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FMT-EXTRA: LÖTEN ist (gar nicht so) schwer


FMT Extra - epaper ⋅ Ausgabe 21/2020 vom 20.03.2020

Der neue Akku liegt auf der Werkbank und wartet schon ungeduldig auf den ersten Einsatz. Aber bevor es soweit ist, muss häufig noch eine Hürde genommen werden und die erfordert den Einsatz der dritten Hand. Löten, wie geht das? Was braucht man dazu? Keine Bange, Löten ist viel einfacher, als Sie vielleicht denken.


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Artikelbild für den Artikel "FMT-EXTRA: LÖTEN ist (gar nicht so) schwer" aus der Ausgabe 21/2020 von FMT Extra. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: FMT Extra, Ausgabe 21/2020

Praxistipps zum Löten von Akkus

Hand in Hand geht’s besser

So mancher war beim Auspacken des ersten sehnsüchtig erwarteten Akkus zunächst überrascht - und dann verärgert. Alles drin, alles dran, sollte man meinen, aber weit gefehlt: Viele Akkus werden heutzutage immer noch ohne ...

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... Power-Stecker ausgeliefert. Was nun? Oder - genauso ärgerlich - der neue Akku verfügt über einen anderen Anschlussstecker als alle anderen Akkus im Bestand. Während erfahrene Modellsportler müde abwinken und schon mal den vor langer Zeit gekauften Lötkolben heiß machen, stehen Neueinsteiger oft ratlos vor der auf dem Tisch liegenden Bescherung.

Zunächst einmal vergessen Sie an dieser Stelle alles, was Sie vielleicht schon mal über das Löten - z.B. aus der Sanitärtechnik - gehört haben. Zum Konfektionieren von Steckverbindungen wird ein 60 bis 75-W-Lötkolben benötigt, Elektronik-Lötzinn, eine Haltehilfe namens „dritte Hand“, eine Abisolierzange und ein Stück passenden Schrumpfschlauch. Das ist alles. Kein Lötwasser, kein separates Flusswasser, kein Super-Spezial-Lötzinn, kein Schleifpapier, keine weiteren Hilfsmittelchen. Das Lötzinn ist entscheidend dafür, ob die Lötverbindung dauerhaft hält oder sich nach ein paar Monaten aus heiterem Himmel in ihre Bestandteile auflöst. Erlaubt ist nur Elektronik- Lötzinn! Alle anderen Lote enthalten stark ätzende Mittel, die beim Löten Oxidschichten auflösen sollen. Sie zerstören aber im Elektronikbereich die beteiligten Bauteile und dürfen deshalb nicht verwendet werden.

Ein 60-W-Lötkolben ist gut für Lötaufgaben im Modellsport geeignet.


Besonders gut geeignet ist ein Lötkolben mit integrierter elektronischer Temperaturregelung und Dauerlötspitze, hier ein Ersa PTC70 mit 75 W Dauerleistung.


Mindestens ebenso entscheidend für einen guten Löt-Erfolg ist die Leistung des verwendeten Lötkolbens. Hat er eine zu geringe Wattzahl, kann er die Lötstelle nicht genügend erwärmen und man bekommt eine der gefürchteten kalten Lötstellen. Und da die Wärme des Lötkolbens mit der Zeit den Kabelmantel erhitzt, wird er irgendwann schmelzen. Gut geeignet ist wie gesagt ein 60 bis 75-W-Lötkolben, der am besten über eine Dauerlötspitze und eine elektronische Temperaturregelung verfügt. Mit ihm ist die Lötung in kurzer Zeit abgeschlossen, die Lötstelle ist perfekt gelungen, der Kabelmantel intakt.

Nach dem Abisolieren des ersten Kabelendes kann der Lötkolben angeheizt werden - er soll erst benutzt werden, wenn er heiß genug ist. Lötneulinge versuchen jetzt in der Regel ohne Hilfsmittel weiterzuarbeiten. Aber erfahrene Löter wissen nur zu gut, dass eine gute Lötstelle nur mit der berühmten „dritten Hand“ gelingt. Und da uns von Haus aus nur zwei Hände zur Verfügung stehen, muss eben ein kleines Helferlein her. Daniel Düsentrieb lässt grüßen. Die dritte Hand fixiert Kabel und Stecker exakt, jetzt kann der erste Lötvorgang starten. Damit die dritte Hand den Kabelmantel nicht beschädigt, verwendet man zweckmäßigerweise eine kleine Pappe als Haltehilfe. Die Lötspitze im möglichst flachen Winkel, damit eine möglichst große Kontaktfläche gegeben ist, einige Sekunden lang auf den Stecker auflegen, dann zügig mit der anderen Hand Lötzinn hinten in den Stecker schieben, nach kurzer Zeit ist die erste Steckverbindung professionell verlötet. Bitte darauf achten, dass das Lötzinn gut in den Stecker hineinläuft und allseitig etwas hervorschaut. Hier hilft die Physik kräftig mit, denn das Lötzinn wird durch Kavitationskräfte wie von selbst in den Steckverbinder gesaugt. Jetzt wird der Stecker mit einem passenden Stück Schrumpfschlauch eingehüllt und das Ganze mit einer Heißluftpistole oder zur Not auch einem Feuerzeug zu einer Einheit zusammengeschrumpft. Der Arbeitsablauf wiederholt sich noch ein weiteres Mal für den zweiten Stecker und das war‘s. Na, war doch gar nicht so schwer.

Akkuverbinder verlöten

Einzelzellen, besonders NiMH-Zellen, können sehr gut mittels Akkuverbindern zu kompletten Akkus verlötet werden. Auch hier macht’s nur dreihändig richtig Sinn, die mechanische dritte Hand kommt zum Einsatz und sorgt für professionelle Ergebnisse.

Wichtig ist hierbei, dass vorher auf den Zellen befindliche Oxydschichten entfernt werden, damit das Lötzinn eine einwandfreie Oberfläche vorfindet und zügig verlaufen kann. Da Elektronik-Lötzinn säurefrei ist (und wie gesagt auch sein muss), müssen die Oxydschichten manuell angegangen werden, am besten mit einem elektrischen Schwingschleifer. Aber das Gehäuse bitte nur kurz anschleifen, damit das Blech an dieser Stelle nicht geschwächt wird.

Die bevorstehende Hochzeit eines Akkukabels mit den dazugehörigen Powersteckern…


…benötigt die berühmte dritte Hand als Trauzeugen.


Die dritte Hand fixiert Kabel und Stecker


Das Löten kann zügig mit zwei Händen erfolgen


Die Lötstelle kurz abkühlen lassen, …


…Schrumpfschlauch einschrumpfen, …


…fertig!


Inline löten

Die Inline-Verschaltung wird insbesondere bei NiCd- und NiMH-Akkus sowie LiIon-Akkus verwendet und verhilft solcherlei konfektionierten Akkupacks zu besonders niedrigen Innenwiderständen. Möchte man Einzelzellen per Inline-Technik verlöten, stößt man auf ein Problem: Lötzinn erkaltet relativ schnell, deshalb kann man die beiden zu verlötenden Akkuzellen nicht nacheinander heiß machen und anschließend miteinander verlöten.

Verlöten von LiIon-, NiCd- und NiMH-Akkus mit Hilfe von Akkuverbindern

Vor dem Löten von Akkuverbindern müssen die Oxydschichten entfernt werden.


Löthilfen vereinfachen das Konfektionieren eines Akkus ganz erheblich.


Die dritte Hand ist auch hier unverzichtbar.


Auch die Anschlusskabel werden mithilfe der dritten Hand festgelötet.


Ein Check erteilt dem neuen Akku das Gütesiegel.


Abschließend wird der komplette Akku in Schrumpffolie eingehüllt.


Wie so häufig in der Technik (und nicht nur hier) hilft hier ein simpler Trick weiter. Man benutzt beim Inline-Löten einen Lötkolben mit T-förmiger Lötspitze und platziert beide Zellen auf einer leicht geneigten Akkurutsche (siehe Bild). Auf diese Weise können beide Akkuzellen zusammen heiß gemacht werden. Sind beide Lötstellen genügend heiß, führt man links und rechts Lötzinn zu, entfernt die Lötspitze und lässt die obere Zelle zügig nach unten rutschen. Schon sind beide Zellen professionell und dauerhaft miteinander verlötet!

Wer in einem Inline-Akkupack eine ausgefallene Zelle austauschen muss bzw. möchte, spannt den Pack in einen Schraubstock, schlägt mit einem Gummihammer wie im Bild gezeigt gegen den Inline-Akkupack und schon ist die Zelle abgetrennt. Das weitere Verfahren zum Einfügen der neuen Austauschzelle verläuft dann wie oben beschrieben.

LiPo-Zellen verlöten

Lithium-Polymer-Akkus können nicht auslaufen, deshalb werden sie ohne Stahlmantel produziert und kommen flach wie eine Flunder daher. Kauft man Einzelzellen, kann man einfach mehrere Zellen aufeinander legen, mit Tesafilm fixieren und dann je nach Einsatzzweck in Reihe und/oder parallel zusammenschalten.

Bevor Sie aber zur Tat schreiten und den Lötkolben anheizen, müssen zunächst alle Zellen mit einem Multimeter durchgemessen werden. Nur Zellen mit identischer Klemmenspannung dürfen zu einem Akkupack zusammengefügt werden. Die Erfahrung hat gezeigt, dass LiPo-Zellen im Auslieferungszustand zu 50% vorgeladen sind und spannungsmäßig sehr nah beieinander liegen. Sie müssen deshalb in der Regel nicht einzeln vollgeladen werden und können sofort konfektioniert werden. Eine Kontrolle ist aber immer notwendig, denn aus der Reihe fallende Zellen können im Zellenverbund schnell überlastet werden - mit den bekannten Folgen.

Bei sehr hoch belasteten LiPo-Energieriegeln werden häufig mehrere Zellen parallel geschaltet; dazu gibt es Lötplatinen zu kaufen, mit denen die Parallelschaltung sehr einfach möglich ist. Anschließend werden so viele Zellenblöcke in Reihe geschaltet, bis die gewünschte Akkuspannung erreicht ist. Wer eine Einzelzellenüberwachung realisieren möchte (die bei LiPo-Akkupacks mit zahlreichen Einzelzellen unbedingt zu empfehlen ist), führt von jeder Lötplatine eine separate Leitung nach außen und fasst alle Einzelleitungen in einem separaten Sensor-Stecker zusammen.

LiPo-Zellen haben zwei flache Anschlussfahnen, sie sollten also einfach zu konfektionieren sein. Sollte man meinen, aber leider stimmt das so nicht, denn die Anschlussfahne am Pluspol besteht aus Aluminium und lässt sich nicht so ohne weiteres löten. Der Hersteller hat deshalb in der Regel ein lötfähiges Stück Blech an die Anschlussfahne geschweißt (siehe Bild) oder die Zelle mit einer kleinen Hilfsplatine versehen, die lötfähige Kontakte aufweist.

Wer nackte LiPo-Zellen ohne Hilfsplatinen gekauft hat, kann diese aber auch ohne große Probleme zu einem Akkupack zusammen schalten. Bei den abgebildeten beiden 3S1PPacks wurden die drei Zellen zunächst so auf einandergelegt, dass sich die zu verbindenden Lötfahnen gegenüber liegen. Anschließend wurden die Enden vor-verzinnt, zusammengedrückt und verlötet (bei den Alu-Fahnen auf die angeschweißten Lötbleche achten). Alles gut isolieren und dann die Anschlussdrähte anlöten. Die Anschlussdrähte sollten mit einem breiten Stück Gewebeband fixiert werden, denn die dünnen Anschlussbleche an den Zellen pflegen schnell zu brechen. Fehlen nur noch die Abschlussarbeiten: Sensor-Kabel anlöten, einschrumpfen und Klemmenspannung messen.

Bei der Inline-Verschaltung werden jeweils zwei Akkuzellen mit einem Speziallötkolben auf einer Akkurutsche miteinander verlötet.


Zum Austausch schlägt man oberhalb der defekten Zelle mit einem Gummihammer gegen den Inline-Pack…


…und schon ist die Zelle abgetrennt.


Die Fahne der LiPo-Zelle hat eine lötfähige Stelle.


Oben ein bereits fertig verlöteter 3S1P-LiPo-Akku und unten das Prinzip, nach dem er verlötet wurde.


Fertiger, selbst konfektionierter LiPo-Pack.


Punktschweißen

LiIon-Zellen haben ein temperaturempfindliches Innenleben und werden generell per Punktschweiß-Verfahren konfektioniert. Der Handel bietet mittlerweile professionelle Punktschweiß-Geräte in großer Zahl an, so dass es kein Problem mehr ist, sich seine Akkupacks per Punktschweißung selbst zu konfektionieren. Geeignete Verbindungsbleche sind ebenfalls im Handel erhältlich. Natürlich beschränkt sich der Einsatz dieses Verfahrens nicht nur auf LiIon-Zellen, es kann bei allen Rundzellen eingesetzt werden.

Auch Akkureparaturen sind auf diese Weise sehr einfach möglich - die ausgefallene Zelle aus dem Akkupack heraustrennen, eine neue Ersatzzelle mit identischen Kennwerten (bitte genauestens prüfen) in den Akkupack einsetzen und an das Verbindungsblech anpunkten. Da die neue Zelle in aller Regel leistungsfähiger ist als die gebrauchten Zellen im Akkupack, fügt sie sich problemlos in den Zellenverbund ein. Man erspart sich den unter Umständen sehr teuren Neukauf eines Ersatz-Akkupacks.

Schwierig ist dabei allerdings, auf dem Markt Original-Neuzellen von Markenherstellern zu bekommen. Denn, wie schon erwähnt, tummeln sich insbesondere auf dem chinesischen Markt zahlreiche Produktfälschungen, die rein äußerlich nicht von Markenprodukten unterschieden werden können.

Achtung: Beim Einsetzen der neuen Zelle ist darauf zu achten, dass sie in ihrem Ladezustand exakt den anderen Zellen im Akkupack entspricht. Zweckmäßigerweise entlädt man dazu sowohl den alten Akkupack als auch die neue Zelle bis auf die Entladeschlussspannung. Das reduziert gleichzeitig die im Akkupack vorhandene Energie, was das Risiko eines Durchgehens des Akkus während der Reparatur deutlich verringert.

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