In diesem Beitrag geht es um das ungeregelte „mechanische“ Dampfen, also die Benutzung eines Akkuträgers mit Wechsel-Akkus, ohne jegliche Elektronik, rein mechanisch eben.

Nun kann man sich im Zeitalter von tollen kleinen regelbaren Boxen mit tausend Features zu Recht fragen warum man elektronisch ungeregelt / mechanisch dampfen wollen sollte. 😉 Einigermaßen objektiv betrachtet gibt es eigentlich keinen guten Grund. Oder doch? 🙂

• Wie funktioniert mechanisches Dampfen?
• Verbesserungspotenzial
• Lob
• Sicherheit först!
  • Kurzschluss
  • Belastungsgrenze Akkus
  • Tiefentladung
  • Verdampfer
  • Akkuträger
  • Akkus
  • Hybrid-Akkuträger
• Rechenwege
• Voltdrop
• Übersicht: Widerstand, Leistung & sichere Akkus
• Fazit
• Links & Kommentare

Wie funktioniert mechanisches Dampfen?

Beim mechanischen Dampfen wird der Strom des Akkus direkt, ohne jegliche Elektronik, an die Wicklung übertragen. Die Akkus, typischerweise 18650 LiIon, besitzen einen Spannungsbereich von 4,2 Volt (voll geladen) bis runter zu etwa 3 Volt (entleert).
Die Spannung (Volt) des Akkus, zusammen mit dem Widerstand (Ohm) der Wicklung bestimmt wieviel elektrische Leistung (Watt) auf der Wicklung erzeugt wird.
Je höher die Spannung, oder je niedriger der Widerstand, desto mehr Leistung kommt auf der Wicklung an. Im Verlauf einer Akku-Entladung nimmt dabei die Watt-Leistung immer weiter ab.

Warum sollte man sowas wollen???

Verbesserungspotenzial

• Keine schützende Sicherheitselektronik. Die Sicherheit vor Kurzschluss, Tiefentladung und Dauerfeuer liegt komplett in eigener Hand und Verantwortung.
• Die Dampfmenge und der Geschmack (Sweet Spot) müssen komplett über die Wicklung abgestimmt werden (elektrischer Widerstand + Drahtoberfläche). Man muss also ausreichend Wickelerfahrung mitbringen, auch der Sicherheit wegen.
• Kein gleichbleibendes Dampferlebnis über eine Akkuladung, da die Leistung stetig sinkt.

Lob

• Kein gleichbleibendes Dampferlebnis über eine Akkuladung, da die Leistung stetig sinkt. 😯  Ja, es kann eben auch reizvoll sein die sich ständig ändernden Nuancen des Aromas bei stetig sinkender Leistung zu dampfen. Man dampft nicht ständig „genau dasselbe“.
• Mechanische Akkuträger können sehr klein & leicht sein.
• Keine Elektronik die kaputt gehen kann.
• Mehr Akkulaufzeit (keine Elektronik die Strom verbraucht).
• Man muss nichts einstellen.
• Das Gefühl von Simplizität.
• Robust! Und da fast nichts kaputt gehen kann sind mechanische Akkuträger nicht nur Urwald-tauglich, sondern auch „EU/TPD2-sicher“, sagen manche. Ich persönlich teile das Argument nicht, denn ich glaube das elektronische Akkuträger nicht wegreguliert werden können, fall das wirklich versucht werden sollte. Da gäbe es für die Hersteller tausend Möglichkeiten die als irgend etwas anderes zu deklarieren. Wer will denn zB regelbare Taschenlampen mit 510er-Anschluss verbieten… Aber hier soll es nicht um menschenverachtende Politik gehen. Schon eher um das wichtige Thema:

Sicherheit först!

Gleich ein Tipp: Manche elektronisch geregelte Akkuträger bieten einen „Bypass Modus„. Dieser entspricht im Verhalten einem mechanischen Akkuträger, nur das man hier Sicherheitsfunktionen wie Unterspannungsschutz und Schutz vor Kurzschluss mit an Bord hat. Der Bypass Modus ist daher ideal um das mechanische Dampfen sicher auszuprobieren.
Kleine Einschränkung: Der Modus ist meist nicht wirklich „Bypass“, da er in Wirklichkeit ein Volt-Modus ist, der die Ausgangsspannung automatisch so einstellt wie die aktuelle Akku-LEERlaufspannung ist. Der feine Unterschied ist das diese Methode den Voltdrop des Akkus nicht weitergibt, sondern vom Spannungswandler des Akkuträgers kompensiert wird. Daher wird die selbe Wicklung auf einem echten mechanischen Akkuträger weniger stark dampfen. Es mag jedoch Akkuträger geben die dem Voltdrop im Bypass-Modus Rechnung tragen, man muss es ausprobieren. Wundere dich also nicht wenn der echte mechanische Mod bei gleicher Wicklung weniger stark dampft…

Bei rein mechanischen Akkuträgern gibt es keine schützende Elektronik. Es ist zwingend notwendig zu wissen was man tut, um Kurzschluss, Unterspannung, oder Überlastung zu vermeiden.

Es darf auf keinen Fall ein Kurzschluss entstehen!

Die Belastungsgrenze (Ampere) von Akkus nicht überschreiten!

Keine Tiefentladung!

Verdampfer verstehen!

Es muss ein geeigneter & sauberer Akkuträger benutzt werden

Akkus müssen passen

Hybrid Mods

Rechenwege fürs mechanische Dampfen

Ich verzichte hier bewusst auf korrekte Formelzeichen, da Du vermutlich nicht Elektriker werden möchtest, sondern nur wissen möchtest wie man was rechnen muss, und nicht noch zusätzliche Verwirrung durch „P, U, I, R“ Buchstabensalat gebrauchen kannst.
Ich verzichte hier auch erstmal auf die Berücksichtigung des Voltdrops *lutsch* (Spannungseinbruch) und rechne immer mit 4,2 Volt, was im Zweifel erstmal besser ist. Zum Voltdrop findest Du unten noch mehr.

1. Volt : Ampere = Ohm
   Damit kannst Du berechnen wieviel Ohm Deine Wicklung mindestens haben muss, damit ein Akku nicht überlastet wird. Wenn Du zB einen 20 Ampere Akku besitzt…
   4,2 Volt : 20 Ampere = 0,21 Ohm
   …so darf deine Wicklung diesen Widerstand nicht unterschreiten.
2. Volt * Volt : Watt = Ohm
   Damit kannst Du ermitteln welchen Widerstand Du wickeln musst, um mit einer bestimmten Watt-Leistung zu dampfen. Wenn Du zB mit 10 Watt dampfen möchtest und den dazu passenden Widerstand suchst, dann rechnest Du:
   4,2 Volt * 4,2 Volt : 10 Watt = 1,76 Ohm
   4,2 Volt * 4,2 Volt : 20 Watt = 0,88 Ohm
   4,2 Volt * 4,2 Volt : 40 Watt = 0,44 Ohm
   4,2 Volt * 4,2 Volt : 80 Watt = 0,22 Ohm
   Wie man sieht, muss man im Subohm-Bereich sehr genau wickeln, weil eine Halbierung des Widerstands in jedem Schritt die Leistung verdoppelt! Die Watt-Leistung steigt nicht einfach nur in dem Maße wie sich der Widerstand verringert. Mein Mathelehrer würde jetzt etwas von „Die Leistung steigt im Quadrat“ murmeln… Diesen „Quadrat-Effekt“ hat man immer dann wenn eine Zahl mit sich selbst malgenommen wird, also in unseren Formeln dort wo Volt * Volt vorkommt.
   Je niederohmiger Du wickelst, desto genauer musst Du den Ohm-Wert treffen, weil die Unterschiede der Watt-Leistung dort sehr sehr groß werden. Ein präzises Ohm-Meter (siehe Tools) zur Kontrolle ist unerlässlich, ganz besonders im Subohm-Bereich.
3. Volt * Volt : Ohm = Watt
   Wenn Du den gewünschten Widerstand beim Wickeln nicht getroffen hast, dann kannst Du so nachrechnen wieviel Leistung die Wicklung tatsächlich haben wird.
   4,2 Volt * 4,2 Volt : 0,88 Ohm = 20 Watt
4. Volt : Ohm = Ampere
   Mit Ampere kannst Du überprüfen ob der Akku durch Deine Wicklung überlastet wird. Nehmen wir an Du hast einen Akku mit 10 Ampere maximaler Belastbarkeit, und Du wolltest einen Widerstand von 0,5 Ohm wickeln, doch irgendwas ist schief gegangen, und das Ohm-Meter zeigt Dir 0,35 Ohm an:
   4,2 Volt : 0,35 Ohm = 11,9 Ampere
   Das ist für den 10A-Akku zuviel – der Akku kann nicht sicher verwendet werden.
5. Volt * Ampere = Watt
   Wenn man direkt wissen möchte wieviel Watt ein Akku mit Ampere-Stärke X in einem mechanischen Akkuträger liefern kann, dann kann man so rechnen:
   4,2 Volt * 10 Ampere = 42 Watt

Formeln fürs Dampfen –> Akkuträger ungeregelt

Wenn Du magst kannst Du auch Steam Engine’s „Ohm’s Law“ Rechner verwenden.

Voltdrop (Spannungsabfall)

Aufgrund des letzten Rechenbeispiels könnte man nun meinen das ein Sony VTC5A (AM|EB) eine Leistung von 147 Watt liefern können müsste (4,2V * 35A). Das kann er jedoch nicht, weil bei allen Akkus die Spannung unter Belastung mehr oder weniger stark einbricht. Je höher die abgeforderte Last, desto höher der Einbruch der Spannung. Um die 110 Watt könnte man für ein paar ganz wenige Züge rausquetschen, und der Voltdrop würde bei ca. 1 Volt liegen, die Spannung unter Last somit also bei ca. 3,2 Volt, und sehr schnell weiter fallen. Alles am Anschlag, und der Widerstand muss ultrapräzise stimmen, theoretisch so bei 0,086Ω, praktisch ausprobiert habe ich das nicht, wozu auch.

Reden wir mal von „normalen“ Leistungen – bei 15 Watt zum Beispiel kann man von ca. 0,3V Spannungseinbruch ausgehen, und diesen Drops gleich lutschen indem man ihn gleich in die Kalkulation aufnimmt. Möchte man mit 15 Watt dampfen rechnet man also nicht

4,2 Volt * 4,2 Volt : 15 Watt = 1,18 Ohm

sondern zieht gleich 0,3V als Voltdrop von der Leerlaufspannung ab:

3,9 Volt * 3,9 Volt : 15 Watt = 1,01 Ohm sollte die Wicklung haben um real 15 Watt zu erreichen.

Falls nun Dein Kopf raucht, empfehle ich eine Runde Dampf! 😉 Zuviel Kopf um den Berechnungskram sollte man sich auch nicht machen, da man am Ende sowieso immer selbst ausprobieren muss wie Verdampfer / Wicklungsart / und das Akku-Verhalten mit den persönlichen Vorlieben harmonieren. Sprich, das Feintuning kann man nicht vorausberechnen, nur wo es grob hingeht, und das der Akku in einem sicheren Bereich läuft.

Übersicht: Widerstand, Leistung & sichere Akkus

Die folgende Tabelle zeigt welche Leistung bei wieviel Ohm entsteht, und wieviel Ampere der Akkus dafür mindestens haben muss um sicher betrieben werden zu können. Es ist mit 4,2 Volt gerechnet – der Spannungsabfall bewirkt real, je nach Akku & Leistung, eine geringere Leistung.

In der Tabelle sind ausschließlich Akkus von Original-Herstellern gelistet.
Zum Thema „OEM Akkus“, und Akkus mit teils lustigen Fantasie-Angaben wie „40 Ampere“ oder ähnliches, bitte hier kurz mal querlesen: Klick

Bitte beachte: Diese Tabelle gilt ausschließlich für mechanische Akkuträger. Für elektronisch geregelte Akkuträger bitte hier entlang: Sichere Akkus für regelbare Akkuträger

Fazit

Mechanisch Dampfen kann eine schöne Sache sein, wenn man vorher sicherstellt das die Kombination aus Akkuträger, Akku, und Verdampfer zusammenpasst. Sehr empfehlenswert ist ein Messschieber. Achtung! Die Länge eines Akkus darf man damit nicht messen – Kurzschluss! 😯 So schnell ist es passiert… 😀 Mit einem Stück Papier auf dem Pluspol funktioniert es.

Links & Kommentare