Step-up Modul DC-DC LM2587S Aufwärtswandler

Ich habe mir einen Akku Staubsauger gekauft, aber leider nach zwei Wochen das Ladenetzteil nicht mehr gefunden.  Als Spannung für das Netzteil wird 26V angegeben. Das einzige Netzteil, welches ich finden konnte hatte 24V. Die 24V reichten allerdings nicht aus zum Aufladen des Staubsaugers. Er wurde lediglich sehr warm. Da kam mir aber die Idee in meinem Hobbykeller einen Step-up bzw. LM2587S Aufwärtswandler mit regulierbarer Spannung zu bauen.

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Liste der Bauteile:

• 1 x Hohlstecker 5,5 x 2,1
• 1 x Schraubbuchse 5,5 x 2,1
• 2 x Flachkopfschraube M2x6
• 4 x Linsensenkkopfschraube M2x10
• 1 x Modul LM2587S DC-DC Step Up

Umsetzung des LM2587S Aufwärtswandler

Ein Step-up Modul wird benötigt. Ich habe mich für ein LM2587S DC-DC Step-up Modul entschieden, da ich dieses bereits zu Hause hatte. Des weiteren wird ein Stecker für die Buchse am Akku und eine Buchse für die Stromzufuhr von dem antiken 24V Netzteil benötigt. Dazu noch etwas Kabel, Schrauben und ein Gehäuse um die Elektronik zu schützen.  Alle Teile können einfach bestellt werden, bis auf das Gehäuse. Das wird im CAD designt. Hierfür müssen die Teile die in das Gehäuse kommen zuerst vermessen werden, da die offiziellen Dokumentationen und Zeichnungen der Teile oft fehlerhaft oder gar nicht vorhanden sind!

Gehäuse Konstruktion

Beim Konstruieren des Gehäuses treten weitere Fragen auf wie:

• Soll das Gehäuse direkt an den Akku gesteckt werden oder soll ein Kabel dazwischen sein?
• Soll die Stecker Buchse im Gehäuse oder auch durch ein Kabel ans Netzteil verbunden sein?
• Benötige ich ggf. einen Lüfter (aktiv) oder genügen Lüftungsschlitze (passiv)?
• Soll die Justierung der Spannung ohne öffnen des Gehäuses möglich sein?
• Wie groß soll das Gehäuse sein?
• Usw…

Meine Variante war keine Kabel außerhalb des Gehäuses zu platzieren und keinen Lüfter zu verwenden. Die Größe meines Gehäuses sollte ca. gleich einer kleinen Powerbank mit einen 18650 Akku sein. Die Platine soll dabei im Gehäuse auf Säulen stehen. Das hat den Vorteil, dass die Luft besser durchströmen kann und die Länge des Gewindes länger wird. Übrigens ein M2 Gewinde sollte ausreichen da keine großen Kräfte auftreten. Das M2 Gewinde  lässt sich nur schlecht 3D drucken, so dass ich es mit einem Gewindebohrer geschnitten habe.

An den Seiten im Innenraum des Gehäuses habe ich genug Platz für die Verkabelung gelassen. Insgesamt werden nur 4 Kabel benötigt. Bei der Buchse die den Stecker vom Netzteil aufnimmt verwende ich eine sogenannte Brücke die wie die Platine auf Säulen steht. In diesem Fall ist die Höhe der Brücken Säulen genauso hoch wie die Säulen der Platine. Mit den Ausbuchtungen an der Brücke reguliere ich konstruktiv wie weit die Buchse im Gehäuse steht.

Die Schwierigkeit besteht darin die richtige Mittelposition zu finden, da die Stecker nicht alle gleich lang sind. Die Längen der Stecker unterscheiden sich teilweise bis zu 2mm! Setzt man die Buchse zu tief in das Gehäuse kann bei einem kurzen Stecker der Haltemechanismus nicht greifen und das Kabel samt Stecker gleitet wieder aus der Buchse. Steht aber die Buchse aus dem Gehäuse kann sie beschädigt werden oder verkratzt ggf. die Oberfläche auf dem das Gehäuse liegt. Nach meiner Erfahrung sollte die Buchse zwischen 0,5 und 0,75mm im Gehäuse versenkt werden. So habe ich es auch umgesetzt.

Für den Stecker zum Akku meines Staubsaugers verwende ich einen handelsüblichen gummierten Schraubstecker. Die Herausforderung war diesen Stecker mit Führungen im Gehäuse zu Platzieren und mit dem Deckel nach unten zu pressen, sodass der Stecker hält und nicht wackelt! Für die Verschraubung des Deckels habe ich ebenfalls Gewinde Bohrungen mit M2 Gewinden geplant.

Meine drei Bauteile wurden im CAD konstruiert und danach 3D gedruckt. Die Verlötung der elektronischen Komponenten ist vergleichsweise einfach, da auf dem Modul IN/OUT bereits aufgedruckt ist. Bei der Buchse verwechsle ich leider öfters Plus und Minus, deshalb habe ich eine Illustration eingefügt. Meistens ist hier außen Minus und innen Plus. 

Messung der Spannung des LM2587S Aufwärtswandler

Nach dem erfolgreichen Zusammenbau wird der Auwärtswandler LM2587S getestet und eingestellt, um die richtige Spannung (26V) zum Laden des Akkus zu erreichen. Zum Messen verwendet man einfach ein handelsübliches Multimeter. Am besten zum Justieren der Messkabel die Kabel in einer Buchse mit Verschraubungen arrettieren. Anschließend das alte Netzteil anstecken (23,5V Ausgangsspannung) und durch die Bohrung mit einem kleinen Schlitzschraubendreher die Schraube am Potenziometer gegen den Uhrzeigersinn drehen und immer ein Auge auf die Anzeige werfen. Man muss einige Umdrehungen an der Schraube tätigen um ein Ergebnis an der Anzeige zu sehen. Ist die gewünschte Spannung erreicht sollte man min. 15 Minuten warten und nochmals nachjustieren. Meistens geht die Spannung nach längerer Zeit um 0,3V-0,6V nach oben. Wird nichts heiß aber leicht warm und es entstehen keine unangenehmen Gerüche von verbranntem Kunststoff sollte alles in bester Ordnung sein.

Dieses Step-up Modul LM2587S könnt ihr verwenden für:

• Eingangsspannung 3V-30V
• Ausgangsspannung 4V-35V
• Ausgangsstrom max.5A

LM2587S Aufwärtswandler Bemerkung:

• Die Ausgangsspannung sollte immer 1V höher sein als die Eingangsspannung
• Die Eingangsspannung sollte nie mehr als 30V betragen
• Der Eingangsstrom sollte reichlich höher als der Ausgangsstrom sein

Download Dateien

• STL Dateien für LM2587S