Arduino, ESP und Co. mit Akkus aus Einweg-Vapes betreiben
Seite 2: Etwas zusätzliche Elektronik
Mit dem Akku alleine ist es aber noch nicht getan. Für den Betrieb am Arduino/ESP fehlen noch drei Dinge: Der Akku muss aufgeladen werden, er muss dem Microcontroller eine passende Betriebsspannung liefern und er sollte vor Tiefentladung geschützt werden. Für all diese Aufgaben gibt es kleine und billige Elektronikmodule im Online-Handel. Um die Handhabung möglichst einfach zu halten, bietet sich eine Ladung per USB an. Als Ausgangsspannung für den Arduino und seine Kollegen sind 5 Volt häufig praktisch, denn selbst wenn die eigentlichen Mikrocontroller mit niedrigeren Spannungen arbeiten, sind die Experimentierplatinen in der Regel auf eine 5-Volt-Versorgung via USB ausgelegt. Als dritte Komponente verhindert eine einfache Schutzschaltung, dass der Akku durch Tiefentladung beschädigt wird. Vapes enthalten solch eine Schaltung nicht, aber bisher habe ich es nicht erlebt, dass der Akku einer Vape tatsächlich leer war. Der Aromatank hat offensichtlich immer vorher aufgegeben und der Akku ist nie Gefahr gelaufen, tiefentladen zu werden.
Genau diese drei Aufgaben erfüllt die Elektronik in einer handelsüblichen Power-Bank und so verwundert es auch nicht, dass sich im Fernost-Versand eine breite Palette von kleinen Modulen findet, die über je einen USB-Anschluss zum Laden und Entladen verfügen und sich direkt an den LiIon-Akku anschließen lassen. Es gibt aber auch reine Lademodule und Module, die eine andere Ausgangsspannung als 5 Volt liefern können. Auch eine Batterieschutzschaltung ist nicht immer integriert und muss ggf. separat nachgerüstet werden.
Ich habe mehrere Varianten im Einsatz. Einen ESP32-basierten Spielautomaten betreibe ich an einem USB-C-Lademodul mit integriertem Batterieschutz sowie einem separaten 5-Volt-Wandler zur Erzeugung der Ausgangsspannung.
Einige meiner Arduinos nutzen dagegen ein etwas älteres Micro-USB-basiertes Modul, das Lade- und 5-Volt-Entladeschaltung integriert, dafür aber keine Schutzschaltung mitbringt, so dass diese an der Batterie nachgerüstet wurde. Eine separate Erzeugung der Ausgangsspannung hat den Vorteil, dass man einen Schalter zwischen Akku und Spannungswandler legen kann. Im abgeschalteten Zustand belastet so der Eigenverbrauch des Wandlers den Akku nicht und die 5 Volt werden nur dann bereitgestellt, wenn der Verbraucher auch tatsächlich genutzt wird. Wirklich kritisch ist das nicht, denn der Eigenverbrauch der integrierten Lösungen ist so gering, dass der Akku auch nach Wochen nur einen Bruchteil seiner Ladung auf diesem Weg verloren hat.
