Hallo Forum,
Nachdem ich viele Projekte von euch gesehen habe und mit verfolgt habe, wie viele immernoch an der Stromversorgung verzweifeln - mache ich schon früher als ich eigentlich geplant hatte ein kleines tutorial.
Dieses geht über den am meisten benutzten Akku der Welt, der auch in euren Powerbanks ist, und darum, wie man diesen sicher laden kann.
Das erste Tut geht um Li-Ion und Li-Pol.
Das zweite Tut geht darum, Sonderformen zu laden. Dazu zählen kleine Bleiakkus, Lithium-Eisen und die Neuentwicklung auf dem Markt: Lithium Keramik (ich bin auch schon wie Verrückt die Industrien am nerven, wann ich mit Testakkus rechnen kann).
Vorteile?
Ihr habt die Qualität der Akkuzellen in der Hand
Ihr könnt defekte Bauteile einfach tauschen und müsst nicht alles neu kaufen
Ihr spart durch Eigenbau extrem viele Kosten
Ihr könnt die Bauteile frei platzieren (und zum Beispiel die Ladebuchse nach aussen legen)
Ihr könnt die Kapazität und Bauform der Akkus frei wählen
Und umgeht die automatischen Abschaltungen bei einer Powerbank.
Bevor ihr euch das Tut anseht, lest bitte den Threat: Lithium Akkus - Auswahl und Pflege. Damit ihr wisst, was ihr bei dem Kauf des richtigen Akkus/der richtigen Powerbank beachten müsst.
Nun zum Thema:
Der Aufbau ist sehr einfach und besteht aus fertigen Bauteilen. Ich erkläre jedoch gerne sehr genau. Es zieht sich zwar extrem in die Länge, aber am Ende sind es nichts weiter als ein paar Drähte an + und - zu klemmen.
Ich habe keine Ahnung, wo ich anfangen soll, daher fange ich bei 0 an und erörtere erst einmal die grundlegenden Bauteile:
1: Li-Ion, Li-Pol Charger MIT Schutzschaltung für 18650 und LiPo Akkus. Suchbegriff: TP4056 USB Schutz
Standart ist er auf 1.000mA eingestellt, über R3 kann man jedoch den Ausgangsstrom einstellen. Nur was für Fummler
Die meisten LiPo nehmen diesen Ladestrom an, wenn ihr jedoch kleinere Akkus von anderen Herstellern nehmt, informiert euch, ob diese Akkus auch 1.000mA Ladestrom können.
2: Li-Ion, Li-Pol Charger OHNE Schutzschaltung für 18650 und LiPo Akkus.
Sollte der Akku schon eine Schutzschaltung besitzen. Dies erkennt man an den grünen Boards vorne bei den LiPo, unter denen meistens die Chips verlötet sind. Bei 18650er ist es etwas schwieriger zu erkennen.
3 und 4:
Step-up und Step-Down regler
Diese sind nicht nur gut, um die Ausgangsspannung nach seinen Bedürfnissen anzupassen - die etwas besseren können auch einen konstanten Strom liefern - perfekt, um Akkus zu laden, die nicht der idealen Spannungslage von Ladegeräten entsprechen.
Im Grunde sind es so etwas wie „transformatoren“ für DC Strom. Nur, dass sie nicht die Spannung transformieren, sondern hochfrequentiert Strom durch eine Spule jagen, die die Spannung dadurch hoch „stept“. Oder nach unten. Je nach Anwendung.
Suchbegriff: Stepup regler / Stepdown regler.
Es gibt welche mit 2 Potentiometern und welche mit einem. Bitte ausführlich die Beschreibung lesen. Bei denen mit 2 Potentiometern kann man meist zusätzlich den Strom einstellen.
5: Der Akku.
Die Tips zur Auswahl derer findet ihr unter
Bzw. kann ich euch auch keine Kauftips geben ohne hier Merchandising zu betreiben. Dafür bräuchte ich dann schon die Erlaubnis. Andere Händler sind auch für mich eine Blackbox, bei der ich nicht sagen kann, welcher Akku nun qualitativ gut ist oder nicht.
Aber eins kann ich zumindest zeigen, was bei den meisten Akkus drauf sein sollte und wo ihr grob Angaben herbekommen könnt:
Und natürlich bitte darauf achten: Nichts über 1C Entladerate, bzw. 2C max. holen, und bei einem Fachmann holen. Datenblatt erfragen. Vertrauenswürdige Händler haben IMMER Datenblätter der Akkus. Wenn jemand keins liefern kann, kann man davon ausgehen, dass der Akku von einer unseriösen Quelle kommt.
Auch bei Lithium gibt es starke Qualitätsunterschiede in der Produktion!!!
- Die Schutzschaltung:
Bestehend meist aus einem Controller und einem Mosfet.
So ziemlich JEDE Schutzschaltung hat 3 Basis Schutzeinstellungen:
Überstrom (Kurzschluss)
Überladung
Tiefentladung
Sollte also ein Akku mit Schutzschaltung ankommen, und diese ist auf 1C Rating ausgelegt, schaltet diese auch bei 1C Rating ab. Sollte eine Schutzabschaltung schon bei kleineren Strömen gewünscht sein, wäre es eventuell sicherer, noch eine Vorsicherung einzubauen.
- Der USB Ausgang:
Wie bei jeder normalen Powerbank ist der USB Ausgang nichts weiter als ein Stepup Regler, der an einen Akku gehängt wird. Dieser generiert 5V aus der Akkuspannung und schon habt ihr eure Spannung für die Stromversorgung.
Der hier auf dem Bild gezeigte Wandler hat eine Spannung von 5V und Stromabgabe von 2A
Google Suchbegriff: 5V Stepup USB.
Einfach die Batterie an + oder - anklemmen und der USB wird vorne aktiv. Ohne sich automatisch abzuschalten
8: Schutzschaltung 18650.
Auch für 18650 Akkus gibt es extra Schutzschaltungen, die man bei Ebay unter dem
Google Suchbegriff: 18650 PCB findet. Ich denke zur Schutzschaltung habe ich bereits alles gesagt.
9: Und natürlich einen 18650er Akku, den ich selbst einmal benutzt habe. Sieht man an den beiden erbärmlich verlöteten Schutzschaltungen.
Hierbei ist extrem wichtig:
- Jede Kapazität über 3.600mAh ist FAKE.
- Jeder Akku über 2.600mAh unter 35 Gramm ist FAKE (fühlt ein Akku sich besonders leicht an, einfach mal mit der Küchenwaage nachwiegen und vor Erstbenutzung lieber zurück schicken, wenn er sich als zu leicht herausstellt)
- FAKE Akkus haben ein extrem hohes Explosionsrisiko
- Samsung oder LG muss nicht immer das Beste vom Besten sein.
Hier hat sich eine breite Auswahl an Händlern etabliert, alle mit einer sehr guten Qualität an Lithium Akkus, die eventuell sogar günstiger sind. Aber auch da kann ich leider keine Kauftips geben.
Wer sich an oben genannte Angaben hält, sollte beim Akkukauf nicht viel falsch machen.
Zum Aufbau der Powerbank:
Ich zeige euch jetzt wie ich ganz rabiat eine Powerbank für den kleinen Heli baue, den mir mein Dad zu weihnachten geschenkt hat.
Zuerst einmal sollte man die Bauteile setzen. Dazu nehmen wir folgende Grundbauteile:
Bauteil 2, 5, 6 und 7 (6,7=Akku).
Bauteil 1 mit Schutzschaltung brauchen wir hierbei nicht, da der Akku bereits eine solche besitzt.
Der Akku war ein alter Gammelakku, an dem ich mal diverse Kurzschlusstests geführt habe. Er hat immernoch die volle Kapazität, er sieht nur extrem hässlich aus.
Durch den hohen Innenwiderstand sind low rate (unter 1C Entladerate) Akkus extrem reaktionsträge, weswegen ich selbst diese Akkus für extrem sicher halte und sie auch meistens „nicht wirklich respektvoll“ behandel.
Ob ihr alle Bauteile am Akku befestigt oder eventuell strategisch wichtig in eurem Tonuino verteilt und nur am Akku anschließt (wäre vorteilhafter), ist euch überlassen.
Also, als erstes habe ich die Bauteile gesetzt und geschaut, wo sie mir am Besten passen:
Dann habe ich 2 Tropfen Heißkleber auf die Stellen. Dabei bitte beachten, dass der Akku Hitze kurzfristig sehr wohl verträgt und sogar extrem gut abführen kann. Jedoch sollte man auch hier aufpassen, dass es nicht zu heiß wird. Dampft der Kleber aus der Heißklebepistole schon, sollte man lieber den Stecker ziehen und nochmal 5 Minuten warten.
Dabei gilt zu beachten: Die Bauteile haben unten spitzen. Entweder ihr feilt diese ab, oder ihr setzt die Bauteile einfach auf den Heißkleber - ohne Andrücken.
Dann ging es weiter damit die Bauteile anzuschließen. Da der 5V USB Regler dauerhaft an sein wird, dachte ich mir, es wäre eventuell praktischer, davor noch einen Schalter zu platzieren
(Suchbegriffe wären hier: Druckschalter rastend klein)
Ich habe einen kleinen hässlichen Anschlussplan für die Versionen mit und ohne Schutzschaltung im Akku gezeichnet
Nachdem die Bauteile angeschlossen waren, wurde alles noch einmal mit Kleber übergossen und fertig war die gammel powerbank, welche gleichzeitig laden und entladen kann, und weiterhin beliebig ein und ausschaltbar ist, incl. Schutzschaltung.
für 18650 empfehle ich übrigens nicht, direkt an die Zellen zu löten und entsprechende Halterung zu nehmen;)
Edit: Ein Forenmitglied wollte eine Kurzfassung mit Bauteilliste.
Dafür hab ich heute noch Zeit
5 und 6: Wer einen anderen LiPo Shop ausschließlich für Low Rate Akkus findet, dessen Link poste ich gerne hier rein. Ansonsten bei Ebay forschen.
Schalter: 2x Farbiger Druckschalter rund RASTEND An/Aus Ein/Aus Schalter SPST 250V 230V 3A | eBay
7: Viel findet man da nicht, was nicht aus China kommt.
https://www.ebay.de/itm/2-5V-auf-5V-1200mA-1-2A-DC-DC-Konverter-Step-Up-Boost-USB-Modul-fur-iPhone/322992230189?hash=item4b33d64f2d:g:frAAAOSwgLlabeAQ:rk:1:pf:0
Edit: Wollt ihr euren LiPo 100% sicher betreiben, kauft euch einen LiPo Bag
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LiPo Guard
LiPo Safety Bag