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Akkuna Matata

Vor bald 3 Jahren habe ich diesen 5,2 Ah 18V-Akku aus der Einhell Power X-Change-Serie gekauft (historisches Bild):

Seit dem habe ich ihn richtig hart rangenommen. Dank Säbelsäge und Poroton-Sägeblatt musste er sich durch einen Großteil der zu schneidenden Steine am Genesungswerk knabbern, bis mir die Hände kribbelten. Und am Schlagschrauber musste er mittlerweile knapp 300 Bolzen fest, lose, fest ballern. Hat er alles klaglos gemacht.
Bis er vor einiger Zeit anfing, in bestimmten Lagen keinen Saft mehr zu liefern. Eine Zeit lang half es, wenn man am Akku wackelte, bis auch das nichts mehr brachte.
Ein Test mit dem Multimeter deutete auf einen Wackelkontakt an den Kontaktklemmen oben auf dem Akku hin. Das wundert auch kaum, da alle Schläge und Vibrationen genau auf diese Verbindung gehen. Dazu dann noch das erhebliche Gewicht dieses großen Akkus und man hat den perfekten Hebel, um kleine Lötstellen zu knacken.
Also schauen wir doch mal, ob man da nicht was mit dem Lötkolben zaubern kann.
Das Gehäuse ist erfreulicherweise, so wie beim E-Bike-Akku damals, nur geschraubt. Lediglich den Aufkleber an den Seiten muss man mittig trennen:

Aufkleber trennen

Jetzt sieht man schon mal die Platine mit den Kontakten:

Deckel abgenommen

Das braune ist übrigens Poroton-Staub. Der kriecht echt in jede Ritze. Eine alte Zahnbürste hilft bei der Reinigung. Die Seiten lassen sich dann einfach abziehen:

Seiten demontiert

Auch der Wackelkontakt ließ sich gut replizieren. Kein Druck:

Wackelkontakt 1

Druck auf den Kontakt:

Wackelkontakt 2

Leider sehen wir dann aber ziemlich schnell, dass die Lötpunkte der Kontaktklemmen auf der Unterseite der Platine sind und diese durch die punktgeschweißten Fähnchen fest an den Akkuzellen sitzt.
Da brauchte ich Expertenrat, den ich im lokalen Repaircafé fand. Nochmals danke Jürgen, für deine Hilfe!
Jürgen stellte mich vor die Wahl, ob ich versuchen will alle Kontaktfähnchen aus der Platine auszulöten (hab’s versucht, geht beschissen) oder ob ich die Kontaktfähnchen auf einer Seite aufsägen möchte. Der Dremel gewann:

Kontakte aufgetrennt

Wenn ihr das nach macht, zersägt die Fähnchen so, dass später noch Platz für die nötigen Schweißpunkte ist!
Nun ließ sich die Platine (nach entfernen der Schrauben) vorsichtig hochbiegen und erlaubte einen Blick auf die Lötkontakte. Hier mal der vergrößerte Blick auf die Lötstelle des Minus-Pols:

Riss sichtbar

Die kleinen Sägezähne zeigen ganz deutlich die gebrochene Lötstelle.
Also munter den Lötkolben geschwungen und prophylaktisch alle Lötpunkte der Kontaktklemmen nachgelötet:

Kontakte nachgelötet

Anschließend Platine wieder runter klappen und mit den Schrauben fixieren.
Nächster Schritt: Nickelstreifen als Brücken auf die zersägten Kontaktfähnchen punktschweißen:

Beim Schweißen

Da ich das noch nie gemacht hatte, habe ich dabei Jürgen über die Schulter geschaut.
Ist sehr ordentlich geworden:

Punktverschweißt 2

Die Nickelstreifen lassen sich übrigens super mit einer Verbandszeug-Schere schneiden:

Punktverschweißt

Danach alles wieder zusammen bauen (verliert den kleinen Knopf für die Ladestandsanzeige nicht!) und testen.
Läuft wieder in allen Lebenslagen!
Sehr schön.

Des Akkus neue Kleider

Schon vor vier Jahren schwächelte der Akku meines Einhell TC-CD 12 Li Akkuschraubers:

Beschriftung Einhell Akku

Nach mittlerweile 11 Jahren intensiver Nutzung ist er wirklich am Ende. Der Schrauber selbst sieht zwar fies aus, funktioniert aber tadellos. Da traf es sich, dass ich neulich Vadderns Parkside PBSA 12 E4 Akkuschrauber in der Hand hatte. Der zugehörige Akku heißt PAPK 12 A1:

Beschriftung Parkside Akku

Vor kurzem gab es eine Aktion bei Lidl in der der PAPK 12 A4-Akku samt Ladegerät für 4,99€ angeboten wurde! Mir fiel auf, dass sich der Akku sehr ähnlich anfühlte, wie mein altes Einhell-Teil. Wäre doch gelacht, wenn……
Stellen wir die Beiden doch mal nebeneinander und gucken wie ähnlich sie wirklich sind:

Akkus Draufsicht

Das sieht schon sehr ähnlich aus. Sehr, sehr ähnlich:

Akkus zerlegt

Die Akkupacks von Parkside haben sogar mehr Leistung als das Einhell-Original:

Akkupacks

Der einzige Unterschied sind die seitlichen Finnen am Gehäuse:

Unterschiede am Gehäuse

Das Einhell-Gehäuse hat eine Finne neben dem Minuspol, das Parkside-Gehäuse hat zwei Finnen (Minus- & Plus-Pol). Die Position der Finne am Minuspol ist auch minimal anders als am Einhell-Gehäuse:

Akkugehäuse Vergleich

Man hat nun zwei Möglichkeiten:
Die Finnen dienen nur zur Ausrichtung des Akkus im Ladegerät und Schrauber, beim Schrauber hilft aber auch das asymmetrische Griffstück. Da könnte man also einfach mit dem Cutter oder dem Dremel die Finnen am Gehäuse entfernen. Dann passt er problemlos in den Schrauber.
Die einfachste Variante ist aber, die Gehäuse zu tauschen. Das geht Plug&Play und man hat den Vorteil, dass man im Garantiefall einfach das Parkside-Gehäuse wieder zurückbauen kann. Das Problem ist dann nur, dass man das Einhell-Ladegerät für die Parkside-Innereien verwenden muss. Ob das auf Dauer problematisch ist, kann ich nicht sagen. Oder man entfernt am Einhellgehäuse die einzelne Finne. Dann passt der Akku auch ins Parkside-Ladegerät.
Oder vielleicht passen auch die Ladegerät-Innereien untereinander?
Würde mich wundern, wenn Parkside das nicht auch einfach von Einhell übernommen hätte.

So oder so ist es eine super Möglichkeit seinem alten Einhell-Akkuschrauber wieder neues Leben einhauchen zu können!

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.