Неизбежное наступило – аккумуляторы в моём стареньком Hitachi DS 12DVF3 окончательно сдохли. Отвратительно держать заряд они стали уже очень давно, но для мелких бытовых нужд имеющейся ёмкости хватало, поэтому я никогда и не думал над решением этой проблемы. До того момента, когда мне понадобилось просверлить отверстие в кухонной мойке из нержавейки, на что у меня ушло минут сорок! На одно отверстие! Один аккумулятор раскачать вообще не удалось, а другой так и работал, двадцать секунд крутит, около десяти минут заряжается. Вот тут то я и понял, что пришло время подарить новую жизнь моему любимому инструменту.
Понятно, что для начала необходимо было немного ознакомиться с теорией, чтобы понять, что вообще мне предстоит сделать. Конечно, тема эта совсем не новая и переводом шуруповёртов на литий занимаются все, кому не лень. Но каждый делает это по своему в зависимости от своей образованности, количества лени и понятия о красоте. Мне же нужно было, чтоб с технической стороны всё было сделано абсолютно правильно, чтоб снаружи выглядело не страшно и чтоб аккумуляторами можно было удобно пользоваться. Перечитав и пересмотрев огромное количество материала, я взял за основу проект от AlexGyver.
Определившись с необходимыми элементами, я полез на Ali тратить деньги. Литиевые аккумуляторы заказал с уже наваренными никелевыми пластинами, чтоб не мучить пайкой ни себя, ни их. Оказалось, что доставляются аккумуляторы действительно долго и, пока я ждал одних из Китая, купил в местном магазине ещё и другие, но уже без пластинок, ведь у меня два корпуса для переделки. Спустя полтора месяца после заказа, я наконец-то свои посылки получил и уже можно было приступать к работе. Для начала разбираю один старый корпус и знакомлюсь с его содержимым.
Тут надо аккуратно отломать верхнюю контактную площадочку, она будет необходима позднее. Ещё понадобятся никелевые перемычки для припаивания к аккумуляторам второго блока, поэтому этот хлам отодвигаю пока в сторону. Далее примеряю новые компоненты, чтоб понять фронт предстоящих работ.
Пока готовился, проверил одну банку фирмы VariCore на соответствие заявленным характеристикам, ведь от китайцев можно всякого ожидать. Каково же было моё удивление, когда прибор выдал окончательное значение ёмкости аккумулятора: 2892 мАч вместо 3000! С учётом всевозможных погрешностей просто отличный результат!
Места под три банки 18650 и плату BMS в штатном корпусе аккумулятора совсем мало, поэтому было принято волевое решение избавляться от защёлки и удалить изнутри все лишние пластиковые элементы.
Как оказалось позднее, решение правильное. Корпус отлично держится и без замка, поскольку внутри самого шуруповёрта стоят очень мощные подпружиненные зажимные пластины, да и сам новый аккумулятор становится несколько легче, чем старый никель-кадмиевый. Я видел в инете вариант размещения литиевых банок и такой же платы BMS без удаления защёлки, но мне не понравилось как всё это выглядело и от такой компоновки я отказался. Но в моём случае просто избавиться от рёбер внутри корпуса было недостаточно, по ширине три банки 18650 всё-равно не влезают, пришлось немного стачивать крепёжные направляющие саморезов.
Без индикатора оставшегося заряда было бы совсем уныло и несовременно, поэтому беру вольтметр и припаиваю к нему тактовую кнопку с удлинённым жалом (13 мм)
Напильником и острым канцелярским ножом делаю в корпусе под него посадочное место и не сильно аккуратно, но зато очень надёжно вклеиваю его на «горячие сопли».
Такая вот симпатичная мордочка вырисовывается
После всего этого баловства начинается самый ответственный этап — сборка энергетического блока 
При наличии на литиевых банках приваренных электродов, это дело не составляет особого труда.
Как всегда на высоте себя показал флюс Amtech NC-559, вернее его отличная китайская копия.
Многие говорят, что аккумуляторы без кислоты не спаять. Паяльная кислота у меня тоже есть, но я решил попробовать свой любимый флюс в новых для него условиях и даже тут получилось отлично. Единственное, пришлось площадку под пайку пошкрябать ножом, иначе припой очень неуверенно ложился, что могло бы привести к катастрофическому перегреву литиевой банки.
Получилась вот такая аккуратная сборка, на которую я наклеил две полоски двухстороннего скотча для крепления платы BMS.
В том же месте, где я брал литиевые аккумуляторы, я купил толстый силовой провод в силиконовом изоляторе. Удовольствие не из дешёвых, но очень хотелось мощи и гибкости, поэтому тут экономить не стал.
С огромным нетерпением припаял донышко с вольтметром и принялся тестировать полуфабрикат
На удивление точные показания давал вольтметр, я его даже калибровать не стал.
Итак, две части будущего обновлённого аккумулятора соединены, осталось дело за малым — подготовить к монтажу последнюю третью.
Аккуратно отломанные контакты я закрепляю на контактной площадке шикарной пятиминутной «эпоксидкой». Наверное, смысла так делать особого небыло, ведь контакты подожмутся саморезом при окончательной сборке, но мне так будет спокойней.
После высыхания сверлю отверстия. Под мои саморезы получилось сверлом 2мм в контактной площадке и 3мм в крышке с последующем зенкованием 6мм сверлом, чтоб головка самореза была заподлицо с поверхностью.
Последние шаги перед окончательной сборкой очень важны. Нужно всё максимально заизолировать и аккуратно проложить все провода.
Когда всё сто раз перепроверено, можно скручивать.
Попробовал в работе новый аккумулятор. Шикарноооо! Крутит шустро, нагрузку держит, на предпоследнем делении усилий трещотка чётко срабатывает. Чего ещё желать?! Разве что второй такой же! Делал его как говорится «по горячим следам», или «не отходя от кассы», или «куй железо…» и так далее, пока ещё весь инструмент не был убран. Процесс, естественно, абсолютно такой же, кроме соединения банок в сборку. Тут как раз понадобились никелевые пластины со старых аккумуляторов, ведь второй комплект банок у меня без приваренных электродов. Фото не делал, заработался, но процесс простой, только требует повышенной аккуратности и 440°С на паяльной станции.
Тут можно заметить несколько другой дисплей-вольтметр. Он предназначен специально для работы с платой балансировки 3S, то есть максимальный заряд (четыре деления) он покажет при достижении 12.1В, три деления при 11.4В, два при 10.9В, одно при 10.3В. Более разряжать литиевую сборку из трёх 18650 не рекомендуется и он просто погасит все деления и останется светиться только красная рамка. Очень интересный такой дисплейчик.
Старое зарядное устройство для работы с литием не подходит, поэтому я в Китае заказал новое, с подходящими параметрами. На верхней крышке у него светодиод, который горит красным когда идёт заряд, и зелёным, когда батарея заряжена.
У данного зарядного устройства есть очень специфичная особенность. Оно пищит при зарядке! В отзывах многие пишут, что это непотребство какое-то, а мне вроде нормально. Ночью во время сна я пользоваться им не планирую, а в других условиях всегда знаешь, если пропал писк, значит аккумулятор зарядился!
Вот и всё. Я снова узнал много нового, обрёл опыт создания литиевых сборок и овладел принципами работы с паяльной станцией на экстремальных температурах.
Многие, посмотрев на бюджет проделанных работ, скажут, что на эти деньги можно было бы купить в Китае новый хороший шуруповёрт с правильным питанием. Абсолютно с ними соглашусь. Однако я получил огромное удовольствие от работы и приобрёл бесценный опыт, а это важнее банальной покупки новой вещи. Тем более, он неимоверно удобно лежит в руке, ну и дорог мне как память!
Бюджет:
Вольтметр 0,28” — 58р. ссылка
Дисплей-вольтметр — 67р. ссылка
Зарядное устройство — 395р. ссылка
Разъём питания ВС099 (5,5*2,1) — 2шт.*40р.=80р. ссылка
Плата BMS 3S — 2шт.*117р.=234р. ссылка
Аккумулятор VariCore 18650 3000мАч 30А — 3шт.*215р.=645р. ссылка
Аккумулятор Lg HE4 18650 2500мАч 25А — 3шт.*280р.=840р. ссылка
Провод 16AWG 1 метр — 2шт.*75р.=150р. ссылка
Тактовая кнопка KFC-A06-13H — 2шт.*3,20р.=6,4р. ссылка
Итого на два аккумулятора: 2475,4р.
Переделка шуруповерта на литий-ионные аккумуляторы
Содержание
- Зачем необходимо?
- Устройство
- Как переделать?
- Техника безопасности
- Выбор зарядного устройства
Шуруповерт, функционирующий от никель-кадмиевой (NiCd) аккумуляторной батареи, удобен в применении. Нет необходимости искать электрическую розетку, не надо путаться в проводах. Его можно использовать где угодно. Однако это далеко не самый идеальный носитель энергии.
Такой аккумулятор постепенно теряет емкость и становится неработоспособным. В данных обстоятельствах следует подумать о замене вышедшей из строя АКБ либо о переделке своими руками электроинструмента на литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи 18650.
Зачем необходимо?
Для владельца переделка шуруповерта на Li-Ion батареи раскрывает многие прежде недоступные возможности:
- АКБ можно дозаряжать после недолговременной работы;
- Li-Ion АКБ отработают большее количество циклов зарядки-разрядки, а при истощении ресурса их можно будет попросту заменить;
- зарядка будет выполняться в несколько раз быстрее (приблизительно 1-3 часа в сравнении с 13-15 часами для NiCd АКБ);
- отсутствие эффекта памяти.
Устройство
Шуруповерт по строению аналогичен электродрели и содержит в своей структуре следующие узлы:
- цилиндрический электродвигатель;
- планетарный редуктор;
- регулятор оборотов;
- корпус, плавно переходящий в рукоятку и опору, к которой фиксируется аккумулятор;
- кнопки управления;
- аккумуляторная батарея либо шнур питания.
Как переделать?
Рассмотрим, как переделать шуруповерт на литий-ионный аккумулятор.
Инструменты и материалы
Для переборки и перепайки имеющегося шуруповерта на Li-Ion батареи необходимо купить:
- комплект Li-Ion АКБ;
- BMS-плату (плата контроллера заряда);
- провода сечением не меньше 2,5 мм2 (желательно в силиконовой оплетке).
Из инструментария потребуются:
- электропаяльник мощностью не меньше 40 ватт с комплектом расходных материалов, в том числе и кислотным флюсом;
- отвертки, скальпель и тому подобное.
Сама процедура довольно созидательная, находится в зависимости от имеющихся исходных условий и строения электроинструмента. Следовательно, в процессе переоборудования может понадобиться что-либо еще. К этому следует быть подготовленным.
Как правило, при переделке любого шуруповерта на литиевые аккумуляторные батареи применяют элементы форм-фактора 18650. Эти цифры означают линейные размеры:
- длина в 65 миллиметров (в действительности немного больше);
- диаметр в 18 миллиметров.
Эти батареи принадлежат к группе пальчиковых: обладают цилиндрической формой с выводами плюсового и минусового полюсов с противолежащих сторон. Напряжение одной батареи в до конца заряженном состоянии будет 3,6 вольт. Для любого шуруповерта необходимо набрать требуемое напряжение. Его можно увидеть на корпусе старой аккумуляторной батареи.
С учетом напряжения, необходимого для питания, устанавливаем, какое количество элементов 18650 для шуруповерта требуется соединить последовательно. Зависимость числа аккумуляторов от напряжения:
- для 12 вольт – 3 штуки;
- для 14 вольт – 4 штуки;
- для 18-20 вольт – 5 штук.
Если позволяет пространство, то для двукратного увеличения емкости можно к имеющимся элементам параллельно подсоединить еще такое же количество.
Разумеется, из 3,6-вольтовых батарей не всегда получается набрать напряжение, точно равное номиналу. Так, для 18 вольт все выходит идеально, а для 12 вольт нужно будет обходиться либо немного меньшим, либо немного большим напряжением.
Необходимо осознавать, что в первом случае незначительно упадет вращающий момент, а во втором он возрастет, однако следует быть готовыми к уменьшению ресурса механической части. Более того, имеется вероятность, что увеличенное напряжение приведет в негодность электронную схему, которая используется для управления.
Подбор электронного контроллера
При всех имеющихся преимуществах литий-ионные элементы особенно чувствительны к:
- глубокой разрядке;
- перезарядке;
- избыточному зарядному току;
- перегреву.
Осуществлять контроль над всем этим на протяжении тех нескольких часов, которые нужны для пополнения энергии аккумуляторной батареи, непросто. По этой причине данные обязанности ложатся на систему Power Control Board (PCB) или систему обеспечения функционирования (СОФ). Она являет собой небольших размеров плату, которая часто встраивается в корпус аккумуляторной батареи (вследствие этого длина батареи форм-фактора 18650 немного превышает обещанные 65 миллиметров).
Данная система прерывает заряд при достижении требуемого напряжения и отключает аккумуляторы при разрядке до определенного уровня. Эти элементы содержат на корпусе маркировку Protected. Если маркировки нет либо прямо обозначено Unprotected, значит, элемент подобной системой не оснащен и осуществлять контроль над параметрами зарядки нужно будет вручную либо доверять эту задачу внешнему устройству.
Не следует путать PCB (СОФ) с системой Battery Management System (BMS) либо Power Charge Module (PCM). Данные системы предназначаются для поэлементного контроля над зарядкой элементов питания, собранных в батарею посредством последовательного соединения. Батареи, из которых собран аккумулятор, несут в себе определенный диапазон параметров, потому допускается ситуация, когда некоторые элементы уже заряжены, а другие еще требуется заряжать. Конечно, подобная ситуация неблагоприятна для АКБ. И решает эту проблему BMS («балансир»).
При получении номинальных параметров батарея шунтируется внутренним ключом, остальные элементы продолжат заряжаться.
У плат различных изготовителей маркировка может различаться (вместо B бывает маркировка 0V, взамен порядкового номера элемента ставят общее напряжение в точке подсоединения). Купить готовый «балансир» можно в сети на популярных торговых площадках. Выбирать следует по следующим характеристикам:
- рабочий ток – не меньше 30 ампер;
- число подключаемых элементов должно совпадать с количеством элементов в батарее.
И, разумеется, необходимо сопоставлять размеры платы с имеющимся установочным пространством.
Сборка батареи
В первую очередь, необходимо определить, поместятся ли новые элементы в старом корпусе. Следует принимать во внимание, что кроме элементов питания нужно будет разместить плату BMS. Как правило, места в старом корпусе недостаточно и сперва необходимо попробовать удалить из него все лишнее (перегородки, ненужные крепления и так далее). Затем нужно объединить батареи последовательно. Оптимальный вариант – купить аккумуляторные батареи с уже припаянными металлическими полосками. Подобные элементы имеются в продаже в интернет-магазинах, их стоимость несколько выше, но спаять их проще, а вероятность перегрева батарей обычно минимальна.
Следующий шаг – установка в корпус платы BMS и подключение ее в соответствии со схемой. Стандартная схема подключения BMS изображена на рисунке ниже. К контактной группе плата подсоединяется посредством проводов сечением не меньше 2,5 мм2. Для этого лучше применять провода в мягкой силиконовой оплетке: ей не страшен перегрев, который может появиться во время пайки либо в процессе работы. На этом замена аккумуляторной батареи завершена, можно полностью собирать блок батарей, заряжать аккумулятор и проверять инструмент в работе.
Как вариант, можно использовать вместо вышедшей из строя штатной АКБ аккумуляторы от бесперебойника для ПК на 12V 7Ah и 9Ah. Правда, это существенно утяжелит инструмент, зато позволит решить все задачи.
Переустройство шуруповерта
В отдельных ситуациях нужен обратный ход – перепаковка аккумуляторного устройства на питание от бытового напряжения в 220 вольт. Этот способ может показаться очень сложным, но при наличии определенных навыков можно выполнить качественный ремонт. Шуруповерт после этого может прослужить еще не один год. В первую очередь, необходимо припаять электрический кабель к контактам зарядки. Соединение, возможно, будет сложным: кабель в основном состоит из меди, а зарядник имеет латунные клеммы, что усложняет их пайку. Здесь и поможет кислота, которая прекрасно подойдет на роль соединительного компонента. Нужно обработать кислотой клеммы и припаять сетевой кабель к контактам.
Затем переделываем нерабочий аккумулятор. Полностью его разбираем и вынимаем все внутренности. Корпус следует оставить: в него поместим груз для уравновешивания сил, действующих в устройстве. Следующий этап – припаивание контактов кабеля к выводам АКБ, которую разместили в теле корпуса.
Здесь важно соблюдать полярность, в противном случае шуруповерт станет крутить в противоположную сторону.
После этого кабель протягивается в АКБ с наружной стороны корпуса, для этого надо просверлить отверстие под сечение провода. Для надежного закрепления кабеля в корпусе желательно обмотать его изолентой снаружи и внутри. Завершающим шагом будет монтаж подготовленного корпуса АКБ в шуруповерт.
Еще один способ реанимировать шуруповерт – использовать БП от компьютера. Самый простой и удобный вариант – взять блок питания от персонального компьютера с мощностью не меньше 250 Вт. Его не надо переделывать, несмотря на то, что ваш электрошуруповерт имеет 18 В, а блок – 12 В. Для не очень больших задач этого будет достаточно, различие окажется не очень заметным.
Потребуются:
- БП компьютера;
- конденсатор;
- проводка.
Последовательность действий следующая.
- Разбираем отсек аккумулятора шуруповерта.
- АКБ извлекаем и утилизируем. Только изначально надо откусить от нее контакты подсоединения к клеммной колодке.
- Берем 1,5-метровый кусок двужильного провода сечением 4 мм2. Лудим его со всех концов.
- Паяем провода к контактам колодки.
- В торце места подключения по центру просверливаем отверстие под винт.
- Поскольку аккумулятора в корпусе больше нет, колодку теперь будет удерживать болт. Просверливаем отверстие и сажаем гайку на термопластичный клей, чтобы было удобно ее затягивать при сборке.
- Собираем клеммную колодку.
- С боковой части основания просверливаем отверстие под кабель и протягиваем его. Чтобы не выдернуть кабель во время работы, обматываем край изоляционной лентой.
- Собираем блок аккумулятора.
- Из старой платы ПК выпаиваем разъем для подсоединения БП. Припаиваем к нему второй конец шнура.
- Переключаемся на доработку БП. Если подключить его сразу к сети, то он не будет работать. Надо замкнуть контакты пуска. Как правило, на корпусе имеется схема подсоединения. Делаем это посредством перемычки.
- Пробуем подключить. БП должен запуститься, это будет понятно по вращению кулера.
- Подключаем все через разъем к шуруповерту.
Блок питания можно также изготовить своими руками, подобрав соответствующий трансформатор. А если подразумевается работа исключительно в стационарных условиях, то мобильность шуруповерта не имеет значения.
Техника безопасности
При сборке аккумулятора необходимо помнить, что токи при эксплуатации шуруповерта способны достигать 11-12 ампер, следовательно, площадь касания контакта соединительных металлических полосок (шинки) между элементами должна быть наибольшей. В связи с этим способ соединения посредством точечной сварки, зачастую рекомендуемый в интернете, не очень подходящий. Предпочтительнее припаять шинки на всю площадь контакта аккумуляторной батареи.
Наряду с этим необходимо осознавать, что элементы крайне восприимчивы к перегреву, потому паять следует с большой скоростью и с уверенностью, используя активные флюсы (кислотные). Рекомендуется использовать теплоотводы, в качестве которых способны послужить плоскогубцы и тому подобное. Необходимо смотреть, чтобы брызги кислоты в процессе пайки не попадали на остальные поверхности, так как это в дальнейшем спровоцирует коррозию в местах попадания. Области пайки требуется тщательным образом промыть.
Выбор зарядного устройства
Заряжать Li-Ion аккумуляторные батареи штатной зарядкой для NiCd нельзя. Потому необходимо приобрести ЗУ для Li-Ion аккумуляторов, которое будет соответствовать следующим требованиям:
- напряжение должно равняется 4,2xn, где n — это число элементов;
- ток должен равняться 50% от емкости сборки в амперах.
Для зарядки желательно приобрести готовое ЗУ для литиевых аккумуляторов, рассчитанное на нужные ток и напряжение.
Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в на примере Интерскол Да-12ЭР-02
Что мы имеем: старый шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 вполне бодро работающий, но с умершими аккумуляторами.
Наша цель: заменить старые аккумуляторы Ni-Cd на новые li-ion
Для переделки по моему варианту нам понадобиться:
- — шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 )))
- — паяльник от 60W т.к. менее мощным не пропаяешь
- — мультиметр (тестер)
- — «кислота паяльная» — вариаций их много, берем с кисточкой
Батарея:
- литиевые аккумуляторы 18650, например берем батареи уже с хвостиками. Батареи нам нужны высокоамперные читать.
- плата защиты с балансиром 3S 40A 12.6V 40A lithium battery protection board
- провода короткие, но толстые сечение от 1,5
- двухсторонний скотч
- толстая широкая относительно мягкая прокладка 1.5- 2см
Зарядное устройство (можно не переделывать):
- — понижающий DC-DC преобразователь напряжения (XL4015). Статья об этих преобразователях читать
- — макетная плата, например. Нам нужна толстенькая плата.
- — 4 диода от 100в 3А либо готовый диодный мост, я использовал смотреть. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
- — конденсатор от 470мкф 35В. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
- — два светодиода разного цвета 5мм.
- — термоклей
- — провода различной длины и сечения.
- — сверла 2мм
Меры предосторожности:
- — при работе с аккумуляторами надо быть предельно осторожными не допуская замыкания их, в момент замыкания в месте контакта возникаю огромные токи, что могут привести к ожогам, повреждению глаз, взрывам и пожарам. А так же выхода из стоя всех комплектующих.
- — при работе с кислотой необходимо быть предельно осторожными т.к. она может попасть в глаза на кожу и т.д. последствия могут быть очень печальными.
- — производить работы только на отключенном оборудовании от сети питания 220в. Необходимо так же учитывать, что в схемах питания используются конденсаторы, что накапливают заряд и когда вы отключили прибор от сети, это не означает, что плата обесточена…
Поехали:
Если у вас что-то нет из перечисленного списка выше, то лучше не приступать к работам т.к. гемора вы себе создадите больше, чем сделаете работ.
Сборка новой батареи (3шт. 18650):
Предисловие
Можно использовать и 6шт. 18650, что увеличит нашу емкость батареи в два раза, но потребует больший ток заряда, что потребует отказаться от родного блока питания без переделок, и наша зарядка будет длиться ооооооооочнь долго.
Хочу обратить ваше внимание и это очень важно, батарейки на фото не подходят для нашей задачи, это мой косяк, я купил не подумав. Берите исключительно высокоамперные батареи. Но т.к. вариантов у меня не было, я делал на них.
Почему нам нужны высокоамперные батареи – литиевые батареи рассчитаны на использование в определенных условиях заряда разряда, те что на фото допускают их разрежать токами 2С т.е. в данном случае это около 6А.шуруповерт в момент старта потребляет ток от 15А до 25А и при постоянной нагрузке около 10А. Как мы видим мы превысили требования производителя. Высокоамперные батареи рассчитаны на более высокие токи разряда от 10А, что гарантируем нам более долгий срок службы, а так же меньше сюрпризов в будущем от неправильной эксплуатации. О таких батарейках почитайте: читать
Плата с защитой и балансировкой – позволит нам эксплуатировать литиевые аккумуляторы в тех пределах, что рекомендуют производители. Она защитит наши батареи от глубокого разряда, а так же от перезаряда, что для литиевых батарей очень критично и нарушения этого пункта приведет к очень быстрой деградации батареи т.е. потери своей емкости. Так же данная плата имеет схему балансировки, которая призвана уравнивать заряд на каждой ячейки батареи. Наши батареи имеют последовательное соединение, что в ходе эксплуатации приведет к их неравномерному заряду читать, что приведет к см.п.1, но данная плата позволит устранить этот эффект. Представленная плата, модернизированная по просьбе трудящихся и самовосстанавливается при срабатывании защиты.
Сборка:
Внимание! Работа с батареями требует осторожного обращения. Перед началом работ надо уровнять/зарядить все батареи.
Батареи мы используем с уже приваренными хвостиками. Первым делом снимаем защиту с хвостиков, дальше нам надо залудить концы. Залудить без использования кислоты (осторожно) вам не получиться так, что берем кислоту, паяльник и припой и лудим. Лудим с двух концов. Кислоту наносим тонким слоем, этого вполне достаточно в противном случае вы получите брызги в разные стороны.
Если вы купили кислоту без кисточки, то можно перелить ее в тюбик от лака для ногтей или же можно использовать, одноразовый шприц, где вы выдавливаете каплю и тут же ее назад втягиваете, оставляю тонкую пленку.
Так же нам надо залудить плюсы первых двух батарей, в данных местах у нас будет производиться соединение батарей между собой.
Внимание! Нам ни в коем случае не стоит допустить перегрев батареи, поэтому берем 60W паяльник или больше мощности и очень быстро лудим плюсовой контакт, припой делам с небольшой горочкой. Паяльник меньшей мощности не позволит вам добиться этих условий вплоть до того, что вы не сможете залудить в принципе и перегреете батарею.
После как вы все залудили, спаиваем последовательно батареи см .рис. На одной из батарей язычок повернут в обратную сторону. Спайку также производим мощным паяльником, просто приложив язычок и прижав жалом паяльника. Вот что должно у нас получиться.
Теперь фиксируем все изолентой или это можно сделать заранее перед пайкой. Клеем двухсторонний скотч для фиксации платы.
Приступаем к припайке батарей к плате.
Внимание! Припаивать надо последовательно от площадки 0в до 12.6в т.е. вначале припаиваем к 0, потом к 4,2, далее 8,4 и т.д.
Результат:
Разбираем родную батарею. Вытаскиваем старые батареи (Осторожно).
Внимание! Если мы будем использовать родную зарядку, то припаянный температурный датчик необходимо оставить, либо сделать перемычку с минуса на центральный штырь.
Откусываем черную штуку и припаиваемся. Провода нам нужны толстые т.к. токи у нас будут до 25А периодами и более , что при тонких проводах может привести к их возгоранию, а так же мы будем иметь потерю в мощности. Батареи аккуратно уберем в сторону.
Внимание! Использования паролонки не есть хорошо, горючий материал, что может привести к возгоранию, но лучше я ничего не придумал.
Теперь нам нужно найти толстую, широкую относительно мягкую прокладку 1.5- 2см. Я ее оторвал от упаковки некого гаджета. Вырезам по размерам корпуса и кладем ее на дно, клеем двусторонний скотч и приклеиваем батарейки. Фиксируем ту чёрную штуку, торчащий конец должен быть такой длины, чтоб упирался в наши батарейки и давал закрыть корпус с неким натягом. Не перепутайте полярность!
В данном случае, коричневый провод у меня минус, а черный плюс. Коричневый на порядок толще, черного.
Обрезаем провода делая их как можно короче, дабы не терять ток на потерях, но надо учитывать, что нам надо еще припаяется к плате. Припаиваемся и собираем корпус, батарея готова.
Использовать готовую батарею можно с имеющимся зарядным устройством, но:
- — есть жалобы на то, что корпус будет очень сильно греться, что многие опасаются. Но в конструкции зарядного устройства используется трансформатор и нагрев для него это нормальное явление. В моих экспериментах при токе 1А он грелся до 60С. В конструкции не предусмотрена система ограничения по току так, что ток в системе может быть в разы выше и нагрев выше. В тоже время теперь нам требуется больше времени на заряд батарей.
- — в конструкции зарядного устройства присутствует система ограничения времени заряда и составляет она один час. Т.е. нам придется передергивать батарею для ее полного заряда.
- — тяжко будет использовать родную зарядку, если мы решили использовать 6 элементов 18650 т.к. максимальный ток выдаваемый по заявлению производителя должен быть 1.8А . Т.е. длительное использование на токах более этого значения может привести к неизвестным последствиям. Для 3х элементов емкостью 3000мАч и рекомендуемым током заряда от 0,5С -1С (1.5А – 3А) мы укладываемся в параметры зарядника. Для 6 элементов нам надо ток заряда в два раза больше. И да, как я сказал раньше, в заряднике нет схемы ограничения тока заряда т.е. в некий промежуток времени мы будем заряжать свои батареи на приделах возможности зарядника, что терпимо для 3х, но не для 6 элементов.
В принципе это основные нюансы использования родного зарядного устройства.
О родном зарядном устройстве.
На холостом ходу ЗУ выдает нам 19-20В и ток короткого замыкание … не замерил. Производитель заявляет ток эксплуатации 1,8А.
Схема ЗУ SD-C804S найденного на просторах интернета.
Схема имеет, на мой взгляд, ряд некорректных обозначений, но не суть. В схеме нет узлов, которые бы следили и ограничивали бы ток заряда. Но есть схема слежения за напряжением выполнения на микросхеме U1 (не факт, подтвердить работоспособность этого узла не получилось), а так же узел ограничения времени заряда выполненной на микросхеме U2.
Что нам мешает: мешает нам схема ограничения по времени заряда, но ее можно просто отключить, в остальном как бы все устраивает. Но, мне не удалось заставить ЗУ показывать окончания заряда. Включив родную батарею на заряд, загорелся индикатор заряда, но разорвав цепь на аккумуляторе т.е. мы получили на выходе напряжение питания, индикатор так и не погас, а должен был, если окончание заряда регулируется по напряжению на батареи ( я не спец в электроники и понять как это полностью работает не могу ). А для нас это критичный момент т.к. плата защиты наших литьевых аккумуляторов при окончании заряда просто разрывает цепь.
Было много мыслей, как сделать зарядку — от модернизации текущей схемы, с автоматическим выбором какой аккумулятор вставлен старый или новый на простых элементах, до передки все на Ардуино с контролем всего и вся. Но на все это нужно много времени и сил …. Было решено не изобретать велосипед и пойти путем как все.
В качестве контроля заряда был выбран DC-DC преобразователь с контролем тока заряда на микросхеме XL4015
читать
Переделка родного зарядного устройства (жуткий колхоз):
Переделывать будем с расчетом возможности заряжать старый тип аккумуляторов.
Берем нашу китайскую плату, подключаем ее к лабораторному БП выставляем 19в, либо разбираем зарядку и цепляемся на выходы диодов.
Крутим подстроечный резистор напряжения и выставляем напряжение на выходе 15В т.к. родные Ni-Cd батареи имеют напряжение полного заряда 1,4в-1.5в, а их у нас 10. Для новой сборки батарей этот параметр безразличен, главное больше 12.6в.
UPD: Плата защиты с балансиром сама отключает батареи при превышении напряжения на аккумуляторах 12.6В, поэтому напряжение 15В нам не важно. Оно нам важно при зарядке старых аккумуляторов т.к. там нет платы защиты.
Переключаем мультиметр в режим измерения тока. Выкручиваем подстроечный резистор тока против часовой стрелки (вроде в эту сторону) до конца т.е. выставляем минимальный выходной ток. Подключаем концы мультиметра к выходу, замыкаем цепь, выставляем ток в 1А. Чем больше ток, тем быстрее будет заряжаться наша батарея, но и греться все будет больше. Не выставляете больше 1.5А от греха подальше. Настройка платы на этом закончена.
Разбираем наше ЗУ. Для внедрения новой платы нам надо будет распаять родную плату ЗУ, убрать все кроме двух светодиодов, диодного моста, и сглаживающего конденсатора, а так же самого разъёма для батарей. Это делается потому, что новую плату мы не сможем воткнуть т.к. мешает обвес платы. Я решил оставить в целости оригинальную плату и сделать колхоз.
Берм макетную плату, диодный мост, конденсатор, два светодиода либо выпаиваем все это с родной платы. Так же выпаиваем контактные разъёмы.
Далее нам надо на макетке собрать см. рис. (как смог) то, что обведено черной линией.
И запаять наши светодиоды как на рисунке. Коричневый это у нас минус, а оранжевый это плюс (провода какие были). Чтоб у нас не отламывалось провода в месте пайки, мы их зальем термоклеем. Все запаиваем по схеме. Не перепутайте полярность конденсатора и всех подключений. Светодиоды в корпусе крепим на термоклей.
В результате имеем вот такой колхоз.
Теперь все проверяем, собираем и пользуемся. У меня защита с данной платой не срабатывает от нажатия, но рукой, возможно, заставить ее сработать. Лампа заряда выключиться когда ток заряда будет меньше 10% от установленного т.е. менее 0.1А
Дополнение от 15.09.20:
Шуриком я пользуюсь не часто и после переделки поработал раза три. И вот сегодня поставив на зарядку батарейную сборку, через пару часов услышал хлопок. Вскрыв корпус обнаружил потек одной из банки, при этом все аккумуляторы оказались разряженные в ноль и при попытки их зарядки внешним источником, они не брали заряд. Плата БМС не имеет никаких внешних повреждений и коротких замыканий в основных точках.
Что произошло я так и не понял да и выяснять пока желания нет. Заказ себе новый шурик ИНТЕРСКОЛ ДА-10/14.4Л3, 1.5Ач [383.0.2.00]
Как вариант, я думаю, в будущем платы БМС брать не от непонятных китайцев, а взять клоны БМС от реально существующих шуриков.
Базовая схема защищённой аккумуляторной батареи
Подробный видеоурок по переводу шуруповёрта на литий
- Литиевые аккумуляторы лучше никелевых по многим параметрам: выше токоотдача и ниже просадка напряжения под нагрузкой – шуруповёрт крутит одинаково хорошо как на полной зарядке, так и уже разряженный. Литиевые аккумуляторы не имеют эффекта памяти – их можно ДОзаряжать без ущерба ёмкости (в отличие от никелевых). Саморазряд литиевых аккумуляторов в разы меньше никелевых, шуруповёрт спокойно пролежит полгода и потеряет лишь пару десятков процентов зарядки, тогда как никелевый разрядится в нулину.
- Напряжение сборки зависит от количества “банок” лития. В полностью заряженном состоянии одна банка имеет напряжение 4.2 Вольта, тогда как рабочее напряжение находится в районе 3.7 Вольта (на этом участке график разряда практически горизонтальный)
- Количество банок для батареи выбирается следующим образом: посмотрите на ваш старый никелевый аккумулятор. Какое напряжение на нём указано? Подберите количество банок лития таким образом, чтобы их суммарное напряжение было близко к никелевой сборке, или чуть выше этого значения. Напряжение банки лития в расчёте принимаем 3.7 Вольт: 2 банки – 7.4 В, 3 банки – 11.1 В, 4 банки – 14.8 В, 5 банок – 18.5 В. Также можно считать по максимальному – посмотрите на выходное напряжение зарядника для никелевой батареи, это будет напряжение полностью заряженного шуруповёрта. Считаем банки лития как 4.2 Вольта на банку: 2 банки – 8.4 В, 3 банки – 12.6 В, 4 банки – 16.8 В, 5 банок – 21 В. Не бойтесь собирать аккумулятор на Вольт-два больше старого: крутить будет чуть шустрее, мотор от этого НЕ СГОРИТ. Если конечно не зажать его в тисках и не дать полный газ.
- Плата защиты (BMS) выполняет сразу несколько функций: защищает аккумулятор от переразрядки (литий этого не любит) и защищает от короткого замыкания, спасая вас от взрыва банок. В обоих случаях BMS просто отключает сборку от нагрузки до устранения причин срабатывания. Некоторые модели BMS не уходят с защиты до тех пор, пока вы не подадите зарядное напряжение на плату. Модели BMS с балансировкой банок дополнительно выполняют очень важную задачу: балансируют напряжение банок в батарее во время зарядки, заряжая их до одинакового напряжения, что обеспечивает максимально эффективное и безопасное использование батареи.
- Заряжать батарею из литиевых аккумуляторов необходимо специальным зарядником, выдающим нужное напряжение и ограничивающим ток, такие зарядники имеют в названии “CC CV”, что означает constant current constant voltage – закон зарядки литиевых аккумуляторов. ВНИМАНИЕ! Плата BMS не является зарядным устройством! Заряжать литиевую сборку необходимо отдельным специальным зарядным устройством, напряжение которого равняется максимальному напряжению сборки: 2 банки – 8.4 В, 3 банки – 12.6 В, 4 банки – 16.8 В, 5 банок – 21 В. Ссылки на китайские зарядные БП я оставлю ниже. Эти зарядники сами отключают батарею по окончанию зарядки. Очень удобно ставить на батарею гнездо стандарта 5.5х2.1 мм, потому что такой штекер стоит на всех зарядных БП.
- Индикатор заряда батареи чуть-чуть, но разряжает аккумулятор (светодиоды жи) поэтому просто подключить его к сборке нельзя, делать это нужно через кнопку или выключатель. Также можно подключить его напрямую к мотору шурупопвёрта, но желательно через диод. Таким образом, зажав “полный вперёд” вы увидите заряд батареи на индикаторе!
- Что купить для сборки батареи литиевых аккумуляторов для шуруповёрта?
• Высокотоковые аккумуляторы, как посчитать количество банок я писал выше. Ссылки на разные аккумуляторы вы найдёте ниже, здесь порекомендую мощные и ёмкие аккумуляторы SONY VTC6. С приваренными полосками для удобной сборки. И обычные банки под самостоятельную сварку/пайку. Чуть дешевле и не такие мощные HG2, ссылка один, ссылка два. У нас такие аккумуляторы можно купить в вейп-шопах.
• Плата защиты (BMS) соответственно количеству выбранных банок. Ссылки на мощные BMS с балансировкой со схемами подключения есть ниже на странице. Продублирую здесь: 3 банки, 3 банки, 4 банки, 4 банки, 5 банок, 5 банок. Для особо мощных шуруповёртов используйте мощные BMS. У продавца они на разное количество банок
• Зарядник на соответствующее количество банок, ссылки есть ниже, продублирую здесь: 3 банки 1 ампер, 3 банки 2 ампера, 4 банки, 5 банок
• Гнездо 5.5х2.1мм для удобной зарядки, ссылка 1, ссылка 2
• Индикатор заряда на соответствующее количество банок: ссылка 1, ссылка 2.
- Техника безопасности при работе с литиевыми аккумуляторами играет крайне важную роль! Литиевые аккумуляторы – мощная и очень опасная штука, при неправильно использовании литиевый аккумулятор может бахнуть/загореться. Это может произойти по трём основным причинам: слишком высокая нагрузка, перегрев и выход за пределы по напряжению. Частные случаи:
- Перегрев – не оставляйте аккумуляторы на солнце!
- Короткое замыкание – если паяете банки – делайте это максимально аккуратно!
- Перезарядка – используйте только ЗУ для лития!
- Переразрядка – не насилуйте аккумулятор!
- Эксплуатация горячего аккумулятора
- Механическое повреждение банки
- Что делать, если аккумулятор всё-таки бахнул? Советы от пожарника Андрея Делона:
- Литий не потушишь “прям совсем подручными средствами” , он пока не прогорит будет создавать неудобства и о себе громко орать.
- Если загорелся, самое идеальное это кинуть в кастрюлю и т.п. Чтоб сильно не дымил, засыпать чем ибо (солью, песком, землей, содой).
НИ В КОЕМ РАЗЕ нельзя тушить водой и пенными огнетушителями. - Для тушения лития есть спец средства , порошковые смеси ПС-11, ПС-12 и ПС-13 (обычные огнетушители не работают!)
- Некоторые порошковые огнетушители и вовсе могут дать обратный эффект, например со смесью ПС-2.
ДРУГИЕ ВИДЕО И СОВЕТЫ
Несколько советов по переводу шуруповёрта на литий:
- Зарядное от никеля можно переделать в зарядное для лития при помощи того самого модуля за 70 рублей. Не забудьте настроить ток и напряжение!
- В комментариях некоторые умельцы пишут, что им удалось переделать батарею как у меня, не отламывая родную защёлку. Дерзайте!
- Если BMS уходит в защиту при резкой нагрузке, параллельно выходу с платы припаяйте конденсатор на 25V 1000-2200 мкФ, это решит проблему
- Также для BMS как на видео (3S) можно уменьшить время срабатывания защиты, припаяв конденсатор на 0.47 мкФ (керамический) между S1 и B-. Можно сделать это прямо на плате! (см. фотку)
СБОРКИ 18650
Банки с лентой
У китайцев появились высокотоковые литиевые банки с приваренными полосками никелевой ленты! Для сборки батареи полоски нужно просто спаять паяльником! Ссылки ниже.
Готовые сборки
А теперь китайцы начали продавать готовые сваренные сборки для шуруповёртов! Как читать маркировку: цифраS – количество аккумуляторов последовательно (увеличение напряжения), цифраP – количество аккумуляторов параллельно (увеличение ёмкости). Для 12V шуруповёрта брать 3S1P или 3S2P (много ёмкости), 18-20V шуруповёрт – 5S1P / 5S2P (много ёмкости). Описание моделей аккумов читайте чуть ниже
ВЫСОКОТОКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 18650
ОБЫЧНЫЕ 18650/14500
ИНДИКАЦИЯ ЗАРЯДА
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ
1-8S, настраивается перемычкой на плате
-
AliExpress
ПЛАТЫ ЗАЩИТЫ (BMS) БЕЗ БАЛАНСИРОВКИ
Балансировка
С балансиром только синяя плата (8А), красная без балансира, т.е. это чисто плата защиты от перезаряда/переразряда/КЗ/высокого нагрузочного тока. А также вопреки некоторым убеждениям ни одна из них не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому для их работы необходима специальная платка с фиксированным напряжение и ограничением тока. ИСТОЧНИК
Эксплуатация
Если у вас есть какие-то вопросы по эксплуатации, соединению и зарядке аккумуляторов (какое напряжение, ток, как пользоваться модулями), обязательно прочитайте вот эту статью, она ответит на многие вопросы и обязательно будет полезной!
-
AliExpress -
ИСКАТЬ
-
AliExpress -
AliExpress
-
AliExpress -
AliExpress
-
AliExpress -
AliExpress -
ТРЕУГОЛЬНАЯ
-
AliExpress -
AliExpress
ПЛАТЫ ЗАЩИТЫ (BMS) С БАЛАНСИРОВКОЙ
-
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress
-
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress
-
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress
-
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress -
AliExpress
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯ
2 банки
3 банки тип 1
3 банки тип 2
3 банки тип 3
4 банки
ПОДКЛЮЧЕНИЕ
СЕТЕВЫЕ ЗАРЯДНИКИ
Зарядка
Литиевые сборки нужно заряжать специальным зарядником для литиевых сборок! Зарядники для никелевых аккумуляторов НЕ ПОДХОДЯТ! Напряжение зарядника для лития кратно числу 4.2, т.е. на 1 банку – 4.2В, 2 банки – 8.4В, 3 банки – 12.6В, 4 банки – 16.8В… Также зарядник для лития работает по закону CC CV.
DIY ЗАРЯДНИКИ
CC CV модуль
Зарядка 1 – 4 банок (напряжения сборок см. выше)
Зарядный ток до 4 А. Нужно настроить из расчёта ЁМКОСТЬ В А*ч / 2
Нужен внешний блок питания
-
AliExpress -
AliExpress -
БП 24V
TP4056
USB или 5 Вольт
Зарядка и защита 1 банки (или много в параллель)
Зарядный ток 0.5-1.5 А (настраивается)
-
AliExpress -
AliExpress
ПРОЧЕЕ
Наверное, у каждого владельца шуруповерта хоть раз была такая проблема: вы заряжаете свой старенький аккумулятор, но уже через 5 минут работы он снова садится. Это очень неприятно, но в наших силах решить эту проблему своими руками.
Никель – кадмиевые (Ni─Cd) аккумуляторы все еще устанавливаются во многие модели шуруповертов, но это далеко не самые идеальные носители энергии. Они обладают малой токоотдачей, эффектом памяти, высоким саморазрядом, поддерживают низкий ток зарядки (долго заряжаются малым током) и обладают относительно низкой удельной емкостью. Принимая во внимание все вышеперечисленные факторы, прямо-таки напрашивается замена их, например, на литий – ионные (Li─Ion).
Но так ли хороша эта замена?
На этом вопросе стоит заострить внимание. Для пользователя шуруповерта установка литий – ионных аккумуляторов открывает некоторые, ранее недоступные,
«фишки»:
- 1 – можно дозаряжать аккумуляторы после непродолжительной работы, это не уменьшит их емкость;
- 2 – аккумуляторы отработают большее число циклов заряда-разряда. При исчерпании ресурса, их можно будет легко заменить.
- 3 — Зарядка будет проходить в разы быстрее (примерно 1-3 часа, против 13- 15 для никель — кадмиевых).
Но будут и минусы:
- 1 — Литий – ионные аккумуляторы стоят дороже. Вам придется выложить 250- 500 рублей за одну штуку.
- 2 — Следующим минусом является их прихотливость к зарядке – они не терпят ни перезаряда, ни переразряда и, честно говоря, их лучше заряжать «умным» зарядным устройством, которое при достижении определенного вольтажа снижает ток, подаваемый на аккумуляторы.
А какие аккумуляторы купить?
Для того чтобы не переплатить и взять именно то, что нужно посмотрите характеристики вашего шуруповерта. Там должны быть указаны потребляемая мощность и напряжение. Первое нужно поделить на второе – вы получите максимальное значение потребляемого шуруповертом тока. При выборе аккумулятора нужно ориентироваться в первую очередь на его токоотдачу (посмотреть можно в его спецификации), так как если с аккумулятора будет сниматься слишком большой ток – может произойти возгорание, нагрев или высвобождение опасных для здоровья газов.
Среди аккумуляторов с высокой токоотдачей популярны следующие модели: Samsung 25R, LG HE2, LG HE4, Sony VTC5.
А сколько аккумуляторов купить?
Заряженный 18650 аккумулятор выдает 4,2 вольта. Поделите напряжение, от которого работает шуруповерт на 4,2 и округлите в большую сторону (для 12-ти вольтового шуруповерта — 3 аккумулятора).
Разборка.
Открутите саморезы, находящиеся в нижней части батарейного отсека.
После этого аккуратно откройте батарейный отсек. В нем будет находиться батарея, собранная из никель-кадмиевых аккумуляторов.
Верхние аккумуляторы методом точечной сварки прикреплены к контактной группе батарейного отсека шуруповерта. Отсоединить аккумуляторы от клемм можно ножом, если этого сделать не выходит – перекусите контактную площадку, идущую от клеммы к аккумулятору, выше места сварки. Извлеченную батарею утилизируйте в предназначенном для этого пункте.
Сборка.
Проект подразумевает быстрый съем аккумуляторов (чтобы по окончании работы, можно было без труда поставить их заряжаться на стационарное зарядное устройство, например, NITECORE I4 (На сайте https://sdelaysam-svoimirukami.ru также есть статьи о том, как собрать бюджетное зарядное устройство для данных аккумуляторов)), поэтому были использованы холдеры 2 х 18650.
Чтобы достичь желаемого вольтажа – необходимо соединить аккумуляторы последовательно (При таком соединении плюс аккумулятора соединяется с минусом последующего). Так как мною были использованы 2 холдера, их необходимо соединить между собой для токообмена
Исходные провода холдеров были слишком тонкими, из-за чего в них могли быть потери на нагрев, во избежание этого они были перепаяны на провода большего диаметра, с учетом нового расположения аккумуляторов.
Для примерной индикации уровня заряда аккумуляторов использовался светодиод на 12в, соединенный последовательно с токоограничивающим резистором на 1 кОм.
Не забывайте про изоляцию.
Питание светодиода необходимо вывести параллельно питанию шуруповерта. Для этого к толстым проводам плюса и минуса батарейного блока припаиваются провода меньшего сечения.
Провода большего сечения необходимо припаять к клеммам батарейного блока шуруповерта, в моем случае они вынесены на отдельную пластинку, а после, пластинку возвращаем в штатное положение, по желанию, фиксируя клеем.
Для наблюдения светодиода в корпусе батарейного отсека необходимо проделать отверстие (для этого хорошо подойдет разогретый гвоздь).
Так как светодиод выполняет функцию индикатора, а не осветительного прибора, можно закрепить его в отверстии, нанеся на него термоклей (благодаря этому свечение станет более мягким). Фото шуруповерта после переработки.
Видеоролик с демонстрацией способностей шуруповерта на новых аккумуляторах прилагается.
Обратите внимание, что для корректной работы аккумуляторов в последовательном соединении, они должны быть «женатыми», другими словами, должны быть взяты из одной партии, одной емкости и модели. При соблюдении этого правила они будут разряжаться одновременно. Чтобы проверить заряд аккумуляторов и не допустить их переразряда – используйте светодиод (чем меньше заряд – тем более тусклый свет он излучает. Без должной тренировки сделать это не так просто, поэтому обязательно проверяйте напряжение на аккумуляторах вольтметром).