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!

Inzwischen ist ein Datenblatt es Controllers aufgetaucht: https://belchip.by/sitedocs/44943.pdf Darin kann man lesen, dass ein Laderegler mit eingebaut ist. Zuerst war mir nicht klar, wo der Eingang dazu liegen soll. Durch Probieren konnte ich rausfinden, dass der Schaltausgang(blau) zugleich der Eingang für das Ladegerät ist. In einer E-Zigarette mit Ladebuchse muss es wohl einen Umschalter geben. In der Einweg-Zigarre ist die Ladefunktion zwar enthalten, sie kann aber nicht verwendet werden. Verschwendung pur! Aber wenn die Dinger nun schon überall herumliegen, kann man sie ja auch einfach als Laderegler für Li-Akkus verwenden. 

Der Regler erkennt selbst, wie das Netzgerät geartet ist. Wenn es hochohmig genug ist und den Strom ausreichend begrenzt, schaltet der Laderegler voll ein. Wenn das Netzgerät z.B. 1 A liefern kann, geht der Regler  in einen Konstantstrommodus mit ca. 250 mA. Wenn die Ladespanung von 4,2 V erreicht ist, wird mit konstanter Spannung weiter geladen, wobei der Strom immer weiter abnimmt.  Bei laufendem Ladevorgang leuchtet die blaue LED.

Außer Akkus und Dampfer-Controllern liegen auch jede Menge nicht mehr gebrauchte Netzteile herum. Da macht es Sinn, beides zu verheiraten. Jetzt habe ich ein Steckernetzteil mit Laderegler und Krokoklemmen verbunden. damit kann ich nun ganz bequem alle Arten von Li-Akkus laden.

Solar-Ladegeräte


Mein Bruder hat mir einige verbrauchte E-Dampfer mitgebracht und hatte auch noch zwei passende Solarzellen übrig. Da lag es nahe, zwei Solar-Ladegeräte für Li-Akkus zu bauen. Die Dampfer-Controller werden wieder als Laderegler eingebaut, wobei der blaue Anschluss an den Pluspol der Solarzelle gelötet wird.

An der Fensterbank bekomme ich nur einige Stunden am Tag die volle Sonne. Aber nach zwei Tagen konnte ich schon fast 4 V an den Akkus messen. Etwas geht noch, dachte ich. Aber nach dem dritten Tag konnte ich mehr als 4,5 V messen! Nach allem was man hört, besteht da bereits Brandgefahr! Ich habe beide Akkus mit einer Glühlampe bei 100 mA bis auf 4,2 V entladen, was ca. 1,5 h gedauert hat. Die Akkus hatten eigentlich nur 360 mAh. Sie waren aber anscheinend auf 140% überladen. Zur Sicherheit wurden sie in der Nacht auf den Balkon verbannt. Eine Beschädigung konnte aber nicht festgestellt werden.

Wie ist das nur möglich, dass die Ladeendspannung überschritten wird! Einige Messungen haben gezeigt, dass die Ladeelektronik nicht in jedem Dampfer-Controller enthalten ist. Anscheinend war das bei den älteren Modellen üblich, aber bei den neueren nicht mehr. Die Hersteller haben wohl selbst gemerkt, dass das eine Verschwendung war und nun ICs ohne den Laderegler gebaut. Ein einfacher Test verwendet einen Widerstand von 1 kOhm statt des Akkus. Die Spannung am Widerstand muss dann auf etwa 4,2 V stabilisiert werden, wenn das Ladegerät zwischen 5 V und 6 V bringt.



Jetzt habe ich zwei von den älteren und getesteten Reglern eingebaut. Ab jetzt sollte alles umweltfreundlich und sicher funktionieren.

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Neuartige Heizelemente bei E-Zigaretten


Bisher gab es immer einen dünnen Heizdraht, der im Bereich der Dampferzeugung zu einer kleinen Spule zusammengedreht war. Bei einigen neueren Modellen habe ich nun dieses Heizelement gefunden, das aus einem dünnen Gitterblech besteht, das auf zwei Verbindungsdrähte punktgeschweißt wurde. Damit vermeidet man offensichtlich die Verluste entlang der Zuleitungen. Für das Foto des Heizelements in Aktion war einen Strom von mehr als 1 A nötig.