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.
Achtung! Zum Schutz vor
möglichen Gesundheitsrisiken ist folgendes wichtig: Dass man nicht
probeweise an einer E-Zigarette zieht, ist selbstverständlich, denn man
weiß ja nicht, wer sie vorher verwendet hat. Beim Auseinanderbauen
sollte man die hintere Kappe mit einer Zange fassen, leicht hin und her
drehen und dabei herausziehen. Dabei muss man sorgfältig darauf achten,
sich nicht am dünnen Blech oder anderen Teilen zu verletzten. Falls
doch etwas passiert, muss die Wunde schnell desinfiziert werden, genau
wie bei allen Bastelarbeiten. Der Akku und der Drucksensor in der
Endkappe sind normalerweise völlig sauber und trocken. Zur Vermeidung
von Kurzschlüssen sollte man die Kabel am Akku einzeln durchtrennen.
Falls doch etwas von der Dampfer-Flüssigkeit an den Teilen klebt, kann
man sie mit klarem Wasser oder einer Seifenlauge abspülen und dann
trocknen.
Im laufenden Betrieb sind die Akkus gefährlicher als übliche
Handy-Akkus, weil sie keine Schutzschaltung enthalten. Bei einem
Kurzschluss brennen die verwendeten Drähte sofort durch, was zu
Verbrennungen führen kann. Im Folgenden werden verschiedene
Sicherheitsmaßnahmen für eine verbesserte Strombegrenzung
vorgeschlagen. Die Akkus sollten auf keinen Fall unbeaufsichtigt von
Kindern verwendet werden.
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!
E-Zigaretten-Laderegler
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.
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.
Ein Dampfer mit Ladebuchse
Auf einer Fahrradtour hat mein Bruder diese Reste einer E-Zigrarette
mit Ladebuchse gefunden. Da war schon mal ein Auto drübergefahren, aber
die Platine war noch überwiegend intakt. Der mikrofonartige
Drucksensoer war auch vorhanden, aber er hat nur zwei Anschlüsse. Es
hat etwas gedauert, bis ich kapiert habe, dass der eigentliche
Drucksensor diesmal getennt von der Elektronik eingebaut wurde. Das
zugehörige IC U1 ist ein CSC909DB.
Der Sensor ist die kapazitive Messkammer. Sehr interessant, man könnte
vielleicht ein Kondensatormikrofon daraus machen. Am Sensoranschluss
wird ein Dreiecksignal gemessen. Wenn man den Anschluss mit dem Finger
berührt, löst der Sensorschalter aus. Man erhält dann ein buntes
Feuerwerk der im Kreis angeodeten Mehrfarben-LEDs. Der Laderegler U3
verwendet diesmal ein sparates IC, der LTH7, der anscheined dem LTC4054-4.2 entspricht.
Auf der Rückseite befindet sich neben dem Sensor ein
Mikrocontroller. Es könnten sich um einen Padauk-Controller ähnlich dem
PSF154 handeln. Die Lage der Anschlüsse GND und VCC spricht dafür und
die unbeschriftete Oberseite. Anscheinend wird jede der sechs Farb-LEDs
von einem eigenen Pin angesteuert. Das Sensor-IC steuert mit einer
Leitung den Controller an, der also offensichtlich nur für die
aufwendige Light-Show zuständig ist. Wahrscheinlich ist der im
Ruhezustand im Power-Down-Modus und wird bei Bedarf aufgeweckt.
Zuerst dachte ich, warum denn so ein großer Controller nur für die
LEDs? Aber dann habe ich rausgefunden, dass die LEDs keine eigene
Elektronik enthalten und über neun Ports in einem Multiplexverfahren
angesteuert werden. Ports für 6 * 3 LEDs. Die LEDs kosten nicht viel
und dieser vermutete Padauk-Controller auch nur ungefähr 5 Ct.
Zum Test habe ich einen Akku angelötet und erfolgreich über USB
aufgeladen. Durch Berühren der Sensor-Anschlüsse kann das Lichtspiel
getriggert werden.
23.11.23: Ladecontroller
Meine Brüder halten sich offenbar mehr in der freien Natur auf als ich.
Und deshalb finden sie dauernd neue E-Zigaretten, die Leute achtlos in
die Botanik geworfen haben. Auf den Zigaretten steht die
durchgestrichene Mülltonne als Entsorgungshinweis. Viele Leute
verstehen das falsch und werfen die Teile zwar nicht in die Mülltonne,
dafür aber irgendwo in die Gegend.
Inzwischen habe ich schon mehr Akkus, als
ich verbasteln kann. Ich bin dazu übergegangen, den Controller am Akku
zu lassen und nur das Heizelement abzutrennen. Wenn ich den Sensor von
der Kabelseite aus anpuste, geht die LED kurz an. Dann schließe ich ein
Labornetzteil an die Kabel zum Heizelement an, die ja zugleich der
Ladeeingang sind. Wenn der Controller ein Typ mit Ladeelektronik ist,
geht die LED an und schaltet sich am Ende des Ladevorgangs ab. Der Akku
hat dann 4,2 V. Zuletzt hatten fast alle den internen Laderegler. Diese
Teile habe ich dann mit einem Aufkleber "L" versehen.
Zuletzt ist noch ein neuer Typ mit Kindersicherung aufgetaucht. Er
schien zuerst nicht zu funktionieren. Aber nachdem ich ihn dreimal kurz
angepustet habe, war alles wieder normal. Diesen Typ habe ich mit "KI"
gekennzeichnet, nicht zu verwechseln mit Künstlicher Intelligenz, denn
die natürliche Intelligenz von Grundschulkindern reicht bereits aus,
um das Hinweisschild zu verstehen.
LED-Bäumchen mit Li-Akkus
Mein kleines LED-Bäumchen mit weichem Dreiphasen-Blinker wurde
ursprünglich mit einer 9V-Batterie betrieben. Jetzt habe ich zwei
kleine Li-Akkus aus E-Zigaretten eingebaut, die zugleich auch als
Fuß-Beschwerung dienen. Das Kunstwerk leuchtet damit ein bis zwei
Wochen lang. Allerdings hat sich hier der Nachteil einer einfachen
Reihenschaltung der Akkus gezeigt. Einer ist schwächer als der andere
und kann leicht unterladen werden. Ich muss also ab und zu nachmessen
und bei Bedarf neu laden. Wenn die Zustände sich stark unterscheiden,
müssen beide einzeln geladen werden. Ich habe deshalb schon überlegt,
das Bäumchen so umzubauen, dass es mit 3,7 V auskommt. Dann könnte ich
nämlich beide Akkus parallel schalten, und die unterschiedlichen Daten
wären kein Problem mehr.
Das LED-Bäumchen stand ursprünglich in der Bastelecke.
Aber die Akku-Variante kommt da nicht rein, wie sie nicht kindersicher
ist. Wer Li-Akkus aufladen will, muss schließlich genau wissen, was er
tut.
Charlieplexing-Display
Gerade habe ich eine alte E-Zigarette mit Laderegler und
mehrdarbigem Display zerlegt. Dieses besondere Display hat nur sechs
Anschlüsse. Ein Test hat gezeigt, dass jeder Anschluss mal Anode und
mal Kathode sein kann. Erst da habe ich es verstanden: Charliplexing
ist das Prinzip. Mit Sechs Anschlüssen kann man bis zu 6*5=30 LEDs
steuern. Spannend! Und viel zu schade für eine schnöde Zigarette! Das
Display muss also ausgebaut werden, um es mit einem eigenen Controller
anzusteuern.
Das Display stammt übrigens aus einer Zigarette der Firma Fumot und hat
die Bezeichnung Digital Box 12000 Puffs, was wohl bedeuten soll, dass
man 12.000 Züge erreicht. Der Flüssigkeitstank ist größer als sonst,
dafür muss man den Akku mehrmals nachladen. Wenn das bedeutet, dass die
Teile länger halten und weniger in der Gegend rumliegen, dafür aber mit
solchen Displays, bin ich einverstanden. Siehe auch:
Ansteuerung mit einem Arduino
22.5.24:
Li-Akkus im Digitalvoltmeter
Nachdem ich mein aktuelles
DVM geschrottet hatte, habe ich andere noch
vorhandene Geräte angeschaut und mich gefragt, welches an die Stelle
treten sollte. Ein älteres Gerät von Voltcraft funktionierte noch gut,
aber die nicht mehr ganz volle 9V-Batterie hat mich gestört. Irgendwann
gibt das wieder Ärger, leer oder ausgelaufen, irgendwas kommt immer.
Deshalb habe ich nun zwei Li-Akkus aus alten E-Zigaretten eingelötet.
Nachladbar, keine Steckkontakte mehr, geringe Selbstentladung, etwas
größere Kapazität bei einer Spannung von 7 V bis 8 ,4 V. Zur Sicherheit
habe ich beide Zellen über einen Widerstand mit 1,3 Ohm zusammengeschaltet.. Der
Umbau war problemlos, und das Gerät arbeitet prima.
Kleine Ersatzbatterie
Weil
das kurz abgetrennte Batteriekabel aus dem Digitalmultimeter nun arbeitslos
war, habe ich es an einen weiteren kleinen Akku gelötet. Damit kann ich nun
Geräte testen, die eigentlich für 9 V gedacht sind, aber auch mit viel weniger
auskommen. Gerade arbeitet der Akku in einem kleinen Kurzwellenradio. Achtung,
der rote Draht muss hier an Minus, weil die Rollen Batterie/Verbraucher
ausgetauscht sind.
Neue Bauteile
Durch meinen aufmerksamen
Bruder Hellmut bekomme ich jederzeit den Überblick über die neuesten
Entwicklungen auf dem Markt der E-Zigaretten. Langsam setzt sich die
nachladbare Version mit internem Display durch. Die Anzeige auf der mittleren
Platine hat eine etwas andere Kontaktierung, nämlich mit einer verlängerten
Grundplatte mit Lötfahnen. Das ermöglicht Anwendungen in sehr flacher Bauweise.
Da ich ja nun weiß, wie diese Anzeigen anzusteuern sind, eröffnen sich viele
neue Möglichkeiten.
Zum ersten Mal habe ich in einer dieser weggeworfenen E-Zigaretten einen
Li-Akku in einem typischen Elko-Gehäuse gefunden. Diese Bauform eignet sich gut
für den direkten Einbau in eine Platine. Immer mehr Geräte in meinem
Elektronik-Labor werden inzwischen mit Li-Akkus betrieben, sodass ich immer
weniger Batterien kaufen muss.
Wer auch einmal solchen Edelschrott
finden will, der muss nur ein paar Bänke an einem Fluss oder in einem
Park
inspizieren. Ein bis zwei Meter dahinter liegen oft solche Dinge im
Gras, von
jugendlichen Missetätern achtlos über die Schulter geworfen. Wie man
hört, gibt es bei machen Discountern Sammelboxen für Batterien und
E-Zigaretten. Manch einer hat mal nett gefragt und durfte dann etwas
herausnehmen. Immerhin ist die Wiederverwertung der Akkus ein Beitrag
zum Umweltschutz.
Fledermausdetektor mit Li-Akku
Der
Franzis
Fledermausdetektor arbeitet normalerweise mit 9 V und einem
5V-Spannungsregler. Ein Test hat aber gezeigt, dass er auch noch mit 3,7 V
betrieben werden kann. Hier habe ich den Spannungsregler mit einem Drähtchen
zwischen den äußeren Beinchen kurzgeschlossen. Der kleine Akku mit 500 mAh
wurde direkt eingelötet und zusätzlich mit Uhu fixiert. Die Befestigung ist
besser als mit dem 9V-Block am Clipkabel. Die maximale Lautstärke ist mit dem
Akku geringer, aber die Empfindlichkeit des Geräts ist auch mit der kleinen
Spannung noch sehr gut.
