Nach dem Bau einer einfachen Powerbank wollte ich nun ein Step-up Modul XL6009 mit der bestehenden Powerbank kombinieren. Glücklicherweise hatte ich schon in der Vergangenheit drei unterschiedliche Gehäusevarianten für das XL6009 konstruiert und ausprobiert. Das nachfolgende Bild zeigt diese drei unterschiedlichen Gehäuseformen. Die Gehäuse können wie üblich am Ende des Beitrags über einen Link einzeln heruntergeladen werden. Die genaue Vorgehensweise zur Konstruktion der Gehäuse wurde bereits im Artikel über den LM2587S ausführlich beschrieben.
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Liste der Bauteile:
- 2 x Hohlbuchse 5,5 x 2,1
- 1 x Battery Shield V3
- 1 x LiPo 18650 3500mAh
- 1 x Wippschalter 250V/3A Einbaumaß 15×10,5mm
- 4 x Zylinderkopfschrauben mit Innensechkant M2 x6
- 6 x Linsensenkkopfschrauben M2 x 12
- 1 x Modul XL6009
- 1 x Mini Voltmeter DSN – DVM – 368
- 7 x Jumperkabel
Umsetzung
Grundsätzlich unterscheidet sich der XL6009 vom LM2587S lediglich in der Stromstärke. Der XL6009 liefert eine Ausgangsspannung von 5V-35V und eine Eingangsspannung von 3V-32V bei 2,5A Ausgangsstrom. Um mit 3A Ausgangsstrom zu arbeiten muss der XL6009 mit einem Kühlkörper betrieben werden. Meine Wahl fiehl in erster Linie auf Grund der kleinen Abmessungen und wegen des günstigen Preises auf das Modul. Da die Kapazität des LiPi Akkus beschränkt ist, braucht man keinen zu großen Step-up einbauen.
Konstruktion
Das Battery shield V3 wurde hier bereits ausführlich analysiert. Daher kann direkt mit der Konstruktion des Gehäuses begonnen werden. Als Grundlage dient das Gehäuse der letzten Powerbank, da die Aufnahme für das Battery shield V3 schon inkludiert ist. Es müssen jetzt die beiden Hohlbuchsen,der XL6009 und das Mini Voltmeter integriert werden. Für die Hohlbuchse am XL6009 Ausgang scheint genügend Platz um über dem USB Micro Eingang vertikal zu platzieren.
Für dieses Vorhaben muss lediglich die Höhe des Gehäuses vergrößert werden. Die Erhöhung hilft außerdem um die zweite Hohlbuchse im Deckel an der Vorderseite zu fixieren. Die Position der Hohlbuchse mit einer Montagebrücke ist ebenfalls vertikal angeordnet. Die Hohlbuchse für den Ausgang des XL6009 wird von außen verschraubt. Die Hohlbuchse für den 3V Ausgang von Innen. Dies ist wichtig, da zwei unterschiedliche Hohlbuchsen Halterbrücken benötigt werden. Zum leichteren Verständnis dient die folgende Illustration:
Für das XL6009 Modul habe ich ein neues Bauteil hinzugefügt. Es ist ein Halter, der an der Innenwand des Gehäuses befestigt wird. So kann das Modul von außen fest verschraubt werden. Nachteilig ist die Tatsache, dass der Halter mit Modul den LiPo verdeckt und beim Wechseln des LiPo Akkus zuerst der Step-up entfernt werden muss. Idealerweise wird der Akku aber nur selten gewechselt.
Der Deckel wurde gegenüber der einfachen Powerbank etwas erhöht und der ein oder andere Quer Steg entfernt. Dadurch entstand Platz für das Mini-Voltmeter. Um den XL6009 einstellen zu können ohne den Deckel zu entfernen, wurde noch eine Bohrung im Deckel benötigt.
Um die Bohrung möglichst ideal zu setzen, hilft es mir das Gehäuse zunächst real zusammen zu bauen. So kann man die Position des XL6009 Moduls auf dem Halter noch etwas verschieben da das Modul eine 3mm Bohrungen besitzt und die Befestigungsschrauben mit M2 ein wenig Platz lassen.
Um den XL6009 ein- und ausschalten zu können, war noch ein Schalter notwendig. Hier habe ich mich für einen gewöhnlichen Kippschalter entschieden. Im Ganzen bin ich zufrieden, da das Gehäuse gegenüber der anderen Powerbank um lediglich 12mm höher geworden ist und die Abmessungen in Breite und Länge gleichgeblieben sind.
Schritt für Schritt Zusammenbau
Zweck der Powerbank
Die Powerbank kann natürlich wie jede andere Powerbank über den USB A, Smartphones und Headsets aufladen. Über den 3V Ausgang kann man übliche Taschenlampen oder elektronisch Module betreiben. Zudem kann der regelbare Spannungsausgang eine Spanne von 6V bis 30V abdecken. Es gibt viele Geräte die mit 6V, 9V und 12V betrieben werden z.B. LED, Radio usw..
Ich habe den obersten Spannungswert bis 30V angeben, aber das XL6009 Modul könnte mindestens 35V. Allerdings ist das verwendete Mini-Voltmeter nur bis 30V zugelassen. Ein weiterer Grund wäre das Battery Shield V3 selbst. Für das Shield wird zwar der Ausgang mit 5V und 3A beschrieben, die Wirklichkeit liegt aber darunter. Die Ursache liegt am internen Spannungswandler der die LiPo-Spannung auf 5V bringt.
Die nachfolgende Tabelle enthält Messwerte die das Verhältnis (ohne internen Spannungswandler) zwischen Anstieg des Amperewertes am Eingang und dem Voltwert am Ausgang zeigt:
| Ladezustand in Volt | |||
| Volt bei 1A | 3,2 | 3,7 | 4,2 |
| 6 | 1,88 | 1,62 | 1,43 |
| 7 | 2,19 | 1,89 | 1,67 |
| 8 | 2,50 | 2,16 | 1,90 |
| 9 | 2,81 | 2,43 | 2,14 |
| 10 | 3,13 | 2,70 | 2,38 |
| 11 | 3,44 | 2,97 | 2,62 |
| 12 | 3,75 | 3,24 | 2,86 |
| 13 | 4,06 | 3,51 | 3,10 |
| 14 | 4,38 | 3,78 | 3,33 |
| 15 | 4,69 | 4,05 | 3,57 |
| 16 | 5,00 | 4,32 | 3,81 |
| 17 | 5,31 | 4,59 | 4,05 |
| 18 | 5,63 | 4,86 | 4,29 |
| 19 | 5,94 | 5,14 | 4,52 |
| 20 | 6,25 | 5,41 | 4,76 |
| 21 | 6,56 | 5,68 | 5,00 |
| 22 | 6,88 | 5,95 | 5,24 |
| 23 | 7,19 | 6,22 | 5,48 |
| 24 | 7,50 | 6,49 | 5,71 |
| 25 | 7,81 | 6,76 | 5,95 |
| 26 | 8,13 | 7,03 | 6,19 |
| 27 | 8,44 | 7,30 | 6,43 |
| 28 | 8,75 | 7,57 | 6,67 |
| 29 | 9,06 | 7,84 | 6,90 |
| 30 | 9,38 | 8,11 | 7,14 |
Man sollte nicht vergessen, dass bei batteriebetriebenen Spannungswandelern zusätzlich der Spannungsabfall bei der Entladung hinzu kommt. Sicherheitshalber habe ich in dieser Powerbank noch eine Pico Sicherung mit 2A eingebaut. Anbei eine Tabelle mit Ampere Werten, die bei angebener Voltzahl nicht vom Verbraucher überschritten werden sollten:
| Volt | max. A Verbraucher |
| 6 | 1,67 |
| 7 | 1,43 |
| 8 | 1,25 |
| 9 | 1,11 |
| 10 | 1,00 |
| 11 | 0,91 |
| 12 | 0,83 |
| 13 | 0,77 |
| 14 | 0,71 |
| 15 | 0,67 |
| 16 | 0,63 |
| 17 | 0,59 |
| 18 | 0,56 |
| 19 | 0,53 |
| 20 | 0,50 |
| 21 | 0,48 |
| 22 | 0,45 |
| 23 | 0,43 |
| 24 | 0,42 |
| 25 | 0,40 |
| 26 | 0,38 |
| 27 | 0,37 |
| 28 | 0,36 |
| 29 | 0,34 |
| 30 | 0,33 |
