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Systemsprenger II

Nachdem ich viel anderes um die Nüstern hatte, bin ich endlich dazu gekommen Rainer zu bitten, den von mir entworfenen Adapter für die 18V Einhell Power X-Change Akkus zu drucken, mit dem ich die Akkus auch an meinem 12V Einhell Akkuschrauber verwenden kann.
Am nächsten Tag konnte ich die beiden Gehäusehälften bei ihm abholen:

Wie man sieht, war aufgrund des komplexen Designs doch einiges an Stützstruktur nötig.
Das ließ sich aber mit überschaubarem Aufwand alles raus popeln:

Da das Unterteil auf dem schon erprobten Design beruht, passte es auf Anhieb:

Das Oberteil war ja von mir komplett neu entwickelt und ist daher eher als Prototyp zu verstehen.
Anstelle der federbetätigten Rastnase auf der Oberseite des Akkus hatte ich zum Beispiel einen kleinen „Buckel“ und das „Dach“ des Adapters darunter mit 0,5mm extra dünn entworfen. Die Idee war, dass das „Dach“ genügend Flexibilität hätte um den Buckel ein- und ausrasten zu lassen. Das funktioniert aber überhaupt nicht. Der Buckel ist viel zu hoch und das „Dach“ überhaupt nicht flexibel:

Der Adapter sitzt aber insgesamt so stramm in der Aufnahme des Akkuschraubers, dass die Rastnase überhaupt nicht nötig ist.
Da half nur noch der Dremel:

Auf dem Bild sieht man auch das nächste Problem der geringen Schichtstärke des Daches. Es gab schlicht Löcher, weil der Drucker nicht so filigran drucken kann. Das würde ich also bei v. 1.1 ändern. Genauso wie meine deutlich zu filigranen „+“ und „-„-Zeichen.
Auch könnte die Abdeckplatte zwei Milimeter breiter sein:

Wenigstens passen die Anschlussfahnen des Akkuschraubers genau in die Aufnahmen.
Die Toleranzen für den LaoMao-Spannungswandler waren auch etwas knirsch. Allerdings nix, was sich nicht mit einer kleinen Schlossfeile lösen ließ:

Jetzt sitzt er wenigstens ohne extra Verschraubung fest in seinem Gehäuse.
Die Struktur des Daches habe ich dann von innen mit etwas Kunststoffspänen und Sekundenkleber verstärkt. Das klappt gut:

Damit konnte ich an den elektrischen Anschluss gehen. Für den Anschluss am Akku haben sich ja schon simple Flachstecker bewährt. Für die Anschlussfahnen des Akkuschraubers habe ich zu Crimpkontakten für Flachsicherungshalter gegriffen:

Das funktioniert gut:

Allerdings gibt es die Sicherungskontakte auch in einer etwas anderen Bauform ohne diese kleine „Spange“ mit der Rastnase über den Federn. Die wären sicherlich noch besser geeignet.
Damit die Kontakte auch später gut auf die Fahnen greifen, habe ich den Adapter auf den Akkuschrauber aufgeschoben, die vercrimpten Federkontakte positioniert und dann alles mit Heißkleber fixiert:

Das „T“ in der Mitte des Deckels dient als „Anker“ für den Heißkleber.
Ansonsten war der Anschluss wenig spektakulär.
Ein abschließender Test bestätigte die elektrische Funktionsfähigkeit:

Eigentlich hatte ich vorgesehen, dass man das Gehäuse verschrauben kann. Leider sitzen die vorderen beiden Schrauben aber unter dem Fuß des Akkuschraubers, so dass dort kein Platz ist. Da müsste Version 1.1 auch eine andere Lösung haben. So was richtig schlaues ist mir aber noch nicht eingefallen, so dass ich das Problem jetzt erstmal mit zwei Schrauben und etwas Sekundenkleber gelöst habe:

Das unmotiviert ovale Loch vorne ist ein Zugangsloch für das Potentiometer auf dem Spannungswandler. Dank des Sekundenklebers kann man ja jetzt den Deckel, zwecks Justage, nicht mehr ohne weiteres entfernen.
In einsatzbereitem Zustand wird das aber alles glücklicherweise vom Akkuschrauber verdeckt:

Den abschließenden Funktionstest gibt es sogar in bewegten Bildern:

Auch wenn es ein Prototyp ist, so scheint der Adapter doch gut nutzbar zu sein. Ich bin gespannt, wie er sich in der Praxis schlägt.

Systemsprenger

Nachdem mein Adapter von Einhell 18V Power X-Change Akku auf USB/Zigarettenanzünder so formidabel funktioniert hat, wurde es Zeit, die nächste Stufe anzugehen.
Neben dem Einhell 18 V Power X-Change-„Ökosystem“ habe ich ja auch noch meinen treuen TE-CD 12/I X-Li, welcher noch aus der 12V-Ära von Einhell stammt. Es wäre doch ein schöner Zugewinn an Flexibilität, wenn ich auch an diesem 12V-Akkuschrauber die größeren 18V Akkus nutzen könnte. Also zwei Baustellen, die es zugleich zu lösen gilt:
1. Ich brauche einen Adapter von der großen Aufnahme des 18V-Akkus auf die kleinere Aufnahme des 12V-Akkuschraubers:

2. Ich muss die Spannung des 18V-Akkus so reduzieren, dass sie die Spannung des vollen 12V-Akkus (12,27 V) nicht überschreitet:

Problem 1 kann ich mit meinen neuen FreeCAD-Fähigkeiten lösen.
Bei Problem 2 half mir mein Kumpel Karsten mit seiner Elektrobastler-Expertise. Nach seiner Empfehlung besorgte ich einen LaoMao Spannungswandler.
Der Hase wandelt jede Eingangsspannung zwischen 4,5V und 30V in eine Ausgangsspannung von 0,8V – 30V um und das auch laut Datenblatt mit bis zu 12A. Allerdings sollen die Ampere-Angaben bei diesen Dingern ähnlich wie die WLTP-Verbräuche bei den Autos sein: Eher eine grobe Richtlinie und real meistens deutlich geringer.
Das Potentiometer des Spannungswandlers brauchte am Anfang 3-4 Umdrehungen, bis es überhaupt reagierte. Danach ließ sich die Spannung aber schön genau einstellen:

Der erste Test verlief auch erfreulich reibungslos:

Damit konnte ich mich an die nötige CAD-Konstruktion begeben.
Die Basis bildet wieder der von mir modifizierte Aufsatz von Hans für die Einhell 18V Power X-Change-Akkus:

Diese Basis ist gleichzeitig der Boden eines passgenauen Gehäuses für den Spannungswandler:

Als verschraubbarer Deckel fungiert dann die Aufnahme für den 12V Akkuschrauber:

Und ob das alles auch passt, sehen wir, wenn der Druck fertig ist…

Akku-Zigarettenanzünder II

Nachdem ich das Design meiner Einhell Power X-Change Adapterplatte in FreeCAD abgeschlossen hatte, konnte es an den Druck gehen. Freundlicherweise hatte mir Rainer angeboten, den Entwurf auf seinem Sidewinder X2 zu drucken (Danke!). Fotos gibt es davon keine, aber dafür bewegte Bilder:

Wie ihr seht, hat er den Adapter hochkant gedruckt. Das reduziert die nötigen Stützstrukturen auf ein Minimum.
Nach knapp vier Stunden Druckzeit lag der Rohling bei mir auf der Werkbank:

Auf dem obigen Bild sieht man schön die Stützstruktur an den Schlitzen für die Steckkontakte. Vergleicht man das Bild mit dem Video oben, kann man sie dort auch erkennen.
Die Schlaufen der Stützstruktur ließen sich problemlos mit einem Bastelskalpel entfernen.
Auf den Akku passte der Adapter dann problemlos:

Auch der von mir verkürzte Schlitz für die Akku-Haltezunge passt gut. Auf der Vorderseite schließt der Adapter bündig und sauber mit dem Akku ab.
Auch die erste Anprobe mit dem Zigarettenanzünder/USB-Port-Gehäuse verlief vielversprechend:

Den seitlichen Verlauf des Gehäuses habe ich nicht sauberer hinbekommen, da es seinen Radius ändert und mir für den Adapter die Bezugspunkte fehlten.
Das ist aber lediglich ein optisches Ärgernis.
Wenn ich schon das Gehäuse positioniert hatte, konnte ich auch die Montagelöcher bohren. Auch da hätte man mit mehr FreeCAD-Wissen sicherlich was schöneres konstruieren können. Dank der vertikalen Wabenstruktur (siehe Video) halten die Schruaben aber auch so sehr gut.
Damit ging es an den elektrischen Teil:

Neben der schlichten Verkabelung wollte ich noch eine 6A-Sicherung sowie einen Ein/Aus-Schalter unterbringen.
So schick das Gehäuse ist, die permanente blaue LED-Beleuchtung und das immer laufende Voltmeter sind unnötige Stromfresser, wenn man nur den Adapter auf dem Akku hat. Dank Stufenbohrer fand der Schalter sein 20mm-Loch am Ende des Gehäuserückens:

So kommt er gerade so an den Kontakten der Einsätze vorbei:

Die Sicherung und die weitere Verkabelung fanden ihren Platz in der trapezförmigen Vertiefung, die ich in den Adapter design hatte.
Den Kontakt zum Akku kann man ganz schlicht über zwei Flachstecker realisieren:

Die Flachstecker kommen mit der flachen Seite an den Mittelklotz und stoßen mit dem breiten Teil ihres Körpers an die vordere Verjüngung.
Der Kanal ist breit genug, um auch vorisolierte Crimpkontakte zu verwenden.
Die Stromverteilung wird über einfache Y-Stücke an den mitgelieferten 90°-Steckkontakten realisiert:

Gehalten werden die Akku-Kontakte durch eine schöne Heißkleber-Orgie:

Fertig ist die Powerbank mit Wechselakku:

So sehen die Buchsen geschlossen aus:

und so geöffnet:


Achtung:
Auf der Zigarettenanzünderbuchse liegt immer die volle Eingangsspannung (also das was das Voltmeter anzeigt) an! Bei mir ist das irrelevant, da mein Hase alles verknuspert, was zwischen 12-24V liegt, aber andere Geräte können da empfindlicher sein. Die USB-Buchsen sind natürlich geregelt und geben jeweils 5V bei 2,1A ab.

Akku-Zigarettenanzünder I

Der Titel sagt in deutlich verkürzter Form eigentlich schon was das Ziel dieses Bastelprojektes ist.
Für einen Nebenkriegsschauplatz brauche ich eine mobile Stromquelle, die mindestens 12V (max. 24V) raus wirft und über einen Zigarettenanzünderanschluss verfügt.
Um da das Rad nicht neu erfinden zu müssen, wollte ich für die Stromquelle auf Einhell 18V Power X-Change-Akkus zurückgreifen. Die Hasen haben ordentlich Saft (bis zu 8Ah), sind (auch als Nachbau) gut verfügbar und bei mir im Haushalt eh schon vorhanden.
Für die Abgabe an den Verbraucher brauchte ich dann noch einen Zigarettenzünderanschluss. Kann man alles selber klöppeln, aber zu dem Preis und Aufwand gibt es das auch in hübsch und sogar mit zwei USB-Ports und Spannungsanzeige:

Nun blieb aber noch die Frage, wie der Akku seinen Strom an den Zigarettenanzünder abgibt?
Fliegende Verkabelung? Möglich:

Aber doch eher nix dauerhaftes, geschweige denn „mobil“.
Da gibt es doch bestimmt was schönes aus dem 3D-Drucker, oder?
Zum Glück bin ich nicht der erste, der Einhell-Akkus zweckentfremdet:

Im Netz finden sich reihenweise 3D-Druck-Vorlagen für solche Adapter.
Der simpelste (und damit am einfachsten anpassbare) stammt meiner Meinung nach von Hans:

Natürlich könnte ich auf dieser kleinen Grundplatte niemals mein Gehäuse sicher befestigen. Also musste ich die Vorlage entsprechend anpassen. Es folgte der Einstieg in die wunderbare Welt der CAD-Zeichnung.
Selbst im von mir sehr geschätzten Open-Source-Universum gibt es haufenweise kostenfreie CAD-Anwendungen. Nach Abwägung einiger Vor- und Nachteile habe ich mich für FreeCAD entschieden.

Für gewerbliche Profis ist das Programm zu einfach. Blutige Anfänger erschlägt der Funktionsumfang…
Um meine eigene Blutigkeit wohl wissend, habe ich mal einen Tag investiert und die wirklich sehr guten deutschsprachigen Video-Tutorials zu FreeCAD durchgeackert. Empfohlen sei an dieser Stelle die Videoreihe von flowwies corner:

Empfohlen sei hierzu ebenfalls ein Dual-Monitor-Setup:

Auf einem Monitor ist eure FreeCAD-Anwendung, auf dem anderen läuft parallel das Tutorial.
Nachdem ich also unzählige Testobjekte geklöppelt hatte, habe ich mich an die Umgestaltung der Vorlage begeben.
Die Unterseite mit der Aufnahme für den Einhell-Akku ließ ich nahezu unangetastet. Nur den Schlitz für die Akku-Haltezunge verkleinerte ich auf 30mm:

Der Adapter wuchs aber deutlich in die Breite, etwas in die Tiefe und auch in der Höhe:

Was hier jetzt doch eher unspektakulär aussieht, hat real Stunden gedauert. Für jeden Arbeitsschritt habe ich mir nochmal das passende Tutorial rausgesucht und nebenbei laufen gelassen. Die Lernkurve ist echt steil!
Ich habe auch festgestellt, dass es häufig einfacher ist selbst von Null zu starten, als ein bestehendes Design anzupassen.
Egal. Der Adapter war fertig entworfen und es war Zeit für den Druck. Damit machen wir aber in Teil 2 weiter.