熔化。
這些都是常見的錯誤,往往在焊接完成後才會發現,因此請務必小心。
其實我第一次操作時,就忘了在焊接前先將線材穿過外殼 😅
另外,由於 USB 線的內部導線相當細,我們額外進行了 灌封處理(Potting),以加強連接強度。

黃色的材料是遮蔽膠帶(Masking Tape)。
它用於在灌封後矽膠固化的過程中,防止外殼與矽膠黏在一起。
將電池消除器安裝到 IoT 感測裝置中

這個步驟並沒有特別困難的地方,但請注意在安裝電池消除器時,不要扭曲或拉扯導線,並將其正確放入外殼中。
將 IoT 感測裝置固定在太陽能充電器上

在本專案中,我們僅重新設計了太陽能充電器的外殼,使 IoT 感測裝置可以安裝在其上。
設計資料已送交 3D 列印服務進行製作。
當 IoT 感測裝置與太陽能充電器組裝完成後,外觀如下:

結論
在本專案中,我們透過電池消除器與太陽能充電器,使 IoT 裝置能夠實現長時間運作。
透過電池消除器,裝置不僅可以使用太陽能供電,也可以透過 AC 變壓器或其他外部電源供電。
此外,也可以使用 CR123A 等替代電池,為原本設計使用鈕扣電池的裝置供電。
透過此方法,即使是用於定位追蹤的 BLE 裝置,也能在縮短取樣間隔的同時,維持長時間運作。
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