SparkFun micro:climate kit

SparkFun micro:climate kit - v3.0 $4700 $5673 $3432，包含

• SparkFun weather:bit (Qwiic) $571
• 新版 micro:bit 插座是 SMD、有 Qwiic 插座
• 內建 I²C 介面的 BME280 Barometric Pressure Sensor 量 air temperature, humidity, barometric pressure and altitude
• 兩個 RJ11 插座，特殊接腳定義接風向計、風速計、雨量計
• 兩組 screw terminals sets 接 Soil Moisture 和 Soil Temperature
• Serial Port 可接 OpenLog、Serial LCD display、或 monitor data
• I²C Port 擴充
• Weather Meter Kit (風向計、風速計、雨量計) $3100, $2098 風速計 $905
• SparkFun Soil Moisture Sensor
• SparkFun OpenLog (UART 透過 ATmega328 轉 SPI µSD Card)
• 比較：SparkFun gator:log - micro:bit Accessory Board (意指可用鱷魚夾或香蕉插頭)：3.3V UART → ATmega328P → µSD card
• Waterproof Temperature Sensor
• 電池盒、起子、線

TI TPS61200 升壓晶片

TI TPS61200 是升壓晶片，輸入 0.3 ~ 5.5V，輸出 1.8~ 5.5V (TPS61201 輸出 3.3V，TPS61202 輸出 5V) 1.35A，Iq 55μA。

• EN：high 啟用輸入，不要空接。
• PS：low 啟用 Power Save mode，不要空接。低電流時維持高效率。接地強制操作在固定 switching 頻率。The average input current is limited to a maximum value of 1500mA.
• UVLO：Under voltage lockout comparator input.Mustbe connectedto VAUXif not used。接 VIN 分壓比較 250mV，分壓電流至少 1μA
• FB：VOUT 和 GND 間的電阻分壓為 500mV 的位置。分壓電阻的電流至少 1μA (流入 FB 接腳電流 0.01μA 100 倍)，所以 FB 和 GND 間電阻要低於 500 kΩ，建議 200 kΩ 左右。
• 3.3V: 2.8M 和 500k，1M 和 179k
• 最小電感 L_MIN = V_IN(MAX) x 0.5 μs/A，建議範圍 1.5μH and 4.7μH。電感決定後，最大電感電流 I_L(MAX) = V_OUT x I_OUT / 0.8 / V_IN + V_IN x (V_OUT - V_IN) / 2 / V_OUT / f / L。 I_OUT 多少？
• 5V 600mA
  
• Using TPS61200 as WLED Driver
• LiPower 電路圖
  
• https://www.electrokit.com/uploads/productfile/41004/tps61200-board-modifications-part-1-changing-undervoltage-lockout

模組：LiPower - Boost Converter

I2C

Qwiic 或 STEMMA QT 是 I2C 介面系統，使用 4-pin JST SH 1.0mm 連接器。

轉成 Grove?

supercapacitor 超級電容

一般電解電容 (electrolytic capacitor) 約幾十微法拉 (μF)，仝款大小的超級電容 (supercapacitor, ultracapacitor) 可達到幾法拉，充放電遠比充電電池快、次數多。應用在需要常常快速充放電的地方，如汽車、巴士、火車、起重機、和電梯等煞車充電或瞬間電源供應。小元件可用在 SRAM 記憶保留。

超級電容使用 (靜) 電雙層電容 (Electric Double-Layer Capacitors, Electrostatic Double-Layer Capacitor, EDLC) 和電化學擬電容 (Electrochemical Pseudo-capacitor)。

施加電壓於 EDLC 時，電極與電解質間電荷受到庫倫靜電力，正極會吸引電解質中的陰離子、負極會吸引陽離子，但不會通過介面 (why?)，形成距離僅有數個原子的電雙層來儲存電荷，即使停止充電也不會發生變化。由於電能是儲存於電極與電解質之界面，電極表面積越大，能累積的電荷就越多，常見如活性碳表面積可高達 2000m²/g，電容值可達 120~280 F/g。電容之可充電電壓範圍是由電解質之電化學分解電壓所決定。

擬電容利用電極和電解液間產生快速的可逆法拉第反應來儲存電荷，由於牽涉到電荷轉移，能量密度能比 EDLC 高五到十倍。 常見的材料為過渡金屬氧化物，具有較多的氧化態，有RuO2、Co3O4、MnO2、V2O5、NiO 等。

特性：

• 充放電不會伴隨化學反應，可以半永久性地進行急速大電流充放電。即使發生短路現象也不會進成電容器之故障，也無特別之充放電限制條件。功率密度達到 1000W/kg。Cycle Time 一萬次以上。
• 儲電時間長：仍有微小的漏電電流。正常狀態下不會產出新的物質減損儲電效率，能夠達到理論上的最佳儲存壽命。
• 高可靠性：。 寬廣的工作溫度範圍。
• 不含鉛或鎘等重金屬，對環境不致造成污染。
• 能量體積比只有個位數 Wh/kg，僅約車用鋰離子電池的1/25。

而超級電容器的形式主要分成兩種：

1. 圓柱狀電容器：將電極基片捲撓後以原型金屬外殼封裝，適合低電壓大電流充放電應用。
2. 疊層式電容器：運用摺疊電極基片的方式，以塑膠或金屬外殼封裝，適用於高電壓低電流領域。

高於10 Wh/kg一點點

Vwork 工作電壓

Vmin 工作截止電壓

I 工作電流

t 維持時間

維持所需能量 = 電容減少的能量
1/2 I (Vwork+ Vmin) t = 1/2 C (Vwork² -Vmin²)
可得 C = I t /(Vwork - Vmin)

假設 Vwork＝5V, Vmin＝4.2V, I＝0.1A, t=10s，所需電容 C = 0.1*10/(5 - 4.2) =1.25F

160uA 7day /(1.5-1.3) =

參考

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor
2. http://140.114.47.150/Researchfields03.html 
   
3. https://www.artc.org.tw/upfiles/ADUpload/knowledge/tw_knowledge_309593075.pdf
   

Battery 電池

https://dictionary.cambridge.org/zht/詞典/英語-漢語-繁體/battery

https://dictionary.cambridge.org/zht/詞典/英語/battery 

• 電池：提供電能的設備，特別是由化學能轉成的電能，由好幾個單元組成。
• 一整套類似的東西 (a battery of sth.) 
• 炮陣
• 毆打
• 層架式的。battery farm 層架式養殖的農場

超級電容 

能量密度、功率密度、迴圈壽命、充放電時間、電源系統成本、工作溫度範圍、可靠度與安全性等。

能量密度 放電速度 充電速度 Wh/Kg m3/Kg

碳鋅 (C-Zn) 電池是極普遍的乾電池，是一種電化學 (Electrochemical) 電池，以鋅做陽極 (陽極送出電子到電路中，因此是負極)，二氧化錳粉末混合物和其他材料當做陰極 (正極); 氯化銨的電解質凍和氯化鋅溶解於水中當做電解液; 而碳棒把外界電路的電子傳回到陰極(正極)。是一種安全又經濟的電池，何況其來源沒有問題。

碳鋅電池便用時電流很小，且使用的時間不長，最有效率。如果使用的電流較大及時間較長的話，電池放出電能所產生的氫氣會積在碳棒，阻礙傳導能力，而降低電池的效率。陰極混合物也當做去極劑，防止氫氣存在碳棒。然而，即使有去極劑，碳鋅電池在大電流的使用狀況下亦無法使用太久。

碳鋅電池在電解質混合物和碳棒大小的製法上有許多型式。低電流的電池含有高百分比的活性電化學材料，具有較大的容量，能維持很久。高電流的電池須含有更多的碳，以便能在短時間內產生大電流。

碳鋅電池使用的電流降低時，會改進電池的化學效率，以兩個並聯的電池代替一個電池，可以增長三倍的使用壽命。

安培小時(Ampere-hour)碳鋅電池使用到IV時的使用壽命估計的容量跟電池的大小和使用電流的高低很有關係。其他影響電池使用壽命的因素尚有周圍溫度和放在電池架上的時間，低溫會降低容量，高溫會縮短使用壽用。

電池大小	使用電流	容量
	mA	hr	Ahr	Whr
四號 (AAA)	2	290	0.45	?
	10	45	0.37	?
	20	17	0.28	?
三號 (AA)	3	350	0.88	?
	15	40	0.50	?
	30	15	0.37	?

CR2032 是一種鈕扣鋰電池，額定 3.0V。直徑 20 毫米、高度3.2毫米。BR2032 尺寸相同，電壓和容量略低，但溫度範圍較廣。

https://lirobo.blogspot.com/2020/11/rechargeable-battery.html

參考

1. http://pemclab.cn.nctu.edu.tw/peclub/W3cnotes/cn37.電池簡介/電池簡介.htm
   

• DIY Quartz Clock Movement Mechanism Module Kit: Operating Voltage : 1.3 -1.7 V, Average Current Consumption < 160uA
• https://makerpro.cc/2019/02/the-functions-of-small-primary-cell/
  

USB

1. USB in a NutShell
2. official USB specifications

• USB 連接器、供電、速度、訊號

Weather Station 氣象站套件

SparkFun micro:climate kit - v3.0：風速、風向、雨量、溫度、 濕度、Log

PM10、PM2.5、TVOC

CO、CO2