Mein Sohn Johann (14) hat ein alltagstaugliches Ladegerät entwickelt, das er in diesem Gastbeitrag vorstellen möchte. Er hat damit beim regionalen „Jugend forscht“- Wettbewerb „Schüler experimentieren“ Platz 1 in der Sparte Technik errungen.
Leider fiel der nachfolgende niedersächsische Landesentscheid im Rahmen von #COVID19 ersatzlos aus.
UFaPS ist ein familienfreundliches Ladegerät, an dem bis zu 12 mobile Endgeräte gleichzeitig laden können, welches zum größten Teil aus wiederverwendeten Komponenten alter Computer besteht.
Ich bin in einem Gespräch mit meinem Vater auf die Idee zu diesem Projekt gekommen. In der Familie besteht mit inzwischen 4 iPads und 4 iPhones, hinzu kommen noch ein MacBook und bald noch weitere Geräte der jüngeren Geschwister, Bedarf an einer zentralen Ladestation für bis zu 12 Geräte, mit der diese über Nacht geladen werden können sollen.
Außerdem hatte ich ein paar Wochen zuvor ein paar stark veraltete Computer von der Schule erhalten, wobei die Komponenten alle noch funktionierten und ich überlegte, was sich damit Sinnvolles anstellen lässt.
Da ich zuvor viel mit Ladegeräten, unterschiedlichsten Akkus, etc. rumexperimentiert habe, habe ich überlegt aus dem Trafo eines dieser Computer ein leistungsstarkes Ladegerät zu bauen, an welchem alle Geräte der ganzen Familie gleichzeitig laden können.
Es gibt auf dem Markt bereits einige günstige Alternativen, meistens mit 10 statt 12 Ports, aber das Besondere an UFaPS ist, dass es zum größten Teil aus upgecycleten Komponenten besteht, welche andernfalls weggeworfen würden.
Ich hatte mir die Anforderungen gestellt, dass 12 Geräte, (iPhones, iPads, MacBook) mit jeweils der passenden Stromstärke, (Handys: 1A, Tablets und MacBooks: 2A) gleichzeitig über Nacht geladen werden können sollen.
Als Stromquelle wollte ich dazu ein altes Computertrafo verwenden, welches ich aus einem der veralteten Schulcomputer ausgebaut hatte. Diese Trafos liefern 3, 5 und 12 Volt. Bei 3V wäre die Spannung zu niedrig und die Geräte würden nicht laden, und bei 12V wäre die Spannung zu hoch und die geräte-internen Ports würden durchbrennen, da die Geräte 5V Eingangsspannung benötigen. Da ich USB Ports verwenden wollte (und USB-Ports auf 5V laufen), habe ich somit den 5V Ausgang verwendet, welcher bis zu 20A liefert.
Um mit UFaPS Handys sowie Tablets und vor allem Apple-Geräte im Allgemeinen laden zu können, musste ich verschiedene Widerstände in einer bestimmten Reihenfolge verwenden, welche die Stromstärke regeln, wodurch pro Platine 3x1A und 3x2A USB Ports angeordnet werden können.
Die Platinen selber habe ich mit einer kostenlosen Software namens EasyEDA gestaltet und bei der Internetplattform JLCPCB bestellt. Leider hat der erste Prototyp nicht funktioniert, weshalb ich eine zweite Version gestalten musste. Diese zweite Version war jedoch sehr viel simpler gestaltet und funktionierte noch dazu 🙂
In der ersten Version der Platine wollte ich 5 Stromstärke-Regulator-Schaltkreise und jeweils eine zweite Platine auf der die USB-Ports liegen verwenden, jedoch hat der Schaltkreis leider nicht funktioniert.
In der zweiten Version habe ich statt Stromstärke-Regulatoren bestimmte Anreihungen von Widerständen verwendet, da mir eingefallen war, dass Handys den Strom selbst regulieren, und je nachdem, welches Signal sie erhalten, versuchen sie entweder auf 2 oder 1 Ampere zu laden.
Durch diese „Taktik“ ist die Platine sehr viel kostengünstiger geworden, da ich jetzt nur noch Widerstände und USB-Ports brauchte, wobei ich bei der ersten Version 2 Sorten Chips, verschiedene Potentiometer, außerdem noch Kühlkörper etc. brauchte, welche alle einiges mehr als die Teile der zweiten Platine kosteten.
Die Teile für die Platinen bestellte ich bei den Internetplattformen Conrad Electronics und Amazon.
Dann war ich mit meiner Familie in einem Ikea, wo wir ein Kallax-Regal (77x42cm) mit 4 Einlegeböden kauften, in welches mein Vater und ich dann das Computertrafo und 2 der 6-Port-Platinen einbauten. Wir benutzen einen ersten Prototypen UFaPS’ bereits seit einigen Wochen mit großer Zufriedenheit.
Ergebnisse
Ich musste vor dem ersten Prototypen UFaPS’ einige Experimente durchführen, um herauszufinden, wie ich die Platine gestalten musste, damit sie auch Apple-Geräte laden kann und überhaupt funktioniert.
Die erste Platine, welche ich gestaltet, bestellt und bestückt habe, war jedoch leider mit Bestückung nicht sehr kostengünstig und hat leider, auf Grund eines Fehlers, nicht funktioniert.
Die zweite Platine hingegen hat perfekt funktioniert und war dazu samt Bestückung recht kostengünstig (5x 6-Port-Platinen samt Bestückung ca. 8-10€).