kompaktes Akkupack

Hardwareaufbau

Um diese Schaltung zu realisieren, werden einige Hardwarekomponenten benötigt. Zunächst erfolgt die Steuerung des Akkupacks mithilfe eines Arduino Nano IOTs. Zur Anzeige des Akkustands, der Waage und zur Realisierung des Lichts am Akkupack werden addressierbare WS2812 LEDs verwendet. Ein 3,7V 5Ah Lipo Akku dient als Energiespeicher.

Für die Ladeelektronik des Akkupacks wird ein P-Kanal Mosfet als Schalt- und Strombegrenzungselement verwendet. Ein PNP-Transistor in Kombination mit einem leistungsfähigem Lastwiderstand realisiert die Spannungsvorgabe für die Strombegrenzung. Mithilfe eines NPN-Transistors, der mit einem Widerstand mit dem Arduino Nano IOT verbunden ist, kann die Ladung abgeschalten werden. Mithilfe der Messung des Spannungsabfalls am Ladungslastwiderstand wird der Strom, welcher in der App angezeigt wird, errechnet. Steigt die Eingangsspannung über 5,5V an, so wird die Ladung deaktiviert, da sonst zu große Verluste und dementsprechend eine zu starke Wärmeentwicklung entstehen würde. Sinkt die Eingangsspannung unter 4,8V, dann ist, aufgrund der zu niedrigen Spannung, der Ladestrom nur mehr sehr gering und die Spannung sollte wieder auf 5V angehoben werden.

Für die Ladung des Mobiltelefons ist ein Boost-Converter, der die Akkuspannung auf 5V anhebt, obligat. Ein 0,1 Ohm Widerstand in Serie mit dem Verbraucher dient zur Ausgangsstrommessung.

Software (Arduino + App)

Die Steuerung des Akkupacks kann entweder direkt über das Akkupack oder über eine selbst entwickelte App erfolgen. Um das Gyroskop und den Beschleunigungssensor auslesen zu können, muss das Handy mit einem OTG-Kabel mit unterbrochener Datenleitung verbunden werden. Leider ist es hierbei nicht möglich das Handy gleichzeitig zu laden. Aufgrund softwaretechnischer Gründe des Mobiltelefons, ist es leider nicht möglich über ein normales Datenkabel zwischen dem Handy und einem Arduino zu übertragen. Deswegen wird zusätzlich das BLE (= Bluetooth Low Energy) Modul am Arduino zum Gebrauch gemacht. Da es sich hierbei um kein normales Bluetoothmodul, sondern um ein "LOW ENERGY" Bluetooth Modul handelt, ist die Übertragung etwas langsamer, sodass es bis zu einigen Sekunden dauert, bis die wichtigsten Werte des Akkupacks am Mobiltelefon angezeigt werden. Wenn es bevorzugt wird, sich über Bluetooth zu verbinden, muss das Gerät "Akkupack" in den Bluetootheinstellungen des Smartphones gekoppelt werden. Nachdem die App geöffnet wird, muss man nichts mehr drücken und bis zu 10 Sekunden abwarten, bis der Verbindungsaufbau fertig ist. In der App werden alle wichtigen Spannungen, Ströme und der Akkustand des Akkupacks angezeigt. Außerdem lassen sich Waage und Licht über die App ebenfalls ein- und ausschalten.

Kommen wir nun zur Bedienung des Akkupacks ohne Verwendung der App. Im Grundzustand ist der aktuelle Akkustand mithilfe von 6 LEDs ablesbar. Wird das Akkupack nun über die kurze Seite geschwenkt, aktiviert sich mithilfe des Beschleunigungssensors die Waagenfunktion, die mithilfe des eingebauren Gyroskops die Schräge einer Oberfläche feststellen kann. Durch erneutes Schwenken wird die jeweilige Funktion wieder deaktiviert. Beim Schwenken über die lange Seite kann die Taschenlampenfunktion aktiviert werden. Um das Akkupack ausschalten zu können, darf kein Verbraucher oder die Ladung angeschlossen sein und die Taschenlampenfunktion darf nicht aktiv sein. Erkennt das Akkupack nun für einige Zeit keine Bewegung mehr, schaltet es sich automatisch ab. Dieser Vorgang kann beschleunigt werden, indem man das Akkupack umdreht, sodass die innere Elektronik nicht sichtbar ist..

Abschlussworte

Falls Sie noch Fragen, ein Feedback oder Verbesserungsvorschläge zu diesem Produkt haben, schreiben Sie bitte eine Mail, mit dem auf der "About-Page" zur Verfügung gestelltem Kontaktformular, an mich. Gesamte Schaltpläne und Arduinoprogramme werden aus Datenschutzrechtlichen Gründen nicht für die gesamte Öffentlichkeit direkt auf der Webseite zur Verfügung gestellt!

Entwicklungszeitraum:

größtenteils im April 2024.