Der E-Zigaretten-Controller          


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Wenn man ausgerauchte E-Zigaretten mit brauchbaren Akkus (siehe auch Li-Akkus laden) in die Finger bekommet, fragt man sich irgendwann, wie das alles funktioniert, und ob man mit der Elektronik auch noch etwas anders machen kann. Die Steuerung sieht aus wie ein Elektret-Mikrofon, hat aber einen Schaltausgang. Die aktuellen Typen haben zusätzlich eine blaue ELD auf der Rückseite. Der Sensor reagiert auf Unterdruck beim Ziehen an der Zigarette und schaltet dann das Heizelement und die blaue LED ein.



Mit einem Gummischlauch kann man die Funktion testen. Zusammendrücken, das Ende zuhalten, Entspannen, Unterdruck.



Hier das Innenleben. Man erkennt die schwach durchsichtige Membran und einen inneren Metallring. Der Sensor ist offenbar ein kapazitiver Drucksensor. Wenn man zieht, wölbt sich die Membran nach außen und erhöht die Kapazität. Der innere Metallring liegt auf der goldenen Platinenfläche auf.

Eine Platine hat sich mit einer kleinen Rauchwolke selbst entlötet, weil ich sie falsch angeschlossen hatte. Prima, dann kann ich sehen, wie die Bahnen unter dem IC verlaufen.



Auf der Rückseite der Platine gibt es noch so eine Randfläche, die an Masse (schwarzes Kabel) liegt. Sie ist im zusammengebauten Zustand in Kontakt mit der äußeren Aluhülle des "Mikrofons". Außerdem sieht man auf der Rückseite die blaue LED.




Dies ist die ganze Schaltung. Der Drehko steht für den Sensor. Eine zusätzliche Diode leitet induktive Spannungsspitzen beim Abschalten induktiver Lasten ab. Man kann deshalb auch Motoren damit schalten. Ein Datenblatt konnte ich allerdings nicht finden.



Hier wird eine kleine Glühlampe geschaltet. Wenn ich die Platine anfasse, berühre ich die Kontaktringe auf beiden Seiten. Sie schaltet dann ein, solange die Berührung anhält. Aber nach zehn Sekunden kommt ein Timeout, und die Last wird abgeschaltet.



An den Kontaktring habe ich einen vierten Draht angelötet, den Sensoranschluss. Zum Test habe ich den Sensor durch einen Trimmer mit 25 pF ersetzt. Wenn ich ihn halb aufdrehe, wird eingeschaltet.



Man kann auch einen kapazitiven Berührungssensor damit bauen. Wenn man den isolieten Draht berührt, wird eingeschaltet.



Wenn man es mit einem Schalter auslösen will, kann ein Widerstand von 100 k den Kondensator ersetzen. Man schaltet ein, und die Last bleibt für zehn Sehunden an.

Weitere Beobachtungen: Beim Anlegen der Betriebsspannung blinkt die blaue LED einmal. Am Anfang wird die Kapazität am Sensoreingang gemessen und dient als Referenz für eine Änderung. Im Ruhezustand liegt permanent ein Sägezahnsignal mit ca. 50 kHz am Sensoreingang. Die Frequenz wird mit steigender Kapazität tiefer. Man kann es nur indirekt messen, z.B. mit der Messspitze des Oszis an der Nachbarbahn der Steckplatine. Man sieht dann, dass sogar eine Annäherung des Fingers die Frequenz sichtbar ändert. Im Sensor-Ruhebetrieb braucht der Controller ca. 1 µA.

Beim Einschalten der Last nach einem Sensorereignis wird die Betriebsspannung überwacht. Wenn sie unter der Last zu stark einbricht, wird sofort abgeschaltet. Wird die aktive Phase vom Anwender beendet, geht die LED in einem weichen Übergang aus, aber der Ausgang wird abrupt abgeschaltet. Wenn das Timeout von 10 s erreicht wird, schaltet der Controller ab und die blaue LED blinkt zweimal. Der Ausgang kann bis zu ca. 1 A schalten. Der Controller führt im aktiven Betrieb eine Messung der Batteriespannung durch. Unter 3,5 V verweigert er die Arbeit. Bis 4,0 V entsteht ein konstantes Ausgangssignal, darüber ein PWM-Signal, dass die höhere Spannung kompensiert, sodass die effektive Leistung entsprechend reduziert wird. So viel Aufwand nur für eine Zigarette!

 


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