Die PepeBox

Im Juli 2016 gab mir Jutta (MeReD) den Tipp, dass es bei eBay eine Zigarettendose aus Blech mit der Aufschrift „Pepe“ gäbe… ob das nicht was für einen Selbstbau-Mod wäre?

Ich schau mir das Angebot an und stelle fest, dass sich die Box wirklich für einen AT, sozusagen eine „PepeBox“ anbieten würde… also schnell bestellt und dann… sehr lange liegen gelassen.

Nachdem ich schon für die erste rein mechanische Box (seinerzeit als Workshop für das DAMPFERmagazin – Ausgabe 10/2014) echte Schwierigkeiten hatte, einen Taster zu finden, der auch mit höheren Strömen (> 20 A) umgehen kann, stand für mich fest, dass ich es bei der PepeBox mit einem MOSFET versuchen wollte. Damit ist die Box streng genommen natürlich nicht mehr „mechanisch“, aber auf jeden Fall ungeregelt und sie verhält sich genau so, wie eine Mech-Box. Und wenn mal der MOSFET den Arsch hochreißen sollte… DIE Dinger bekommt man immer (wenn man nicht eh welche auf Vorrat hat) und der Austausch ist keine „Wissenschaft“.

Ich hatte mir schon vor längerer Zeit den Schaltplan für eine 2-Akku-MOSFET-Schaltung, die überall im Netz rumschwirrt, gespeichert… also hatte ich schon einen Anhaltspunkt, mit welchen Bauteilen sowas zu realisieren ist und wie die Schaltung prinzipiell aussehen muss.

Klar war für mich aber, dass es (zumindest bei der PepeBox… aus Platzgründen) nur mit einem 18650er realisiert werden muss. Also habe ich mich im Netz in die Prinzipien eingelesen, mir die Daten des MOSFET meiner Wahl (Infineon IRLB3034PBF N) angeschaut und festgestellt, dass ich an der Schaltung für einen Akku gar nix ändern muss.

Logisch, dass ich das ganz ohne Box erst einmal ausprobiert habe… und tatsächlich funktioniert es genau so, wie ich es mir vorgestellt habe.

Und hier nun der Bau der PepeBox als Workshop:

Generell geht es um das Prinzip, einen Boxmod mit MOSFET-Schaltung zu bauen, im speziellen Fall hier, in eine Zigarettenbox aus Blech, was nicht ganz so einfach ist, weil die Bauart der Box einige Probleme und Einschränkungen mit sich bringt.

MOSFET

Zunächst einmal ein paar wirklich einfache Erklärungen zu der „MOSFET-Sache“…

Das grundsätzliche Problem beim Selbstbau rein mechanischer Akkuträger ist es, einen Taster zu verwenden, der mit hohen Strömen klarkommt. Die „normalen“ Taster aus dem Elektronik-Handel sind dafür nicht geeignet, es sei denn, man will damit Verdampfer über 2 Ohm (dann bei 8 Watt und weniger) betreiben. Wem das genügt, der kann solch einen Taster verwenden. Bei diesen geringen Strömen versaut man sich auch nicht so schnell die Schaltkontakte durch überspringende Funken. Ein Nachteil bleibt aber trotzdem bestehen… die Kontakte „nutzen sich trotzdem ab“ und man kann sie nicht einfach reinigen.

Will man mit mehr Leistung dampfen, so fließen auch höhere Ströme und das machen diese Taster nicht oder nur gaaanz kurz mit… danach sind sie im Eimer.

Es gibt zwar Taster im Handel, die auch mit 10, 20 oder noch etwas mehr Ampere umgehen können, die sind aber schwer zu bekommen und auch nicht ganz billig. Am besten eignen sich Starter-Taster für Kfz. Diese Taster kann man z. B. über eBay (meist aus dem Ausland… GB) beziehen… das wird dann aber verhältnismäßig teuer und man kann auch diese Taster nicht warten.

So gibt als alternative Möglichkeit, einen massiven mechanischen Taster selbst zu bauen… mit Federn oder Magneten und ordentlichen Schaltflächen. Für Röhrenmods ist das gar nicht so ein großes Problem, aber für einen Boxmod wird das schon aufwändiger und nicht so einfach, wenn der Taster nicht ein riesen Klopper werden soll (der dann womöglich nicht mehr in die Box passt).

Also muss sowas wie ein „Relais“ her… und (ganz vereinfacht gesprochen) ist ein MOSFET quasi ein „elektronisches Relais“. Mit einem MOSFET kann man (je nach verwendetem Typ) hohe Ströme schalten, tut dies aber mit einem sehr niedrigen Schaltstrom, so dass ein ganz normaler Taster verwendet werden kann, der auch nicht so schnell verschleißt.

Ein MOSFET hat drei Anschlüsse. Zwischen „S“ (Source) und „D“ (Drain) kann der Stromkreis mit hohem Strom geschaltet werden. Der Anschluss „G“ (Gate) ist der Anschluss für die Steuerspannung, also der Anschluss über den ein Schaltsignal mit sehr geringer Stromstärke als „Schalter“ eingespeist wird. Liegt an „G“ also eine Spannung an, so schaltet der MOSFET durch und zwischen „S“ und „D“ kann der hohe Strom zur Versorgung des Verdampfers fließen. Die Spannung für „G“ kommt natürlich ebenfalls vom Akku und wird dort mittels eines Widerstandes über besagten einfachen Taster angelegt.

Wie gesagt… das hier nur mit ganz einfachen Worten. Wer sich näher mit der Materie befassen möchte, sei auf entsprechende Seiten im Internet verwiesen (z. B. [1]).

Noch ein Hinweis: Ein MOSFET wird im Betrieb heiß. Aus diesem Grund sollte er mit einem Kühlkörper (im vorliegenden Fall bei der PepeBox ist das schlicht die Blechbox) verbunden werden. Eigentlich müsste auch noch Wärmeleitpaste dazwischen, aber das ist bei der Benutzung als Schalter für einen AT zum Dampfen nicht so wichtig, weil die Betriebszeit nur bei wenigen Sekunden liegt… sooo heiß wird er also nicht.

Bei einer Blechbox muss man sich natürlich auch immer Gedanken über die entsprechende Isolierung machen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Befestigt man aber die einfache Schaltung (also den MOSFET mit dem Widerstand) wie in der PepeBox fest (Verschraubung des Kühlbleches am Box-Gehäuse) und liegt sie in einem Bereich, an den man nicht versehentlich ran kommt, so ist hier nicht so viel zu beachten.

Akkuhalterung

Ein weiteres kleines Problem war die Frage der Akkuhalterung. Bei Boxen anderer Bauart, kann man diese so konstruieren, dass man seitlich großzügig an die Akkuhalterung kommt und kann so die handelsüblichen 18650er-Halterungen aus dem Elektronik-Handel verwenden. Oder man bastelt sich selbst eine Halterung, wie es z. B. Scannerxy (der Forenbetreiber der Dampferzuflucht)

gemacht hat… simpel, aber genial… aus Lochrasterplatinen und einer Feder.

Leider lässt sich aber die Zigarettenbox nur an der Oberseite öffnen (so wie eine normale Zigarettenschachtel) und eine seitliche Öffnung zusätzlich hätte einerseits das Design verhunzt, wäre sehr wabbelig, scharfkantig (sie besteht aus sehr dünnem Blech) und außerdem bietet sie von der Höhe auch nicht den benötigten Platz (der Akku reicht bis über die Lasche des Deckels hinaus.

Theoretisch wäre noch eine Lösung mit einer Feder am unteren Ende und einem Kontakt im Deckel denkbar gewesen… das wäre dann aber von der Isolierung her eine extreme Herausforderung gewesen und der Deckel „schnackst“ auch nicht so fest zu, dass er dem Druck der Feder standhalten könnte.

So musste ich – obwohl ich das echt nicht für perfekt halte – eine Lösung mit einem normalen Akkuhalter wählen, der aus dem offenen Deckel nach oben herausgezogen werden kann, um den Akku zu wechseln (also mit entsprechend langen Anschlussleitungen, die dann in dem „Schacht“ ebenfalls verschwinden.

Material

Für den Bau der PepeBox (oder jeder anderen Box mit einer solchen Zigarettendose) benötigt man… klar… die Dose,

  • einen geeigneten MOSFET (z. B. Infineon IRLB3034PBF N)
  • einen 15 kOhm Widerstand
  • einen Taster (z. B. RAFI 24 V/DC/AC, 0,1 A)
  • einen Akkuhalter (z. B. Keystone 1042)
  • einen 510er Verdampferanschluss (z. B. Fasttech SKU 2095500)
  • Kabel mit 1,5 mm Querschnitt
  • eine kleine Gewindeschraube mit Mutter
  • ein Stück Sperrholz (6 mm) mit den Maßen 7 x 2.4 cm

und das für den Bau benötigte Werkzeug (Schraubendreher, Multitool, Heißklebepistole, Lötkolben…).

Sinnvoll ist auch die „dritte Hand“ und ein kleiner gepolsterter Schraubstock… die Dose ist nämlich sehr leicht und bleibt nicht mehr auf dem Tisch stehen, wenn erstmal der 510er mit Kabeln im Deckel befestigt ist.

Hier die Skizze für die Box:

Mechanische bearbeitung

Die genauen Stellen für die Bohrungen sind natürlich Geschmackssache. Ich habe die Position des Tasters so gewählt, dass er für mich(!) bequem mit dem Zeigefinger betätigt werden kann. Die Einbauöffnung muss einen Durchmesser von 8.9 mm haben. Ich habe die Öffnung mit meinem Dremel Multitool und einem 2 mm Stahlbohrer vorsichtig vorgebohrt und dann mit einem Kegelschleifkopf auf acht Millimeter erweitert.

Den 510er habe ich relativ zentral in den Deckel gebaut, so dass er dem Schacht für den Akkuhalter nicht in die Quere Kommt. Hier war ein Durchmesser von 11 mm erforderlich, den ich auf gleiche Weise ausgeführt habe.

Schließlich musste ich noch die Bohrung ( 2 mm) für das Kühlblech des MOSFET einen Zentimeter unter dem Taster machen… das war es rein „mechanisch“ dann auch schon.

Es empfiehlt sich, die Ränder der Öffnungen gut zu entgraten.

510er verlöten und einbauen

Anschließend habe ich die Leitungen an die Kontakte des 510er Anschlusses gelötet (nicht wundern, wenn hier nun ein gelb-grünes Kabel zu sehen ist… es hat ebenso, wie das schwarze vom Materialfoto einen Querschnitt von 1,5 mm², ich habe aber festgestellt, dass es deutlich flexibler ist, als das schwarze).

Den 510er habe ich dann auch direkt in den Deckel eingebaut.

Verdrahtung MOSFET

Dann wurde es ein wenig knifflig. Der Widerstand musste zwischen den Anschlüssen „G“ (links) und „S“ (rechts) des MOSFET angelötet werden. Dazu habe ich die Anschlussdrähte so gebogen, dass der Widerstand ganz nah am Ende des „G“-Fußes angelötet werden konnte und dass das andere Bein u-förmig an den „S“-Fuß. Die Anschlussleitungen habe ich sofort mit angelötet und den „D“-Fuß um 45° nach vorne umgebogen und ebenfalls mit einer Leitung bestückt.

Dann wurde der MOSFET mit der kleinen Gewindeschraube im Inneren der Box befestigt.

Taster einbauen

Anschließend habe ich den Taster (wie in der Abbildung zu sehen) eingeschraubt…

…und die Verkabelung entsprechend des Schaltplans vorgenommen. An den einen Pol des Tasters wurde die Leitung zum Pluspol des 510er zusammen mit einer weiteren Leitung (großzügig ablängen… die muss zum Schluss an den Akkuhalter) gelötet. Der zweite Pol des Tasters wurde mit der Leitung, die zum „G“-Fuß des MOSFET führt, verbunden. Die Leitung des Minuspols des 510ers habe ich an den „D“-Fuß (mittlerer, abgewinkelter Fuß) des MOSFET gelötet.

Trennwand einkleben

Nun musste ich die „Trennwand“ für den Akkuhalter einbauen. Sie dient dem Zweck, Akkuhalter und Akku von der Schaltung zu trennen und der Akkuhalterung Halt zu geben, so dass sie nicht in der Box klappern kann. Am unteren Ende habe ich eine kleine Aussparung ausgefräst (wieder mit dem Dremel). Dort werden die Anschlussdrähte zum Akkuhalter durchgeführt.

Die Trennwand habe ich mit der Heißklebepistole eingeklebt. Vorher habe ich mit einem dünnen Edding an der oberen Kante der Box die Position für die Trennwand markiert, damit der Akkuhalter hinterher auch sicher in den Schacht passt. Das Verkleben muss flott (aber bitte nicht hektisch) passieren. Den Kleber auf die Seitenränder und den unteren Rand (mit der Fräsung) geben, die Anschlussleitungen in die Aussparung legen, die Trennwand schräg gedreht einführen und kurz vor Bodenkontakt dann gerade drehen und kurz andrücken.

Anschluss der Akkuhalterung

Da ich nur eine Akkuhalterung zur Platinenmontage vorrätig hatte, habe ich die Anschlusspins des Halters nach innen umgebogen. Über die Anschlussleitungen habe ich kurze Schrumpfschläuche gezogen, die Leitungen an die Anschlüsse gelötet, die Schrumpfschläuche ordentlich über die Pins gezogen und mit einer Heißluftpistole fixiert. Beim Anlöten der Akku-Anschlüsse sollte man sie so kürzen, dass sich am Ende der Akkuhalter noch komfortabel in ganzer Länge aus dem Schacht ziehen lässt (nicht zu lang lassen… der „Kabelsalat“ muss ja auch im Schacht verschwinden).

Merkt Euch unbedingt, wo Ihr den Pluspol anlötet, um den Akku künftig immer richtig herum einzusetzen. Ich habe es so verdrahtet, dass sich der Pluspol des Akkus oben befindet.

Nun sollte man unbedingt ein Multimeter zur Hand nehmen und die verschiedenen Verbindungen auf Kurzschlüsse überprüfen.

Anmerkung:

Die Box ist alles andere als gut geeignet, einen Boxmod daraus zu bauen. Es ist extrem wenig Platz, alles ist sehr eng und die Leitungen muss man auch relativ knapp kalkulieren, was die Lötarbeiten, die man innerhalb der Box ausführen muss, nicht gerade einfach macht. Ein paar Mal stand ich kurz vor einem Tobsuchtsanfall, weil mir ein Draht wieder kurz vor dem Ansetzen des Lötkolbens aus der Pinzette gerutscht ist… ist nix für schwache Nerven und Menschen, die „fuddelige“ Bastelarbeiten nicht mögen (zu denen gehöre ich auch… graue Haare).

Dann war es soweit. Ich habe, weil er von der Größe und der Optik gut passt, den Origen Genisis V2 (standesgemäß… die Box ist ja nun auch „Made in Hungary“), der auf 0.4 Ohm gewickelt ist, aufgeschraubt, einen Akku eingelegt und losgedampft.

Was soll ich sagen? Die PepeBox funktioniert ausgezeichnet. Sie liegt gut in der Hand und fühlt sich angenehm an, weil sie relativ leicht ist.

Für alle, die keine Zigaretten-Blechbox verwenden wollen, baue ich hier als Workshop als nächstes einen Holz-Boxmod mit seitlicher Klappe (Magnetverschluss) und einer zusätzlichen Sicherung, die bei Kurzschlüssen das Übelste verhindern sollte.

 


[1]: https://www.mikrocontroller.net/articles/FET

 

Diskutiere bei Hubzilla
5 (100%) 8 votes

Schreiben Sie einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.