Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта. Переделка аккумулятора


Переделка 12В шуруповерта с Ni-Cd на Li-ion аккумуляторы

Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.

После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой - оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.

На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.

Для переделки потребуется:

Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на AliExpress.

Номинальное напряжение элементов 18650 - 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.

Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd - меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:

1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.

2. Разряд ниже 2,9 - 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.

В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.

А сейчас про BMS плату, она тоже с AliExpress.

Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.

Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.

Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.

На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.

Разбираем старую батарею.

Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.

Переделка 12В шуруповерта с Ni-Cd на Li-ion аккумуляторы

Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.

Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.

От платы до клеммы провода должны быть гибкие, как можно короче и сечение минимум 2,5 кв. мм.

Всю схему аккуратно помещаем в корпус и фиксируем любым уплотнителем, для предотвращения повреждения деталей.

Для фиксации клеммы просто поместил ее на место и расклинил деревянными клиньями. Осталось только собрать корпус.

Вес стандартного Ni-Cd аккумулятора как видно 558 грамм.

Вес переделанного аккумулятора 376 грамм, следовательно, инструмент стал легче на 182 грамма. В заключении хочу сказать, что данная переделка того стоит. Шуруповерт стал мощнее и заряда хватает намного дольше, чем с родным аккумулятором. Переделывайте, не пожалеете!

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Очередная переделка шуруповерта на литий + решаем проблемы платы BMS

Давно не было обзора переделки шуруповерта на литий :) Обзор посвящен в основном плате BMS, но будут ссылки и еще на некоторые мелочи, задействованные в переводе моего старого шуруповерта на литиевые батареи формата 18650. Коротко — эту плату брать можно, после небольшого допиливания она вполне нормально работает в шуруповерте. ЗЫ: много текста, картинки без спойлеров.

P.S. Обзор почти юбилейный на сайте — 58000-й, если верить адресной строке браузера ;)

Зачем все это

Трудится у меня уже несколько лет купленный в строймаге по дешевке безымянный двухскоростной шуруповерт на 14.4 вольта. Точнее, не прям совсем безымянный — на нем проставлена марка этого строймага, но и не какой-то именитый. На удивление живуч, до сих пор не сломался и выполняет все, что я от него требую — и сверление, и закручивание-раскручивание шурупов, и как намотчик трудится :) Но вот его родные NiMH аккумуляторы так долго работать не захотели. Один из двух комплектных окончательно сдох год назад после 3 лет эксплуатации, второй в последнее время уже не жил, а существовал — полной зарядки хватало на 15-20 минут работы шуруповерта с перерывами. Сначала я хотел обойтись малыми силами и просто заменить старые банки на такие же новые. Купил вот эти у вот этого продавца — aliexpress.com/item/Russian-seller-18-pcs-Sub-C-SC-battery-1-2V-1300mAh-Ni-Cd-NiCd-Rechargeable-Battery/32660234790.html Они отлично работали (хотя и немного хуже родных) целых два или три месяца, после чего сдохли быстро и полностью — после полного заряда их не хватало даже на закрутить десяток шурупов. Не рекомендую брать у него аккумуляторы — хотя емкость изначально соответствовала обещанной, долго они не протянули. И я понял, что придется все-таки заморочиться.

Ну и теперь о главном :)

Повыбирав на Али из предлагаемых плат BMS, остановился на обозреваемой, по ее размерам и параметрам:
  • Модель: 548604
  • Отключение по перезаряду при напряжении: 4.28+ 0.05 V (на ячейку)
  • Восстановление после отключение по перезаряду при напряжении: 4.095-4.195V (на ячейку)
  • Отключение по переразряду при напряжении: 2.55±0.08 (на ячейку)
  • Задержка отключения по перезаряду: 0.1s
  • Температурный диапазон: -30-80
  • Задержка отключения по КЗ: 100ms
  • Задержка отключения по превышению тока: 500 ms
  • Ток балансировки ячеек: 60mA
  • Рабочий ток: 30A
  • Максимальный ток (срабатывание защиты): 60A
  • Работа защиты по КЗ: самовосстановление после отключения нагрузки
  • Размеры: 45x56mm
  • Основные функции: защита от перезаряда, защита от переразряда, защита от КЗ, защита от перегрузки по току, балансировка.
Вроде все отлично подходит для задуманного, наивно думал я :) Нет, чтобы почитать обзоры других BMS, а главное — комментарии к ним… Но мы же предпочитаем свои грабли, и только наступив на них, узнаем, что авторство на эти грабли уже давным давно и множество раз описано в инете :)

Все компоненты платы размещены на одной стороне:

Вторая сторона пустая и покрыта белой маской:

Часть, отвечающая за балансировку при заряде:

Эта часть отвечает за защиту ячеек от перезаряда/переразряда и она же отвечает за общую защиту от КЗ:

Мосфеты:

Собрано аккуратно, откровенных разводов флюса нет, вид вполне приличный. В комплекте шел хвост с разъемом, был сразу воткнут в плату. Длина проводов в этом разъеме — около 20-25 см. К сожалению, сразу его не сфотографировал.

Что еще заказал именно для этой переделки: Аккумуляторы — aliexpress.com/item/6pcs-lot-LiitoKala-LG-HG2-18650-18650-3000mah-electronic-cigarette-Rechargeable-batteries-power-high-discharge-30A/32793701336.html Никелевые полоски для спайки аккумуляторов: aliexpress.com/item/100pcs-lot-0-2mm-x-6mm-x-100mm-Quality-low-resistance-99-96-pure-nickel-Strip/32334231879.html (да, знаю, что можно спаять и проводами, но полосками будет занято меньше пространства и получится эстетичнее :)) Да и изначально я хотел даже собрать контактную сварку (не только для этой переделки, конечно), поэтому и заказал полоски, но лень победила и пришлось паять.

Выбрав свободный день (точнее, нагло послав все остальные дела подальше), я взялся за переделку. Для начала разобрал батарею со сдохшими китайскими аккумуляторами, выкинул аккумуляторы и тщательно замерил пространство внутри. После чего сел рисовать держатель батарей и платы в 3D-редакторе. Плату тоже пришлось нарисовать (без подробностей) чтобы примерить все в сборе. Получилось как-то так: По задумке плата крепится сверху, одной стороной в пазы, вторая сторона зажимается накладкой, сама плата серединой лежит на выступающей плоскости, чтобы при ее прижатии она не прогибалась. Сам держатель сделан такого размера, чтобы плотно сидеть внутри корпуса батареи и не болтаться там. Сначала подумывал сделать пружинные контакты для аккумуляторов, но отказался от этой мысли. Для больших токов это не лучший вариант, поэтому оставил в держателе вырезы для никелевых полосок, которыми аккумуляторы будут спаяны. Так же оставил вертикальные вырезы для проводов, которые должны выходить от межбаночных соединений за пределы крышки. Поставил печататься на 3D-принтере из ABS и через несколько часов все было готово :) Прикручивание всего навесного я решил не доверять шурупам и вплавил в корпус вот такие вставные гаечки М2.5: Брал тут — aliexpress.com/item/200pcs-M2-5-x-4mm-x-OD-3-5mm-Injection-Molding-Brass-Knurled-Thread-Inserts-Nuts/32428033377.html Отличная вещь для подобного применения! Вплавляется не спеша паяльником. Чтобы пластик не набился внутрь при вплавлении в глухие отверстия, я вкручивал в эту гайку болтик подходящей длины и грел его шляпку жалом паяльника с большой каплей олова для лучшей теплопередачи. Отверстия в пластике под эти гайки оставляются чуть меньше (на 0.1-0.2 мм) диаметра внешней гладкой (средней) части гайки. Держатся очень крепко, можно сколько угодно вкручивать-выкручивать болтики и не особо стесняться с усилием затяжки.

Для того чтобы иметь возможность побаночного контроля и, при необходимости, зарядки с внешней балансировкой, в задней стенке батареи будет торчать 5-контактный разъем, для которого я быстро накидал платку и изготовил ее на станке: В держателе предусмотрена площадка для этой платки.

Как я уже писал, аккумуляторы я спаивал никелевыми полосками. Увы, этот метод не лишен недостатков и один из аккумуляторов возмутился таким обращением с ним настолько, что оставил на своих контактах только 0.2 вольта. Пришлось его выпаивать и паять другой, благо брал их с запасом. В остальном никаких трудностей не возникло. С помощью кислоты лудим контакты аккумулятора и нарезанные по нужной длине никелевые полоски, потом тщательно протираем ватой со спиртом (но можно и с водой) все залуженное и вокруг него, и паяем. Паяльник должен быть мощным и либо уметь очень резво реагировать на остывание жала, либо просто иметь массивное жало, которое не остынет мгновенно при контакте с массивной железкой.Очень важно: во время пайки и при всех последующих операциях со спаянным блоком аккумуляторов нужно внимательнейшим образом следить за тем, чтобы не замкнуть какие-либо контакты аккумуляторов! Кроме того, как указал в комментариях ybxtuj, очень желательно паять их разряженными, и я абсолютно согласен с ним, так последствия будут легче если все-таки что-то замкнется. КЗ такой батареи, даже разряженной, может привести к большим неприятностям. К трем промежуточным соединениям между аккумуляторами припаял провода — они пойдут на разъем платы BMS для контроля за банками и на внешний разъем. Забегая вперед, хочу сказать, что с этими проводами я проделал немного лишней работы — их можно не вести к разъему платы, а припаять к соответствующим контактам B1, B2 и B3. Эти контакты на самой плате соединены с контактами разъема.

Кстати, я везде использовал провода в силиконовой изоляции — совершенно не реагируют на нагрев и очень гибкие. Покупал на Ебее нескольких сечений, но точную ссылку уже не помню… Очень они мне нравятся, но есть и минус — силиконовая изоляция не слишком прочна механически и легко повреждается острыми предметами.

Примерил аккумуляторы и плату в держателе — все превосходно:

А вот для чего я оставлял запас по глубине пазов для аккумуляторов: Это силиконовые самоклеящиеся ножки. Такие же наклеены и на дно пазов, глубина которых рассчитана так, что при закручивании крышки эти ножки прижимают с обеих сторон аккумуляторы, не давая им болтаться и при этом в силу своей упругости не оказывая существенного давления на них. Кстати, эти ножки очень хороши и в качестве именно ножек (как ни странно :)) — упругие и совершенно не скользят. Маст хейв в арсенале самодельщика :) Брал эти ножки тут — aliexpress.com/item/500pcs-8-4mm-3M-self-adhesive-soft-clear-anti-slip-bumpers-silicone-rubber-feet-pads-high/32241890556.html

Примерил платку с разъемом, дремелем выпилил в корпусе батареи отверстие под разъем… и промахнулся по высоте, не от той плоскости взял размер. Получилась приличная такая щель:

Теперь остается спаять все в кучу. На свою платку припаял идущий в комплекте хвост, обрезав его по нужной длине: Туда же впаял провода от межбаночных соединений. Хотя, как я уже писал, можно было припаять их на соответствующие контакты платы BMS, но тут есть и неудобство — чтобы вытащить аккумуляторы нужно будет отпаивать от BMS не только плюс и минус, но и еще три провода, а сейчас можно просто выдернуть разъем. Немного повозиться пришлось с контактами батареи: в родном исполнении пластиковая деталь (держащая контакты) внутри ножки батареи поджимается одним аккумулятором, стоящим прямо под ней, а сейчас пришлось думать чем эту деталь зафиксировать, да так чтобы не намертво. Вот эта деталь: В конце концов взял кусок силикона (остался от заливки какой-то формы), отрезал от него примерно подходящий кусок и вставил в ножку, поджав ту деталь. Заодно этот же кусок силикона прижимает держатель с платой, ничего болтаться не будет. На всякий случай проложил поверх контактов каптоновую изоленту, провода прихватил несколькими соплями каплями термоклея, чтобы они не попали между половинками корпуса при его сборке.

Зарядка и балансировка

Зарядку я оставил родную от шуруповерта, она как раз выдает на холостом ходу около 17 вольт. Правда, зарядка тупа и никакой стабилизации тока или напряжения в ней нет, есть только таймер, отключающий ее примерно через час после начала заряда. Ток выдает около 1.7А, что хоть и многовато, но допустимо для этих аккумуляторов. Но это пока я не доделаю ее до нормальной, со стабилизацией тока и напряжения. Потому что сейчас плата отказывается балансировать одну из ячеек, имевшую изначально заряд на 0.2 вольта больше. BMS отключает заряд когда напряжение на этой ячейке доходит до 4.3 вольта, соответственно на остальных оно остается в пределах 4.1 вольта. Читал где-то утверждение, что эта BMS нормально балансирует только с зарядкой CV/CC, когда ток под конец заряда постепенно снижается. Возможно, это так и есть, так что впереди меня ждет модернизация зарядки :) Разряжать до конца не пробовал, но уверен, что защита по разряду сработает. На Ютубе есть ролики с тестами этой платы, все работает как положено.

А теперь о граблях

Все банки заряжены до 3.6 вольт, все готово к запуску. Вставляю батарею в шуруповерт, нажимаю курок и… Уверен, что не один человек, знакомый с этими граблями, сейчас подумал «И хрен стартанул у тебя шуруповерт» :) Абсолютно верно, шуруповерт слегка дернулся и все. Отпускаю курок, нажимаю снова — то же самое. Нажимаю плавно — стартует и разгоняется, но стоит стартануть его чуть порезче — отказ. «Вот же ...», подумал я. Китаец, наверное, указал в спецификации китайские амперы. Ну да ладно, у меня есть отличная толстая нихромовая проволока, сейчас я напаяю ее кусок поверх резисторов-шунтов (стоят два по 0.004 Ома в параллель) и настанет мне если и не счастье, то хотя бы какое-то улучшение ситуации. Улучшение не настало. Даже когда я вообще исключил из работы шунт, просто припаяв минус батареи после него. То есть не то что улучшений не настало, а не настало вообще никаких изменений. И вот тогда я полез в инет и обнаружил, что копирайт на эти грабли мне не светит — они давно уже исхожены другими. Но вот решения как-то не было видно, кроме кардинального — покупать плату, подходящую именно для шуруповертов.

И решил я попробовать все же доковыряться до корня проблемы.

Предположения что срабатывает защита от перегрузки при пусковых токах я отмел, так как даже без шунта ничего не менялось. Но все же посмотрел осциллографом на самодельном шунте 0.077 ома между аккумуляторами и платой — да, ШИМ видно, резкие пики потребления с частотой примерно 4 кГц, через 10-15 мс после начала пиков плата отрубает нагрузку. Но эти пики показывали меньше 15 ампер (исходя из сопротивления шунта), так что точно дело не в токовой перегрузке (как оказалось впоследствии, это не совсем верно). Да и керамическое сопротивление 1 Ом не вызывало отключения, а ведь ток тоже под 15 ампер. Был еще вариант кратковременной просадки на банках при пуске, от чего срабатывает защита от переразряда и я полез смотреть что творится на банках. Ну да, там ужас творится — пиковая просадка до 2.3 вольта на всех банках, но она очень короткая — меньше миллисекунды, тогда как плата обещает ждать сотню миллисекунд перед тем как врубит защиту от переразряда. «Китайцы указали китайские миллисекунды», подумал я и полез смотреть схему контроля напряжения банок. Оказалось, что в ней стоят RC-фильтры, сглаживающие резкие изменения (R=100 Om, C=3.3 uF). После этих фильтров — уже на входе микросхем, контролирующих банки, просадка была поменьше — всего до 2.8 вольт. Кстати, вот даташит на микросхемы контроля банок на этой плате DW01B — www.zahranvane.com/Download?file=298&name=DW01B.pdf По даташиту время реакции на переразряд тоже немалое — от 40 до 100 мс, что не вписывается в картину. Но ладно, предположить больше нечего, поэтому поменяю-ка я сопротивления в RC-фильтрах со 100 Ом на 1 кОм. Это кардинально улучшило картину на входе микросхем, просадок меньше 3.2 вольт там больше не было. Но ничуть не изменило поведение шуруповерта — чуть более резкий старт — и затык. «Пойдем простым логическим ходом»©. Отрубать нагрузку могут только эти микросхемы DW01B, которые контролируют все параметры разряда. И я просмотрел осциллографом управляющие выходы всех четырех микросхем. Все четыре микросхемы никаких попыток отключить нагрузку при старте шуруповерта не делают. А с затворов мосфетов управляющее напряжение пропадает. Или мистика или китайцы что-то навертели в простой схеме, которая должна быть между микросхемами и мосфетами. И начал я реверс-инжиниринг этой части платы. С матюками и бегая от микроскопа к компьютеру.

Вот что нарисовалось в итоге: В зеленом прямоугольнике — это сами аккумуляторы. В синем — ключи с выходов микросхем защиты, тоже ничего интересного, в нормальной ситуации их выходы на R2,R10 просто «висят в воздухе». Самая интересная часть — в красном квадрате, вот тут-то, как оказалось, собака и порылась. Мосфеты я нарисовал по одному для упрощения, левый отвечает за разряд в нагрузку, правый за заряд. Насколько я понял, причина отключения в резисторе R6. Через него организована «железная» защита от токовой перегрузки за счет падения напряжения на самом мосфете. Причем эта защита работает как триггер — стоит напряжению на базе VT1 начать повышаться, как он начинает снижать напряжение на затворе VT4, от чего тот начинает снижать проводимость, на нем повышается падение напряжения, что приводит к еще большему увеличению напряжения на базе VT1 и пошел лавинообразный процесс, приводящий к полному открытию VT1 и, соответственно, закрытию VT4. Почему это происходит при пуске шуруповерта, когда пики тока не достигают и 15А, тогда как постоянная нагрузка в 15А работает — я не знаю. Возможно тут играет роль емкость элементов схемы или индуктивность нагрузки. Для проверки я сначала сделал симуляцию этой части схемы: И вот что получил по результатам ее работы: По оси X — время в миллисекундах, по Y — напряжение в вольтах. На нижнем графике — включение нагрузки (на цифры по Y можно не смотреть, они условны, просто вверх — нагрузка включена, вниз — выключена). Нагрузкой является сопротивление 1 Ом. На верхнем графике красным — ток нагрузки, синим — напряжение на затворе мосфета. Как видно, напряжение на затворе (синим) снижается с каждым импульсом тока нагрузки и в конце концов падает до нуля, а значит нагрузка отключается. И не восстанавливается даже когда нагрузка перестает пытаться что-то потреблять (после 2 миллисекунд). И хотя здесь применены другие мосфеты с другими параметрами, картина один в один как в плате BMS — попытка старта и отключение через считанные миллисекунды. Ну что ж, примем это за рабочую гипотезу и вооружившись новыми знаниями попробуем разгрызть этот кусок науки китайца :) Тут есть два варианта: 1. Поставить небольшой конденсатор параллельно резистору R1, это: Конденсатор 0.1 мкф, по симуляции можно и меньше, до 1 нф. Результат симуляции в таком варианте: 2. Убрать вообще резистор R6: Результат симуляции этого варианта:

Я попробовал оба варианта — оба работают. Во втором варианте шуруповерт не отключается ни при каких обстоятельствах — старт, блокировка вращения — крутит (или изо всех сил пытается). Но как-то не совсем спокойно жить с отключенной защитой, хотя еще и остается защита от КЗ на микросхемах. При первом варианте шуруповерт уверенно стартует при любом нажатии. Добиться отключения я смог только когда стартовал его на второй скорости (повышенная для сверления) с заблокированным патроном. Но и то он довольно сильно дергает перед отключением. На первой скорости я не смог добиться его отключения. Этот вариант я и оставил себе, меня он полностью устраивает.

На плате даже есть пустые места для компонентов и одно из них как будто специально предназначено для этого конденсатора. Рассчитано оно под размер SMD 0603, сюда я и впаял 0.1 мкф (обвел его красным):

ИТОГ

Плата вполне оправдала ожидания, хотя и преподнесла сюрприз :) Плюсы и минусы расписывать не вижу смысла, все это в ее параметрах, укажу только одно достоинство: совершенно незначительная доработка превращает эту плату в полноценно работающую с шуруповертами :)

ЗЫ: блин, я шуруповерт переделывал меньше времени, чем писал этот обзор :) ЗЗЫ: возможно меня поправят в чем-то более опытные в силовой и аналоговой схемотехнике товарищи, сам-то я цифровик и аналог воспринимаю через пень колоду :)

mysku.ru

Переделка шуруповёрта на литиевые аккумуляторы

Многие владельцы шуруповёртов хотят переделать аккумуляторы от них на литиевые аккумуляторные элементы. На эту тему написано много статей и в настоящем материале хотелось бы суммировать информацию по этому вопросу. В первую очередь рассмотрим доводы в пользу переделки шуруповёрта на литиевые батареи и против нее. А также рассмотрим отдельные моменты самого процесса замены аккумуляторов. 

Содержание статьи

Все за и против переделки аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы

Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd аккумулятора для шуруповёрта на литиевые элементы.

Аккумулятор шуруповёрта

Аккумулятор шуруповёрта

 

Доводы «за»

Начнём с преимуществ:

  • Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
  • Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
  • У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.

Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.

Вернуться к содержанию 

Доводы «против»

  • Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
  • Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
  • В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
  • Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
  • Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
  • Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.

Вернуться к содержанию 

Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые

Что нужно прикинуть перед началом работ?

Нужно определиться с количеством элементов в батарее, что в итоге решает величину напряжения. Для трёх элементов потолок будет 12,6, а для четырёх ─ 16,8 вольта. Речь идёт о переделке широко распространённых аккумуляторов с номиналом 14,4 вольта. Лучше выбрать 4 элемента, поскольку при работе напряжение довольно быстро просядет до 14,8. Различие в несколько вольт не отразится на работе шуруповёрта.

Кроме того, большее количество литиевых элементов даст большую ёмкость. А значит, большее время работы шуруповёрта.

Литиевые аккумуляторные элементы 18650

Литиевые аккумуляторные элементы 18650

Далее нужно правильно выбрать сами литиевые элементы. Форм-фактор без вариантов – 18650. Основное, на что нужно смотреть, это разрядный ток и ёмкость. По статистике при штатной работе шуруповёрта потребляемый ток находится в диапазоне 5─10 ампер. Если резко нажать на кнопку запуска, то ток может на несколько секунд подскочить до 25 ампер. То есть, вам нужно выбирать литиевые аккумуляторы 18650 с максимальным значением разрядного тока 20─30 ампер. Тогда при кратковременном увеличении тока до этих величин, аккумулятор не будет повреждён.

Номинальное напряжение литиевых элементов 3,6─3,7 вольта, а ёмкость в большинстве случаев составляет 2000─3000 мАч. Если позволяет корпус аккумулятора, можете взять не 4, а 8 элементов. По два соединить их в 4 параллельные сборки, а затем уже их подключить последовательно. В результате вы сможете нарастить ёмкость АКБ. Но далеко не в каждый корпус удастся упаковать 8 банок 18650.

И последний подготовительный этап – это выбор контроллера. По своим характеристикам он должен соответствовать по номинальному напряжению и току разряда. То есть, если вы решили собирать батарею 14,4 вольта, то выбираете контроллер с этим напряжением. Рабочий ток разряда обычно выбирается в два раза меньше, чем предельно допустимый ток.

Плата контроллера заряда-разряда

Плата контроллера заряда-разряда

Выше мы установили, что предельно допустимый кратковременный ток разряда для литиевых элементов 25─30 ампер. Значит, контроллер заряда-разряда должна быть рассчитана на 12─15 ампер. Тогда защита будет срабатывать при увеличении тока до 25─30 ампер. Не забывайте также о габаритах платы защиты. Её вместе с элементами нужно будет уместить в корпус АКБ шуруповёрта.

Вернуться к содержанию 

Замена аккумуляторов

Ну а дальше идёт сам процесс сборки. Сначала разбираете корпус аккумулятора. Если это модель на 14,4 вольта, то внутри будут 12 никель─кадмиевых аккумуляторов номиналом 1,2 вольта.

Сборка никель─кадмиевых аккумуляторов

Сборка никель─кадмиевых аккумуляторов

Всю эту гирлянду нужно отпаять или откусить. У вас должен остаться только разъём с плюсовым и минусовым выводом. Термодатчик можно также убрать, а вместо него подобрать контроллер с термопарой, которая будет отключать банки при перегреве.

После этого нужно спаять купленные элементы в сборку с последовательным соединением. Далее к ней припаивается контроллер в соответствии с его схемой. При этом подключаются балансировочные точки. На плате есть для них специальный разъём, а часто и провода с коннектором поставляются в комплекте.

Корпус аккумулятора шуруповёрта

Корпус аккумулятора шуруповёрта

После сборки батареи припаиваются выводы на плюс и минус, и вся конструкция помещается в корпус. В принципе, процесс на этом закончен. Проблемы могут возникнуть лишь с зарядным устройством. Но в большинстве случаев штатные зарядки для шуруповёртов заряжают литиевые элементы без проблем. При этом заряд банок идёт через контроллер, поэтому ничего страшного с самими элементами не произойдёт.

В сети можно встретить рекомендации по экономии на плате контроллера. То есть, покупается модель подешевле, рассчитанная на меньший ток. А чтобы она не ограничивала работу шуруповёрта, разряд делают не через контроллер, а напрямую от банок. А их зарядка, как положено, идёт через контроллер.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления, дополнения и собственный опыт оставляйте в комментариях.Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Восстановление, переделка и ремонт аккумулятора шуруповерта

Не секрет, что стоимость нового аккумулятора для шуруповерта равняется 70% всей стоимости аппарата. В процессе эксплуатации любая аккумуляторная батарея (АКБ) начинает терять свою емкость и в итоге полностью или частично выходит из строя. Но не стоит выбрасывать отслужившую свой срок батарею, ведь ее можно реанимировать в домашних условиях.

Как диагностировать неисправность аккумулятора

К основным неисправностям аккумулятора шуруповерта можно отнести следующие:

  • батарея не заряжается;
  • АКБ быстро заряжается и так же быстро разряжается;
  • АКБ не держит зарядку длительное время.

Аккумулятор шуруповерта

Неисправность АКБ шуруповерта может быть вызвана выходом из строя одного или нескольких накопительных элементов. Неисправность всех банок в аккумуляторном блоке встречается очень редко, поэтому восстановить аккумулятор вполне возможно. Поскольку все банки соединены последовательно, то потребуется разобрать блок и найти неисправные.

Полная проверка АКБ проводится в несколько этапов, при полностью заряженной батарее.

Проверка с помощью мультиметра

Поскольку все составляющие батарейного блока должны иметь одинаковый уровень напряжения, то найти неисправный элемент не составит большого труда. Для этих целей обычно используют мультиметр, переключив его в режим измерения напряжения. При замерах следует учитывать номинальное напряжение для разных типов батарей:

  • Li-Ion (литий-ионная) батарея имеет номинальное напряжение 3,6-3,8 В;
  • Ni-Cd (никель-кадмиевый) и Ni-MH (никель-металл-гидридный) аккумулятор имеет номинал напряжения, равный 1,2-1,4 В.

Поиск неисправного элемента питания происходит следующим образом.

  1. Подключите АКБ к зарядному устройству и дождитесь ее полной зарядки.
  2. Разберите корпус АКБ, извлеките из него все банки и замерьте напряжение на каждой из них.
  3. Банки с номинальным напряжением ниже нормы необходимо промаркировать.
  4. Соберите блок, установив в него все извлеченные элементы, и подсоедините его к шуруповерту.
  5. На следующем этапе необходимо включить инструмент и выполнить им несколько операций, чтобы достичь заметного падения мощности.
  6. После разрядки, снова следует разобрать аккумуляторный блок и сделать замер напряжения на всех батарейках цепи. Следует обратить особое внимание на промаркированные банки.
  7. Если вы заметили на каком-либо элементе питания снижение напряжения на 0,5-0,7 В, то такую батарею можно считать непригодной, и ее придется заменить.

Проверка неисправного звена

Проверка под нагрузкой

Чтобы узнать, через какое время аккумулятор полностью садится, необходимо проверить батарею под нагрузкой. Последняя подбирается в соответствии с мощностью батареи.

Как правило, нагрузку для проверки АКБ принято подбирать в пределах 35-40 Вт. Для этого можно использовать лампочку на 12 В с мощностью 40 Вт.

Подключите аккумулятор через амперметр к лампочке на 2-3 минуты. Все измерения нужно проводить вольтметром. Напряжение на выходах АКБ должно быть немного больше 12,4 В. Если за это время показания упали и находятся в диапазоне 12-12,4 В, то это говорит о том, что в цепи находятся поврежденные банки. Также о том, что в блоке находятся неисправные элементы, может сигнализировать падение яркости подключенной лампы.

Способы восстановления АКБ в домашних условиях

Следует заметить, что восстановление возможно только для Ni-Cd аккумуляторов, имеющих выраженный эффект памяти, из-за которого теряется емкость батареи. В результате элемент питания быстро садится, а после некоторого перерыва снова начинает работать. Данная проблема устраняется довольно просто.

  1. Полностью зарядите АКБ обычным способом, в идеале, зарядку нужно проводить малым током.
  2. Далее, следует полностью разрядить аккумулятор, подключив к нему нагрузку. В качестве последней можно использовать обычную лампочку на 12 В и мощностью до 40 Вт. Таким образом, произойдет мягкая разрядка, в результате чего будет разряжен не только наружный слой АКБ, но и ее внутренние пластины.
  3. Можно провести от 3 до 5 циклов заряд-разряд. После этого эффект памяти у вашей АКБ будет стерт, и емкость батареи заметно увеличится.

В некоторых случаях, когда нет возможности приобрести новые банки для аккумуляторного блока, их можно оживить, долив в них дистиллированную воду, поскольку со временем электролит в банках выкипает, и они выходят из строя. Восстановить аккумулятор можно следующим образом.

  1. Определите неисправные батареи методом, описанным выше.
  2. Полностью разрядите батарею, подключив к контактам лампочку на 12 В (40 Вт).
  3. Отсоедините непригодные элементы (промаркированные) от остальных.
  4. Снимите небольшой фрагмент бумажной изоляции с верхней части банки, чтобы открыть небольшой участок с канавкой. Если вы снимите всю бумагу, то придется обмотать батарею скотчем.
  5. С помощью тонкого сверла диаметром 1 мм проделайте отверстие в корпусе батареи, а именно, в канавке, как показано на фото ниже.Отверстие в канавке
  6. Далее, необходимо набрать в шприц дистиллированную воду и медленно залить ее в банку. Для того чтобы восстановить батарею, емкость должна быть полностью заполненной.
  7. Немного подождите, чтобы вода хорошо впиталась, после чего заклейте дырки эпоксидной смолой или скотчем.
  8. Теперь можно спаять восстановленные банки, разместив их на прежние места.
  9. Соберите блок и сделайте 3-5 циклов, включающих полный заряд и полный разряд АКБ. Только после проведения данных процедур можно будет пользоваться инструментом.

Как провести замену неисправных элементов питания

Помимо восстановления непригодных элементов АКБ шуруповерта, наиболее эффективный ремонт аккумулятора шуруповерта – это замена элементов питания, входящих в его состав, на новые. Перед ремонтом необходимо приобрести подходящие аккумуляторы в интернете. Технические характеристики их должны быть идентичными тем, которые указаны на корпусе банок в аккумуляторном блоке шуруповерта.

Аккумуляторы

Чтобы поменять аккумуляторы в блоке своими руками, потребуется паяльник и материалы для пайки: олово и спиртовой флюс (на канифоли).

Замена аккумуляторов требует выполнения некоторых правил.

  1. Для соединения банок нужно использовать пластины, ранее отпаянные от элементов питания. Они имеют правильное сечение и нужный показатель сопротивления.
  2. Чтобы не перегреть банки во время пайки, ее следует проводить быстро. Излишний нагрев аккумуляторов может привести их в негодность.
  3. Батареи соединяются последовательно: минус каждой банки соединяется с плюсом следующей.
  4. Собрав аккумуляторный блок, проведите не меньше 3-х циклов полного разряда и заряда АКБ.

Переделка шуруповерта на литий

Владельцы шуруповертов с никель-кадмиевыми батареями часто меняют их на литий-ионные, когда “родные” элементы питания полностью выходят из строя. Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 не составляет большого труда. Необходимо лишь обзавестись необходимыми деталями: пальчиковыми аккумуляторами в необходимом количестве и платой управления зарядом BMS (Battery Management System — система управления батареей). Все детали можно приобрести на сайтах Китая.

BMS предназначена для контроля процесса заряда/разряда всех элементов по отдельности, уровня потребляемого тока и температуры. Также BMS способна производить балансировку батарей. Данный контроллер подбирается в зависимости от количества банок, которые необходимо заряжать.

Например, обозначение BMS 5S означает, что контроллер рассчитан на 5 элементов.

Аббревиатура “18650” обозначает размеры аккумулятора, то есть диаметр 18 мм, а длина – 65 мм. Таких размеров батарей достаточно, чтобы их разместить в корпусе блока питания шуруповерта.

Для примера, будет рассмотрен перевод шуруповерта с Ni-Cd АКБ на 4 литиевых аккумулятора. Соответственно, BMS будет рассчитан на 4 элемента. Ниже показана схема подключения BMS к аккумуляторам.

Схема подключения BMS к аккумуляторам

Далее, необходимо соединить аккумуляторы, спаивая их межу собой последовательно, как показано на схеме, после чего подсоединить их к плате контроллера.

Соединение аккумуляторов

Все составляющие помещаются в корпус аккумуляторного блока. На этом этапе переделка АКБ шуруповерта завершена.

Размещение в корпусе

Во время работы шуруповерта контроллер следит за уровнем напряжения на каждой банке. Если на одной из них напряжение снижается ниже 3 В, разрядка отключается. То же самое происходит и при заряде. Если напряжение повышается до 4,2 В, зарядка останавливается.

Таким образом, контроллер не дает батарее полностью разрядиться и чрезмерно зарядиться, что очень важно для литий-ионных аккумуляторов.

Неисправности и ремонт зарядного устройства для АКБ

Чтобы произвести ремонт зарядки, необходимо иметь хотя бы минимальные знания в радиоделе, а также прибор для “прозвонки” радиодеталей устройства — тестер. Все зарядные устройства для шуруповертов похожи между собой и имеют следующие узлы:

  • низковольтную часть, включающую в себя выпрямитель преобразователя, а также схему, которая обеспечивает подачу питания для зарядки АКБ;
  • понижающий инвертор;
  • сетевой выпрямитель.

Сетевые выпрямители можно назвать самыми выносливыми элементами зарядников, если их правильно эксплуатировать. Но если зарядка предназначена для работы от электросети 120-130 В, и во время подключения ее через конвертор сгорает предохранитель, то чтобы починить ее, неисправность следует искать именно в выпрямителе. В зарядных устройствах, работающих от 220 В, часто горят высоковольтные транзисторы инвертора. В то же время, остальная электроника зарядки и выпрямитель инвертора выходят из строя очень редко. Также причиной того, что не работает зарядное устройство, можно считать пробитые или вздутые конденсаторы.

Перед поиском неисправности потребуется разборка корпуса зарядного устройства. Делать это следует аккуратно, поскольку большинство корпусов собирается на 1 шурупе и на защелках, которые легко ломаются.

Все составляющие электронной схемы зарядки необходимо проверять тестером. Чаще всего, оказывается неисправным конденсатор выпрямителя. Даже если при визуальном осмотре вы увидите вздувшиеся электролиты, их необходимо перепаять, заменив на исправные аналоги. Далее, установив предохранитель с нужным номиналом, можно проверить работу платы в режиме зарядки АКБ. Если проблем не обнаружено, показатели тока и напряжения находятся в пределах нормы, то плату можно монтировать в корпус.

Конденсатор на плате

Если плата зарядного устройства все равно отказывается работать, и зарядка батареи не происходит, тогда необходимо искать неполадки дальше. Исправность предохранителя, а также наличие напряжения на конденсаторе свидетельствует о том, что неисправность находится в инверторе. Диагностика инвертора является сложной задачей и требует наличие определенного опыта, а также специальной аппаратуры — осциллографа. Если опыта и аппаратуры нет, то отремонтировать зарядку можно, поочередно проверяя все радиодетали, меняя транзисторы и микросхемы преобразователя, и каждый раз проверяя плату на работоспособность.

Также при визуальном осмотре можно заметить и пробитые диоды. Они будут отличаться своей желтизной вследствие перегрева. Если хотя бы один диод (диодного моста) пробивает, он коротит на себя трансформатор. Случившееся вызывает перегрев остальных диодов, вследствие чего возникает перегрев обмоток трансформатора и их межвитковое замыкание. Поэтому нужно проверить тестером все подозрительные диоды и обе обмотки трансформатора. Проверка чаще всего показывает обрыв на первичной обмотке.

Стоит знать, что практически во всех трансформаторах такого типа стоит тепловая защита, которая срабатывает при температуре 130°С. Обычно этот датчик находится под верхними слоями изоляции трансформатора. Если заменить датчик нечем, то на свой страх и риск можно просто спаять ножки датчика, исключив обрыв. Далее, следует вернуть снятую с обмоток изоляцию на место и проверить работоспособность зарядного устройства. В большинстве случаев, данная неисправность трансформатора устраняется довольно простым способом.

tehnika.expert

Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта

Так как я довольно часто делал обзоры аккумуляторов, а также упоминал о переделке аккумуляторного инструмента, то в личке меня часто спрашивают о тех или иных нюансах переделок. Спрашивают разные люди и вопросы часто примерно одинаковы, потому я решил сделать небольшой обзор и одновременно ответить на некоторые общие вопросы, связанные с выбором комплектующих и переделкой батарей.

Возможно кому нибудь обзор покажется неполным, так как переделке подверглась только сама батарея, но не волнуйтесь, я планирую сделать вторую часть обзора, где попробую ответить на вопросы по переделке зарядного устройства. А заодно хотелось бы узнать, как считает общественность, что лучше — универсальная плата совмещенная с БП, плата сама по себе, платы DC-DC или другие варианты.

Шуруповерты, да и просто любой другой аккумуляторный инструмент, производится уже довольно много лет. Потому на руках у пользователей накопилась довольно большая масса как старых батарей, так и лежащего иногда мертвым грузом инструмента. Путей решения данной проблемы несколько: 1. Просто ремонт батареи, т.е. замена старых элементов на новые. 2. Переделка с аккумуляторного питания на сетевое, вплоть до установки БП в аккумуляторный отсек. 3. Замена Никель-кадмиевых и Никель-Металл гидридных на Литиевые.

В качестве небольшого отступления, иногда смысла переделывать/ремонтировать просто нет. Например если у вас совсем дешевый шуруповерт, купленный на мегараспродаже за 5 баксов, то вас может несколько удивить, что стоимость переделки выйдет как несколько таких шуруповертов (я утрирую). Потому надо сначала для себя прикинуть плюсы/минусы от переделки и ее целесооразность, иногда проще купить второй инструмент.

Первый вариант наверняка многие уже проходили, как впрочем и я. Он дает результат, хотя в случае фирменного инструмента часто хуже, чем был изначально. По цене выходит немного дешевле, по трудоемкости проще и значительно.

Второй вариант также имеет право на жизнь, особенно если работа происходит дома и неохота тратиться на замену аккумуляторов.

Третий вариант самый трудоемкий, но позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики инструмента. Это и увеличение емкости аккумулятора и отсутствие «эффекта памяти», а иногда и увеличение мощности. Но кроме трудоемкости появляется побочный эффект, литиевые аккумуляторы немного хуже работают на морозе. Хотя при условии, что многие фирмы без проблем производят такой инструмент, то я считаю, что иногда проблема преувеличена, хотя и справедлива.

Батареи имеют разную конструкцию, хотя в общем они имеют много общего, потому я буду рассказывать, а заодно и показывать на примере одного из представителей такой категории, шуруповерта Bosch PSR 12 VE-2. Этот шуруповерт моего товарища, он же и выступил «спонсором» обзора, предоставив для переделки сам шуруповерт, аккумуляторы, плату защиты и расходники. Шуруповерт довольно неплохой, имеется блокировка шпинделя, две скорости, потому переделывать имеет смысл.

Так получилось, что аккумуляторных блоков было даже три, но переделывать будем один, еще один оставлю для другого обзора :)

Кстати, аккумуляторы разные, но оба на 12 Вольт, емкость 1.2Ач, соответственно 14.4 Втч.

Разбираются аккумуляторные блоки по разному, но чаще всего корпус скручен при помощи нескольких саморезов. Хотя мне попадались варианты как на защелках, так и склеенные.

В любом случае внутри вы увидите примерно такую картину. В данном случае сборка из 10 никель-кадмиевых аккумуляторов, причем обычно применяются аккумуляторы одного типоразмера, но вот их укладка может иногда отличаться. На фото один из распространенных вариантов, 9 штук внизу и один в вертикальной части.

Первым делом предстоит выбор аккумуляторов для замены.

В электроинструменте применяются аккумуляторы, рассчитанные на большой разрядный ток. Я не так давно делал обзор разных аккумуляторов, в конце которого привел табличку, которая может помочь в этом вопросе, но если не уверены, то просто найдите документацию по аккумуляторам, которые планируете купить. Благо у фирменных аккумуляторов обычно с этим проблем нет.

Например я рекомендую такие типы: Для мощного электроинструмента — Samsung INR18650-25R, US18650VTC4, Liitokala INR26650-50A Для инструмента средней мощности — LGDBHG21865, LGDBHE41865, Samsung INR18650-30Q

Следует помнить, что часто заявленная емкость аккумулятора обратно пропорциональна максимально отдаваемому току. Т.е. чем на больший ток рассчитан аккумулятор, тем у него меньше емкость. Пример конечно довольно условный, но очень близок к реальности. Например очень емкие аккумуляторы Panasonic NCR18650B для электроинструмента не подходят, так как их максимальный ток всего 6.8 Ампера, шуруповерт же потребляет 15-40 Ампер.

А теперь что нельзя применять: Аккумуляторы показанные на фото ниже, а также всякие Ультрафайр, Мегафайр, а также любые 18650 с заявленной емкостью 100500мАч. Кроме того я категорически не рекомендую применять старые аккумуляторы от батарей ноутбуков. Во первых, они не рассчитаны на такой ток, во вторых, они скорее всего будут иметь большой разброс характеристик. Причем не только по емкости, а и по внутреннему сопротивлению. Лучше примените их где нибудь в другом месте, например в ПоверБанке для заряда вашего смартфона.

Альтернативный вариант, модельные батареи, например для катеров, квадракоптеров, машин и т.п. Применять вполне можно, но я бы предпочел привычные 18650 или 26650 и виду наличия прочного корпуса, а также более реальной замены в будущем. 18650 и 26650 купить легко, а модельные могут убрать из продажи, заменив их батареями другого формфактора.

Но кроме всего прочего следует помнить, что нельзя применять аккумуляторы разной емкости. А вообще желательно использовать аккумуляторы из одной партии купив сразу необходимое количество (в идеале +1 про запас, если все таки попадутся разные). Т.е. если у вас на полке год лежит 2 аккумулятора, а потом вы покупаете к ним пару новых и соединяете последовательно, то это лишний шанс получить проблемы и балансировка здесь уже может не помочь, не говоря о аккумуляторах с изначально разной емкостью.

Для переделки батареи данного шуруповерта были выбраны аккумуляторы LGDBHG21865. Шуруповерт не очень мощный, потому я думаю что проблем быть не должно. Аккумуляторы рассчитаны на длительный разрядный ток в 20 Ампер, при выборе аккумуляторов следует найти в документации на аккумулятор соответствующую строку и посмотреть какой ток там указан.

Литиевые аккумуляторы имеют заметно большую емкость при меньших габаритах, чем кадмиевые. На фото слева сборка 10.8В 3Ач (32Втч), справа родная, 12В 1.2Ач (14.4Втч).

При выборе количества требуемых аккумуляторов для замены следует руководствоваться тем, что условно один литиевый (LiIon, LiPol) заменяет 3 штуки обычных. В 12 Вольт батарее стоит 10 штук, потому обычно их меняют на 3 штуки литиевых. Можно поставить 4 штуки, но инструмент будет работать с перегрузкой и возможны ситуации, когда может пострадать. Если у вас 18 Вольт батарея, то там скорее всего стоит 15 обычных, которые меняются на 5 литиевых, но такой инструмент встречается реже. Или говоря простым языком, 2-3 NiCd = 1 литиевый, 5-6-7 NiCd = 2 литиевых, 8-9-10 NiCd = 3 литиевых, 11-12-13 NiCd = 4 литиевых и т.д.

Перед сборкой необходимо проверить емкость аккумуляторов, потому как даже в одной партии аккумуляторы могут иметь разброс, причем чем «безроднее» производитель, тем больше будет разброс. Например табличка из одного моего обзора, где я тестировал, а попутно отбирал комплекты аккумуляторов для переделки радиостанций.

После этого следует полностью зарядить все аккумуляторы чтобы уравнять их заряд.

Соединение аккумуляторов. Для соединения аккумуляторов применяют несколько решений: 1. Кассеты 2. Пайка 3. Точечная сварка.

1. Кассета, очень просто и доступно, но категорически не рекомендуется для больших токов, так как имеет высокое сопротивление контакта. 2. Пайка. Вполне имеет право на жизнь, я сам так делаю иногда, но данный способ имеет нюансы. Как минимум паять надо уметь. Причем уметь паять правильно, а главное — быстро. Кроме того надо иметь соответствующий паяльник. Пайка происходит следующим образом: Зачищаем место контакта, покрываем это место флюсом (я использую F3), берем залуженный провод (лучше не очень большого сечения, 0.75мм.кв достаточно), набираем на жало паяльника много припоя, прикасаемся к проводу и вместе с ним прижимаем к контакту аккумулятора. Либо прикладываем провод к месту пайки и паяльником с большой каплей припоя прикасаемся к месте между проводом и аккумулятором. Но как я писал выше, способ имеет нюансы, необходим мощный паяльник с массивным жалом. Аккумулятор имеет большую теплоемкость и при легком жале он банально его остудит до такой температуры, что припой «примерзает», иногда вместе с жалом (зависит от паяльника). В итоге вы будете долго пытаться прогреть место контакта и в итоге перегреете аккумулятор. Потому берут старый паяльник с большим медным жалом, желательно хорошо прогретый, тогда прогреваться будет только место пайки и после тепло просто распределится и общая температура будет не очень высокой. Проблемы касаются минусового вывода аккумулятора, с пайкой плюсового обычно сложностей нет, он легче, но тоже сильно перегревать не советую.

В любом случае, если у вас нет опыта пайки, то крайне не рекомендую этот способ.

3. Самый правильный способ — точечная сварка, мгновенно, без перегрева. Но сварочный станок должен быть правильно настроен чтобы не сделать сквозную дыру в дне аккумулятора, потому лучше обратиться к профессионалам. За небольшую денежку на рынке вам сварят вашу батарею. Альтернативный вариант, в некоторых онлайн магазинах предлагается услуга (вернее варианты лотов, с лепестками и без) по привариванию контактных лепестков, это не очень дорого, но гораздо безопаснее пайки.

Данную сборку «сварил» тот же товарищ, который и дал мне шуруповерт для обзора. На фото видно, что между лепестком и корпусом аккумулятора проложен тряпичный изолятор. Это важно, так как без него вы можете перегреть лепесток и он проплавит изоляцию аккумулятора, последствия думаю понятны.

Внимательные читатели наверняка заметили непонятные пластмассовые проставки между аккумуляторами. Данное решение относится к классу — как делать правильно. Инструмент в работе подвержен вибрации и возможна ситуация повреждения изоляции между банками (я такого не встречал, но теоретически). Установка проставок исключает данную ситуацию. Можно не ставить, но так более правильно. Вот только где их купить, не подскажу, но можно поискать на рыках в батарейных киосках.

Затем необходимо вывести провода для подключения к плате защиты и клеммной колодке. Для силовых проводов я использую провод сечением не менее 1.5мм.кв, а для менее нагруженных цепей 0.5мм.кв. Конечно вы спросите, зачем провод 0.5мм.кв если там тока нет и можно применить гораздо более тонкий провод. Провод большего сечения имеет толще изоляцию и обеспечивает большую механическую прочность, т.е. его сложнее повредить. Вы конечно можете использовать любой провод, я лишь показал вариант, который считаю более правильным. В идеале провода сначала залудить с обеих сторон, а свободные концы изолировать, но такое возможно при второй переделке одного и того же аккумулятора, когда длина проводов уже известна. Для первой я обычно беру провода с запасом.

Если присмотреться, то на верхнем фото заметны отверстия в крайних клеммах аккумулятора, это также делается для повышения надежности соединения. Незалуженный провод вставляется в отверстие и запаивается, в таком варианте меньше риск получить плохой контакт. В общем паяем провода, заодно желательно дополнительно изолировать клеммы при помощи термоусадки.

В итоге у нас получится такая сборка. От плюсового контакта отходит два провода, это обусловлено особенностью подключения платы защиты.

Последний шаг в подготовке сборки скорее желателен, чем обязателен. Так как сборка «живая», то необходимо зафиксировать элементы друг относительно друга. Для этого я использую термоусадочную трубку, хотя в данном случае корректнее — трубу. Она довольно тонкая, но весьма прочная, ее цель именно сжать всю конструкцию.

Надеваем термоусадку и при помощи фена усаживаем ее. Привычный вариант с зажигалкой скорее всего не пройдет, так как желательно делать это равномерно. В тоге у нас вполне заводская, на вид, сборка аккумуляторов.

Примеряем собранную сборку в корпусе. Вообще конечно обычно это делают сначала, этот момент я как то упустил, но думаю что это вполне логично :)

Монтаж.

Дальше следует этап установки сборки в батарейный отсек. Тривиальная на первый взгляд операция кроет в себе небольшие подводные камни. Для начала вымываем пыль и грязь из отсека. Я сделал ошибку и протер только нижнюю часть, остальное потом вычищал щеткой и ваткой. Потому проще помыть с мылом и просушить.

Дальше приклеивание сборки. В исходном варианте аккумуляторы просто были зажаты половинками корпуса, но в нашем случае такое редко возможно, потому сборки чаще всего приклеивают. Здесь как и раньше, есть несколько вариантов, рассмотрим их. 1. Двухсторонний скотч 2. Термоклей 3. Силиконовый герметик 4. Прибить насквозь 150 гвоздями, а с обратной стороны загнуть. :)

Так как последний вариант больше подходит для любителей экстрима, то распишу более «приземленные». 1. Очень просто и удобно, но так как место контакта маленькое, то держит не очень хорошо, а кроме того надо использовать хороший скотч.

2. Вариант хороший, сам иногда пользуюсь (кстати, применяю черный термоклей). Но в данном случае не советовал бы. Дело в том, что термоклей имеет свойство «плыть» при нагреве. Для этого достаточно забыть шуруповерт летом на улице и получить в итоге болтающуюся внутри батарею. Я не скажу что такое будет обязательно, но такое свойство клей имеет, факт. Кроме того, термоклей не очень хорошо липнет к массивным элементам и при нагрузке может просто отвалиться.

3. На мой взгляд самый удобный вариант. Герметик не боится нагрева, не течет со временем и имеет хорошую адгезию к большинству материалов. Кроме того он довольно эластичен и при этом практически не теряет эластичность со временем.

Я использовал санитарный герметик Церезит. На фото может показаться что он еле намазан, это не так, герметика довольно много. Кстати, следует учитывать, что большинство герметиков не клеит к предыдущему слою герметика. Кроме того можно применить похожий монтажный клей в таких же тубах, например «Момент», но силикон мне кажется более подходящим.

В общем наносим герметик, вставляем нашу сборку, прижимаем и оставляем сохнуть.

Плата защиты.

Вот мы и дошли до собственно предмета данного обзора, платы защиты. Заказаны они были еще весной, но посылка потерялась, их потом выслали заново, в итоге они таки пришли. Почему были заказаны именно эти платы я уже не вспомню, но они смирно лежали и ждали своего часа, дождались :)

Данная плата рассчитана на подключение трех аккумуляторов и имеет заявленный рабочий ток 20 Ампер. Только сейчас я обратил внимание, что плата имеет довольно высокий порог срабатывания защиты по превышению напряжения, 4.325 Вольта. Возможно я неправ, но считаю что лучше 4.25-4.27. Также указано, что ток 20 Ампер это максимальный длительный, ток срабатывания при перегрузке составляет 52 Ампера.

Табличка очень похожа на таблички от других плат, потому я выделю отдельные важные пункты. 1. Ток балансировки, так как данная плата этого не умеет, то здесь прочерк 2. Максимальный длительный ток, для большинства применения надо 20-25 Ампер. На менее мощном инструменте достаточно и 15-20, более мощный потребует 25-35 и более. 3. Максимальное напряжение на элементе, при котором плата отключает батарею. Зависит от типа примененных аккумуляторов. 4. Минимальное напряжение на элементе при котором плата отключит нагрузку. 2.5 Вольта это довольно мало, лучше выбирать этот параметр таким же, как заявлено в даташите на аккумулятор. 5. Ток, при котором срабатывает защита от перегрузки. Не надо стремится к запредельным величинам. Хотя этот ток напрямую связан с максимальным рабочим, потому обычно здесь проблем нет. Даже если сработала защита, то чаще всего достаточно просто отпустить кнопку шуруповерта и потом нажать опять. 6. Данный пункт отвечает за автоматический сброс срабатывания защиты. 7. Сопротивление ключевых транзисторов, чем меньше, тем лучше.

Внешне к плате претензий нет, качество сборки вполне аккуратное.

Снизу ничего нет, это и к лучшему, не будет проблем с приклеиванием платы :)

О платах защиты я расскажу немного подробнее. Для начала отвечу на вопрос — а можно без платы защиты? Нет. Плата защиты как минимум обеспечивает отключение при перегрузке, это вредно как для аккумуляторов, так и для инструмента. Кроме того плата защищает от перезаряда и переразряда. По сути можно сказать, что переразряд можно почувствовать по падению мощности, но это относится не ко всем инструментам, а кроме того можно попасть в ситуацию, когда один элемент сильно «устал» и напряжение на нем падает очень резко. В таком варианте легко получить переполюсовку, т.е. аккумулятор не просто уйдет в «ноль», а через него будет проходить ток в обратной полярности. Такой эффект получается только при последовательном соединении элементов и он нем почему то часто забывают. Литиевые аккумуляторы довольно опасны и плата защиты для них обязательна!

Платы в основном делятся на два типа (хотя на самом деле их больше), с возможностью балансировки и без.

Объясню, что такое балансировка и зачем она вообще нужна. Сначала вариант «пассивной» балансировки. Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации. По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума. Дальше несколько картинок с этой статьи.

1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость. 2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных 3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться вше максимального. 4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.

Второй вариант балансира, «активный». Он имеет совсем другую реализацию и не подходит для работы с большими токами заряда. Его задача, всегда поддерживать одинаковое напряжение на элементах. Работает он по принципу «перекачки» энергии от аккумулятора с большим напряжением в аккумулятор с меньшим. В одном из своих обзоров я делал такой балансир, кому интересно, могут прочитать чуть более подробно. А в этом обзоре я делал вариант правильной зарядки с активным балансиром и оттуда табличка, по которой можно увидеть процесс балансировки без подключения батареи и платы к зарядному устройству… Да, он медленный, но он протекает всегда, а не только во время заряда.

Мы немного отвлеклись. Плата защиты с балансировкой обычно содержит несколько больших SMD резисторов, количество которых кратно количеству каналов. при 3 каналах это 3 или 6. На них чаще всего написано что то типа — 470, 510, 101 и т.п. Слева плата 4 канала, справа — 3 канала.

Здесь балансира нет, зато есть токоизмерительные шунты в виде SMD резисторов с низким сопротивлением. На них обычно написано R010, R005. Потому плату с балансиром и без отличить можно по внешнему виду. Кстати, платы могут не иметь токоизмерительного шунта. Это не всегда означает, что плата не умеет измерять ток. Просто иногда контроллер умеет использовать в качестве «шунта» полевые транзисторы.

Бывают и отдельно платы балансиров, а также комплекты балансир + плата защиты. Такой вариант вполне имеет право на жизнь, если устраивает по цене, но проводов будет больше.

Попутно я часто встречаю заблуждение насчет возможности использования данных плат как зарядного устройства. Людей обычно сбивает с толку слово Charge в указании лота. Эти платы не умеют управлять зарядом, они только защищают аккумуляторы. Но неграмотность продавцов или кривой перевод делает свое дело и люди продолжают ошибаться. Но существуют и платы «все в одном», правда они не рассчитаны на высокие токи и для электроинструмента не подходят.

На данной плате установлено восемь ключевых транзисторов, а точнее — четыре пары. Применены транзисторы AOD514 и AOD4132 они соответственно имеют сопротивление и максимальный ток — 5.9мОм 46 Ампер и 4мОм 85 Ампер. Слева виден токоизмерительный шунт. Данный вариант более предпочтителен чем SMD резисторы, которые иногда имеют свойство «подгорать» из-за больших импульсных токов.

Транзисторы на платах устанавливают парами не просто так. Дело в том, что мощные полевые транзисторы имеют в своем составе «паразитный» диод и чтобы отключать ток в обе стороны их надо ставить два. В данном случае два транзистора дают общее сопротивление 10мОм (5.9+4) и максимальный ток 46 Ампер (считается по самому слабому). Но так как стоит четыре пары транзисторов, то получается — 2.5мОм и 180 Ампер, что весьма хорошо для такой платы.

Плата не имеет центрального контроллера и собрана по довольно примитивной схемотехнике, канальные мониторы напряжения и дальше схема, сводящая все к управлению полевыми транзисторами. Это просто, но это работает. Хотя наверное сейчас я бы выбрал что нибудь более «продвинутое». Кроме того плата не имеет балансира. Вы спросите, как так, ведь я выше расписывал преимущества балансира. Балансир это хорошо, и я рекомендую покупать платы именно с ним. Но также я считаю, что нормально подобранные аккумуляторы в балансире особо и не нуждаются, от сильного падения он не спасет, а проблем может добавить. Были случаи, когда неисправный балансир высаживал батарею. Кроме того большинство производителей электроинструмента не ставит балансиры в свои батарейные блоки. Правда там действует принцип «запланированного устаревания», потому я все таки больше за балансир, чем против него.

Кроме того на плате есть контакты для подключения термодатчика (а выше на фотографии из другого магазина есть пример такой платы с термодатчиком). Термодатчик это хорошо и в моих планах разобраться как подключить родной термодатчик батареи шуруповерта. Предположительно надо выпаять резистор RT, заменить резистор RY на номинал, соответствующий номиналу нового датчика, а новый датчик припаять к контактам RK.

С платами вроде немного разобрались, переходим к продолжению переделки.

Так как плата в процессе работы может нагреваться (хотя и не сильно), то для защиты аккумуляторов от лишнего тепла я решил сделать прокладку. Кроме того она защитит аккумуляторы в случае разрыва полевых транзисторов и сквозного прогорания платы (такое бывает, но крайне редко, потому скорее теоретически). Я взял обрезок стеклотекстолита и снял фольгу.

Затем при помощи все того же силиконового герметика приклеил прокладку к аккумуляторной сборке, а потом приклеил саму плату. Конструкция конечно страшная, но в данном случае это самое простое и довольно надежное решение. Плата приклеивалась не «на обум», предварительно я прикинул как удобнее ее потом будет подключать.

Схема подключения была на странице магазина, но на самом деле она практически не отличается от схем подключения других плат. Аккумуляторы последовательно, минус к плате, первая средняя точка считая от минуса — В1+, вторая В2+, третья В3+. Но так как аккумуляторов всего три, то В3+ это плюс всей сборки. Второй провод от плюсового вывода идет к нагрузке. Минусовой провод нагрузки (как и зарядного) подключается к отдельному контакту платы.

Дальше подключаем провода. Порядок подключения проводов может быть критичным, я обычно подключаю сначала минус сборки, затем плюс, а уже потом средние точки начиная от минусового вывода (В1, В2 и т.д.). Есть информация, что неправильная последовательность подключения может выжечь контроллер, хотел добавить в обзор, но не нашел ссылок. Кроме того паять надо очень аккуратно, чтобы не замкнуть контакты, иначе будет печальная картина. Пожалуй это один из самых сложных, для новичка, этапов в переделке… Я сначала залуживаю площадки платы, а потом паяю, так легче.

В идеале провода потом также зафиксировать при помощи герметика, чтобы не болтались.

В самом начале я показал блок аккумуляторов, который вынул из батарейного отсека. Сверху виден клеммник, выбрасывать его нельзя, так как он очень важен для переделки. Клеммники бывают разные, но суть у них одна, быстрое соединение с инструментом или зарядным устройством. Сначала, когда я начал переделывать, я решил что резистор здесь задает напряжение заряда (зарядное рассчитано на 7.2-14.4 Вольта), но проверка показала, что зарядное даже не имеет для него соответствующего контакта, как и шуруповерт :( На еще один из контактов выведен терморезистор для контроля температуры батареи, правда это не сильно помогло, один из аккумуляторных блоков имеет явные следы перегрева и деформированной пластмассы.

Но перед подключением следует подумать о фиксации клемника. Изначально его держали аккумуляторы, но так как аккумуляторов уже нет, то придется импровизировать. Для фиксации я измерил внутреннюю ширину выступающей части, а затем вырезал кусочек пластмассы соответствующей ширины. Правда все равно немного прогадал и вырезал чуть меньше, пришлось намотать изоленты :)

Обычно отпаивается оба провода, но в моем случае минусовой провод был достаточной длины и я его не стал убирать, а заменил только плюсовой. Кстати, так как клеммная колодка изготовлена из пластмассы, а сами клеммы довольно массивные, то здесь либо применяем тот же принцип, что и при пайке аккумуляторов, либо просто откусываем старый провод в 7-10мм от конце клеммы и припаиваем новый провод к нему. Второй вариант не хуже, но заметно проще.

1. Припаиваем плюсовой провод сборки к клеммнику. Термоусадка это скорее уже перфекционизм, коротить там особо некуда, но хотелось аккуратно. 2. Вставляем клеммник на родное место, забиваем (или очень сильно вдавливаем) пластмассовый фиксатор, который я вырезал выше.

Припаиваем минусовой провод от клемника к плате и покрываем плату защитным лаком. А вот последнее уже не перфекционизм, а вполне полезное дело, так как плата находится под напряжением и может эксплуатироваться в условиях большой влажности. Если не покрывать плату лаком, то возможна коррозия открытых частей дорожек и выводов компонентов. Я использую лак Пластик 70.

На этом с аккумулятором все, ставим обратно пружины, фиксаторы и собираем в кучку. Предварительно лучше перевернуть всю конструкцию и вытрусить то, что могло случайно попасть внутрь, у меня это был обрезок изоляции провода. Заодно можно протереть/смазать механизм фиксации аккумулятора в шуруповерте.

Программа минимум выполнена, аккумулятор работает, но так как родное зарядное еще не переделано, то подключил пока к блоку питания.

Так как в данный обзор скорее всего уже не влезет переделка зарядного (и не только), да и хочется сделать это красиво и правильно, то планируется еще один обзор на эту тему, где я расскажу о возможных доработках, переделке зарядного и вариантах правильного заряда.

Для заряда можно конечно использовать распространенное зарядное устройство типа Imax. Но я считаю такой вариант неудобным. Кроме того, иногда выводят разъем для балансировки аккумуляторов шуруповерта. Вещь конечно полезная, но как по мне, то немного лишняя, а кроме того не всегда безопасная. На мой взгляд достаточно просто один раз подобрать аккумуляторы и дальше просто заряжать без балансировки. Либо купить плату защиты с балансиром, а торчащие разъемы это увеличение шанса их закоротить, поломать, да и это скорее вариант для дома.

Для более реального применения лучше либо переделать родное зарядное, либо полностью заменить его «начинку». Первый вариант технически сложен, так как алгоритм заряда литиевого аккумулятора заметно отличается от кадмиевого, а кроме того некоторые родные зарядные устройства и назвать то так язык не поворачивается, внутри только трансформатор, диодный мост и пяток деталей, никакого контроля в помине нет. Например у Боша еще и «продвинутый» вариант, с контроллером.

В качестве второго варианта можно использовать родной трансформатор зарядного устройства, его диодный мост и кусок печатной платы в качестве клеммной колодки.

Для переделки надо докупить плату типа такой как на фото. Либо любую другую, которая умеет стабилизировать напряжение и ток. Обычно у этих плат как минимум два подстроечных резистора. Но в данном случае даже три, третий регулирует порог включения индикации окончания заряда.

Если по фото, то первый — напряжение, второй — индикация, третий — ток заряда.

В таком варианте подключается плата вместо родной, придется добавить только электролитический конденсатор емкостью 1000-2200мкФ.

Но такое решение имеет и свои минусы. Плата зарядного только отображает завершение процесса заряда, но не отключает аккумулятор. Не то чтобы это совсем плохо-плохо, но ничего хорошего в этом также нет. Для решения данной проблемы можно применить простейшее решение, отключать выход после окончания процесса заряда. Для этого придется добавить четыре детали, реле на 24 Вольта, оптрон PC817, диод и кнопку. Светодиод оптрона включается вместо светодиода отображающего процесс заряда, а транзистор оптрона управляет реле. Но в данном варианте реле не может включиться само, потому параллельно контактам необходима кнопка (как я говорил, решение очень простое). Т.е. вставили аккумулятор, нажали на кнопку, пошел процесс заряда, после окончания заряда реле отключилось и аккумулятор обесточился. Кнопку можно подключить параллельно контактам транзистора оптрона, тогда подойдет и обычная тактовая кнопка. Естественно в обоих случаях нужна кнопка без фиксации.

Оптрон и реле.

Также можно использовать и другие платы, наверняка многие их видели на просторах Али. Первая попроще, регулируется только ток и напряжение, индикация заряда выставлена фиксировано, светодиод погасает когда ток упадет меньше 1/10 от установленного тока заряда (стандартный алгоритм заряда лития). Вторая по сути как первая, но в более «продвинутом» варианте, отображается напряжение аккумулятора и ток его заряда. Обзор первой, и второй.

Кстати, для заряда можно даже использовать плату без стабилизации тока, но придется ее немного доработать, я даже показывал как это сделать.

Все приведенные варианты используют родной трансформатор зарядного устройства, но если его нет, то преобразователь просто надо дополнить блоком питания., например таким. но стоит учитывать, БП должен быть на напряжение выше, чем напряжение окончания заряда аккумулятора, разница нужна примерно 3-5 Вольт или больше. Т.е. в данном случае 15 Вольт БП не подходит, но обычно такие БП имеют регулировки выходного напряжения ±20% и его можно немного поднять. Но можно просто купить БП на 24 Вольта и ничего не регулировать.

Если же у вас в наличии только БП на 12 Вольт, а заряжать надо аккумулятор как в обзоре, то можно использовать универсальный преобразователь, например такой, правда и стоит он дороже.

О доработках. Можно добавить индикацию заряда батареи, например звуковую или звуковую + световую.

Либо измерять напряжение при помощи небольшого вольтметра, а то и вообще поставить гибрид вольтметр + звук.

Но лично мне больше нравятся простые варианты, измерение напряжения с индикацией несколькими светодиодами.

Причем последний вариант я уже делал и описывал схему и изготовление.

Почти такой же вариант применен в одном из моих шуруповертов, а точнее в его батареях.

Краткое видео результата переделки. На видео видно, что в тяжелых случаях происходит срабатывание защиты. Аккумулятор был уже чуть подсажен, потому в режиме трещотки на второй скорости защита срабатывала не всегда. При полностью заряженном аккумуляторе это происходит чаще. Но также видно, что срабатывание защиты происходит корректно, нагрузка, отключение. После этого я отпускаю кнопку, нажимаю опять и шуруповерт работает.

Для большего удобства можно использовать пластиковые рамки, которые я показывал в своих видео.

А для заряда использовать подобное зарядное устройство.

На этом в общих чертах все, по поводу переделки батарей рассказал вроде все, что вспомнил, а по поводу зарядного устройства более подробно расскажу как нибудь в другой раз, так как есть много идей.

Да, чуть не забыл, собственно о предмете обзора, плате защиты. Плата работает, работает отлично, по крайней мере проблем с ней я не обнаружил. При зажатии патрона, установке трещотки на максимум (вроде уровень 5) и второй скорости, плата уходит в защиту с шансом примерно 50/50. Если включить первую скорость, то тока для срабатывания защиты не хватает. В общем вполне нормальное поведение. Можно уменьшить номинал шунта и защита будет срабатывать позже, но я не вижу в этом смысла.

Да, теперь о стоимости переделки. Цена трех аккумуляторов около 15 долларов + 5-8 плата защиты + доллар за всякую мелочевку, итого выходит около 20-25 долларов за одну батарею. Дорого? Я считаю что весьма дорого, потому дешевый инструмент переделывать просто нет смысла. Но в любом случае переделка не так сложна, как кажется на первый взгляд, главное начать.

В обзоре я не писал про аккумуляторы LiFe, по большому счету с ними все абсолютно также, за исключением того, что к ним надо специальные платы, так как напряжение этих аккумуляторов немного ниже, чем у привычных LiIon. Аккумуляторы отличные, надежность с ними будет выше, но емкость батареи — ниже.

Надеюсь, что обзор был полезен, как всегда жду вопросов в комментариях. Естественно возможны варианты, и я тоже могу где то ошибаться, потому вышенаписанное лишь мое видение процесса.

mysku.ru

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно

В прошлый раз я рассказал как правильно переделать батарею для аккумуляторного инструмента. Также я писал, что расскажу об особенностях заряда, а предметом обзора на этот раз выступит плата DC-DC преобразователя. Кому интересно, прошу в гости.

Изначально я планировал ограничиться двумя частями, переделкой батареи и зарядного. Но пока готовил обзор, в голове созрела идея для третьей части обзора, более сложной. А в этой части я расскажу как можно переделать родное трансформаторное зарядное, если оно еще работает, ну или если еще жив силовой трансформатор.

Платка преобразователя была заказана довольно давно в количестве нескольких штук (про запас), заказывалась специально для этой переделки, потому как имеет некоторые особенности, впрочем не буду забегать далеко, бем последовательны.

Для начала я разделю зарядные устройства не три основных типа: 1. Самые простые — трансформатор, диодный мост и несколько деталей. Такими зарядными комплектуют ультрабюджетный инструмент. 2. Фирменные. По сути то же самое, но в состав уже входят простенькие «мозги», автоматические отключающие заряд в конце. 3. «Продвинутые» — импульсный блок питания, контроллер заряда, иногда заряд нескльких батарей одновременно.

Инструмент из первой категории редко попадает под переделку, так как часто проще (и дешевле) купить новый, а третья категория обычно имеет свои сложности по переделке. В принципе можно переделать и устройства третьей группы, но не в рамках статьи, так как типов таких зарядных очень много и к каждой нужен индивидуальный подход.

В этот раз я буду переделывать зарядное устройство из второй группы, фирменное, хотя и простое. Но при этот переделка имеет много общего и с первой группой, потому будет полезна большему количеству читателей.

Для того, чтобы зарядить аккумулятор надо не просто подключить его к блоку питания, такой эксперимент обычно заканчивается не очень хорошо. Надо подключить его к зарядному устройству. И здесь наступает небольшое непонимание, так как довольно много людей привыкло называть зарядными устройствами небольшие блоки питания от которых они заряжают свои смартфоны, планшеты и ноутбуки. Это не зарядные устройства, а блоки питания.

Чем же отличается зарядное устройство от блока питания. Блок питания предназначен выдавать стабилизированное напряжение в диапазоне заявленных токов нагрузки. Зарядное устройство обычно сложнее, так как выходное напряжение у него зависит от тока нагрузки, который в свою очередь ограничен. При этом в зарядном устройстве находится узел прекращающий заряд в конце, а также иногда и защита от подключения аккумулятора в неправильной полярности.

Самое простое зарядное устройство это просто блок питания и резистор (иногда лампа накаливания, что даже лучше) последовательно с аккумулятором. Такая схема ограничивает тока заряда, но как вы понимаете ничего больше она сделать не может.

Чуть сложнее, когда ставят еще и таймер, отключающий заряд после определенного времени, но такой принцип быстро «убивает» аккумуляторы. Например так сделано в одном из недорогих зарядных для шуруповертов (фото не мое).

Следующим классом идут более «умные » зарядные устройства, хотя по сути они не на много лучше предыдущего. Например вот фото фирменного зарядного устройства Bosch, предназначенного для заряда NiCd аккумуляторов.

Но все эти зарядные устройства кажутся очень простыми после взгляда на современные варианты для заряда литиевых аккумуляторов.

Конечно последний вариант не совсем вписывается в нашу концепцию переделки, так как на желательно чтобы наше зарядное не только заряжало правильно, а и стоило при этом минимальных денег.

Зарядные устройства китайских шуруповертов выглядят конечно не в пример проще, но опять же, делать с нуля такое устройство вряд ли кто то захочет, хотя именно это я и планирую сделать в третьей части, правда корректнее.

И так, для начала предположим что у нас на руках имеется зарядное устройство которое просто не подходит под новый тип аккумуляторов, но является исправным. Ну или по крайней мере у него исправен трансформатор. Как я писал выше, можно даже использовать просто резистор или лампочку, но это «не наш метод».

Условная схема типичного недорогого зарядного устройства выглядит примерно так: Трансформатор, диодный мост, тиристор и схема управления. Правда иногда вместо тиристора стоит реле, ток никак не ограничивается и может присутствовать схема термоконтроля от перегрева (хотя и она не всегда спасает.

Но нам от этой схемы нужно только трансформатор и диодный мост, правда придется добавить еще конденсатор, так мы получим некую исходную неизменную часть, она отмечена красным и дальше меняться не будет.

Диодный мост обычно находится на плате и при необходимости его можно использовать (если он исправен). Т.е. по большому счету можно выпаять из платы все радиоэлементы, оставив только четыре диода и клеммы для подключения батареи, а саму плату использовать как основу. Катод у диодов помечен полоской, точка, где соединяются два вывода помеченные полоской — плюс, соответственно точка соединения «не меченных» выводов — минус. К двум другим точкам соединения подключается трансформатор.

Правда открыв зарядное устройство вы можете увидеть и такую картину (не обращайте внимание на отсутствие трансформатора): В этом случае придется выпаивать все.

Диоды на плате удобно заменить на готовый диодный мост, к выводам АС подключается трансформатор, + и — соответственно идут дальше в схему. Можно конечно сказать как подобрать конденсатор, но я советую не заморачиваться и поставить такой как на фото, емкость 1000мкФ, напряжение 35 Вольт. Емкость можно и больше, например 2200, а напряжение 50 или 63 Вольта, большая емкость и напряжение смысла не имеют, а только увеличат габарит конденсатора. Конденсатор можно любой, подойдет даже «нонейм». Да, ставить его надо в любом случае, независимо от исправности диодного моста.

Теперь переходим к самому зарядному, а точнее к его вариантам, этот узел помечен на последней схеме прямоугольником. Самый простой и при этом относительно правильный способ, поставить микросхему стабилизатора напряжения LM317.

Но как я писал выше, ток заряда надо ограничивать. Да, многие схемы могут не только ограничивать, а и стабилизировать его, но по большому счету аккумуляторам неважно, будет ток заряда 1, 2 или 3 Ампера, неважно будет ли он стабилен в процессе заряда или «плавать», важно чтобы ток заряда не превышал установленный для аккумуляторов. Хотя для аккумуляторов, которые ставят в шуруповерты превысить его тяжело, так как они могут работать не только при больших токах разряда, но и заряда. Простейшее решение, перевести микросхему LM317 из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, а если говорить точнее, то добавить режим стабилизации тока. Достигается это добавлением одного резистора, как показано на схеме. Номинал резистора рассчитать очень просто: 1.25/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 1.25/1.5= 0.83 Ома.

Номиналы резисторов делителя напряжения также рассчитать довольно просто, но я бы советовал последовательно с верхним резистором поставить подстроечный, чтобы точно выставить напряжение, так как в отличии от тока здесь точность важна. Можно воспользоваться специальным калькулятором, но он не очень удобен, потому предложу номиналы без него, для напряжения 12.6 Вольта (3 последовательных аккумулятора 3.7 Вольта) верхний резистор нужен 1.5кОм, последовательно с ним подстроечный 200 Ом, а нижний резистор 13кОм.

Я специально указал, что подстроечный резистор ставится последовательно с верхним резистором. В случае обрыва на выходе будет минимальное напряжение. Если оборвать нижний резистор, то на выходе будет максимальное напряжение. Кстати, в распространенных платах DC-DC преобразователей сделано наоборот, в случае обрыва подстроечного резистора они дадут на выход максимальное напряжение.

Все хорошо в вышеприведенной схеме, простота, цена, но большая выделяемая мощность сводит на нет все преимущества, так как радиатор будет нужен весьма внушительный, потому для больших токов заряда она не очень подходит.

Более правильным вариантом будет применить понижающий DC-DC преобразователь. Например такой:

Конечно в исходном виде он не будет ограничивать ток, но при желании его можно доработать (на тот случай если он уже есть). Доработка проста и я ее уже описывал в одном из своих обзоров, правда там в конце я применял ее как драйвер светодиодов, но по сути это неважно. Надо: 1 транзистор типа BC557 или любой аналог (да хоть известный КТ361 или КТ3107) 2 резистора номиналом 33-200 Ом любой мощности. 1 резистор в качестве токового шунта 1 керамический конденсатор 0.1мкФ.

Токоизмерительный резистор рассчитывается очень просто, как и в случае с LM317, только значения чуть другие. 0,6/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 0,6/1.5= 0.4 Ома.

Выход добавочной схемы подключается к выводу 4 микросхемы LM2596, если применена другая микросхема, то ищем в описании вывод помеченный как FB и подключаем к нему.

В таком варианте при помощи подстроечного резистора устанавливаем выходное напряжение (на холостом ходу). Правда такая схема может немного недозаряжать аккумуляторы, хотя и не сильно, но это плата за простоту. Чтобы заряжать полностью, надо переключить вход измерения напряжения (один из резисторов делителя напряжения) к выходу всей схемы.

Все вышеприведенные способы заряда работоспособны, но не очень удобны. Более правильно будет применить плату, которая «умеет» не только стабилизировать выходное напряжение, а и ток. Например вот такая платка. Отличить подходящие платы от других весьма просто, в описании должно быть написано — DC-DC StepDown, а на плате присутствовать как минимум два подстрочных резистора.

Но помимо регулировки выходного тока данная плат имеет еще дополнительный бонус в виде индикации: 1. Светодиод вверху, показывает режим ограничения тока 2. Пара светодиодов внизу, показывают окончание заряда.

Индикация заряда аккумулятора реализована очень просто, переключение светодиодов происходит при падении тока ниже чем 1/10 от изначально установленного. Такой режим работы очень распространен и используется во многих простых зарядных устройствах. Т.е. к примеру мы установили ток заряда в 1.5 Ампера, подключили аккумулятор, когда ток заряда упадет ниже чем 150мА, то один из светодиодов погаснет, а второй засветится, показывая тем самым, что процесс заряда окончен. Обзоры данной платы делал коллега ksiman, потому для более детального описания проще дать ссылку.

Схема данной платы также из указанного выше обзора, возможно будет полезна.

Получается, что данная плата весьма неплохо подходит для заряда аккумуляторов, сначала выставляем напряжение окончания заряда из расчета 4,2 Вольта на элемент, а затем ток заряда. Для гурманов можно предложить такую же плату, но с индикацией тока заряда и напряжения на батарее, но как по мне, то в данном случае это лишнее. Я делал обзор этой платы, собственно это и есть фото из того обзора, там же я показывал как самому сделать импульсный блок питания.

Так будет выглядеть этот вариант на блок схеме.

Вот мы потихоньку и подобрались к предмету обзора, который прежде всего заинтересовал своей низкой ценой. У меня очень большие подозрения насчет «фирменности» установленной микросхемы, но если не использовать ее на все заявленные 3 Ампера, то она вполне жизнеспособна.

Так получилось, что изначально я не думал делать обзор данной платы и хотя их было куплено 4 штуки, но дома у меня осталась всего одна и та уже со следами моего вмешательства. Я выпаял родные светодиоды и припаял другие.

В исходном виде на плате расположены три светодиода: 1. Заряжено. 2. Заряд 3. Индикация ограничения тока.

Как работает индикация. Светодиоды Заряд и Заряжено включены так, что светит только один из них, потому можно их рассматривать как один. В платах без регулировки тока при которой будет срабатывать индикация, переключение происходит при падении тока заряда ниже 1/10 от установленного резистором — Ограничение тока. В обозреваемой плате можно установить произвольный ток срабатывания, я бы советовал выставить 1/5.

Светодиод индикации ограничения тока работает несколько по другому, он светит когда происходит ограничение тока, т.е. когда ток при установленном напряжении стремится вырасти больше, чем установлено регулятором. Например выставили ток 1 Ампер и 10 Вольт (условно), подключили нагрузку, которая при 10 Вольт потребляет 0.5 Ампера. На выходе будет 10 Вольт 0.5 Ампера. Затем подключили нагрузку, которая при 10 Вольт будет потреблять 1.5 Ампера, на выходе будет 1 Ампер и 8 Вольт (условно), т.е. плата снизит напряжение до такого значения при котором ток на выходе не будет превышать установленного и при этом засветит светодиод.

Также на плате находится три подстроечных резистора: 1. Регулировка выходного напряжения. 2. Регулировки порога срабатывания индикации окончания заряда. 3. Регулировка порога ограничения выходного тока.

Плата весьма простая, на ней расположена собственно микросхема LM2596, стабилизатор 78L05 и компаратор LM358. LM2596 собственно ШИМ контроллер. 78L05 используется дли питания компаратора и как источник опорного напряжения. LM358 «следит» за током и попутно управляет индикацией

В качестве токового шунта работает дорожка на печатной плате. Такой метод измерения тока не очень хорош, так как ток будет «плавать» в зависимости от температуры платы, но так как для нас стабильность выходного тока не имеет значения, то можно не обращать на это внимание.

Расположение контактов, органов управления и индикации со страницы товара.

Платы с возможностью ограничения выходного тока весьма хорошо подходят для заряда аккумуляторов. А те платы, которые имеют индикацию окончания заряда, позволяют еще и получить некое удобство, позволяющее знать что аккумулятор заряжен. Но есть у всех вышеперечисленных способов один минус, все эти варианты не могут отключить аккумулятор после окончания заряда, т.е. полностью прекратить процесс. Конечно мне скажут, а как же живут аккумуляторы в блоках бесперебойного питания. А вот здесь есть особенность, у некоторых типов аккумуляторов есть понятие — циклический заряд и так называемый Standby, т.е. поддерживающий. Тот же свинцовый аккумулятор в циклическом режиме заряжают до 14.3-15 Вольт, а в дежурном только до 13.8-13.9 Вольта.

Если аккумулятор не отключить, то небольшой ток заряда всегда будет через него течь, и хотя литиевым аккумуляторам в этом плане немного «повезло», ток у них падает очень значительно, но все равно, оставлять их в таком режиме не рекомендуется. Дело в том, что кадмиевые или свинцовые просто начинают разрушаться, нагреваться и все, а с литиевыми возможно возгорание. Да, литиевые аккумуляторы имеют защитный клапан, но лишняя защита никогда не мешает.

Очень часто задают вопрос — а как же плата защиты, ведь она может отключить аккумулятор по завершении заряда. Может и не только может, а и отключит, только сделает это она не при 4.2 Вольта на элемент, а при 4.25-4.35 Вольта, так как функция отключения для нее скорее защитная, а не основная. Потому так делать крайне не рекомендуется.

Собственно потому я придумал простенькую схемку, которая будет отключать аккумулятор по завершению заряда. Принцип работы очень прост (потому имеет некоторые ограничения). Подключили аккумулятор, так как конденсатор С1 разряжен, то через него течет ток, который открывает транзистор, а он подает ток на реле. Реле подключает к зарядному аккумулятор, а дальше реле питается через оптрон, который подключен к выходу индикации заряда платы преобразователя.

Соответственно была разработана небольшая платка, причем в универсальном исполнении.

Ну а дальше все просто и знакомо, печатаем плату на бумаге, переносим на текстолит, травим. Кому интересно, процесс изготовления печатных плат подробно показан в этом обзоре.

Когда я придумывал схему, то старался ее максимально упростить, применив минимум компонентов. 1. Реле — любое с напряжением обмотки 12 Вольт (для вариантов с 3-4 аккумуляторами) и контактами рассчитанными на ток хотя бы 2х от тока заряда. 2. Транзистор — BC846, 847, или известный КТ315, КТ3102, а также аналоги. 3. Диод — любой маломощный диод. 4. Резисторы — любые в диапазоне 15 — 33кОм 5. Конденсатор — 33-47мкФ 25-50 Вольт. 6. Оптрон — PC817, стоит на большинстве плат блоков питания.

Собрал плату.

Плату я сделал универсальной, можно применить вместо реле полевой транзистор, часть компонентов остается та же, что и была до этого. Кроме того такой вариант более универсален, так как подходит для шуруповертов с 3-4-5 аккумуляторами. Но у такой платы есть недостаток. Внутри транзистора есть «паразитный» диод и если оставить аккумулятор подключенным к зарядному устройству, но выключить его из розетки, то аккумулятор будет разряжаться через схему зарядного. В том варианте, что я показал выше, будет похожая проблема, но там ток совсем маленький, около 0.5мА и для полного разряда аккумулятору понадобится около 4000 часов.

Здесь применены немного другие номиналы, хотя по сути важен только номинал резисторов R4 и R5. Номинал R5 должен быть по крайней мере в 2 раза меньше чем у R4.

Подбираем компоненты для будущей платы. К сожалению транзистор скорее всего придется купить, так как в готовых устройствах такие применяются редко, они могут встречаться на материнских платах, но крайне редко.

Плата универсальная, можно применить реле и сделать по предыдущей схеме, а можно применить полевой транзистор.

Теперь блок схема зарядного устройства будет выглядеть следующим образом: Трансформатор, затем диодный мост и конденсатор фильтра, потом плата DC-DC преобразователя, ну и в конце плата отключения. Полярность выводов индикации заряда я не подписывал, так как на разных платах может быть по разному, если что то не работает, то надо просто поменять их местами, тем самым изменив полярность на противоположную.

Переходим собственно к переделке. Первым делом я перерезаю дорожки от выхода диодного моста, клемм подключения аккумулятора и светодиода индикации заряда. Цель — отключить их от остальной схемы, чтобы она не мешала «процессу». Можно конечно просто выпаять все детали кроме диодов моста, будет то же самое, но мне было проще перерезать дорожки.

Затем припаиваем фильтрующий конденсатор. Я припаял его прямо к выводам диодов, но можно поставить отдельный диодный мост, как я показывал выше. Помним, что вывод с полоской — плюс, без полоски — минус. У конденсатора длинный вывод — плюс.

Печатные платы сверху не влазили совсем, постоянно упираясь в верхнюю крышку, потому пришлось разместить их снизу. Здесь конечно было тоже не все так гладко, пришлось выкусить одну стойку и немного подпилить пластмассу, но в любом случае здесь им было куда лучше. по высоте они стали даже с запасом.

Переходим к электрическим соединениям. Для начала припаиваем провода, сначала я хотел применить более толстые, но потом понял что просто с ними не развернусь в тесном корпусе и взял обычные многожильные сечением 0.22мм.кв. К верхней плате припаял провода: 1. Слева — вход питания платы преобразователя, подключается к диодному мосту. 2. Справа — белый с синим — выход платы преобразователя. Если применена плата отключения, то к ней, если нет, то на контакты аккумулятора. 3. Красный с синим — выход индикации процесса заряда, если с платой отключения, то к ней, если нет, то на светодиод индикации. 4. Черный с зеленым — Индикация окончания заряда, если с платой отключения, то на светодиод, если нет, то никуда не подключаем.

К нижней плате припаяны пока только провода к аккумулятору.

Да, совсем забыл, на левой плате виден светодиод. Дело в том, что я совсем забыл и выпаял все светодиоды, которые были на плате, но проблема в том, что если выпаять светодиод индикации ограничения тока, то ток ограничиваться не будет, потому его надо оставить (помечен на плате как CC/CV), будьте внимательны.

В общем соединяем все так, как на показано, фото кликабельно.

Затем клеим на дно корпуса двухсторонний скотч, так как снизу платы не совсем гладкие, то лучше использовать толстый. В общем этот момент каждый делает как удобно, можно приклеить термоклеем, привинтить саморезами, прибить гвоздями :)

Приклеиваем платы, провода прячем. В итоге у нас должны остаться свободными 6 проводов — 2 к батарее, 2 к диодному мосту и 2 к светодиоду.

На желтый провод внимание не обращайте, это частный случай, у меня нашлось только реле на 24 Вольта, потому я его запитал от входа преобразователя. Когда готовите провода, то всегда старайтесь соблюдать цветовую маркировку, красный/белый — плюс, черный/синий — минус.

Подключаем провода к родной плате зарядного. Здесь конечно у каждого будет по своему, но общий принцип думаю понятен. Особенно внимательно надо проверить правильность подключения к клеммам аккумулятора, лучше предварительно проверить тестером, где плюс и минус, впрочем то же самое касается и входа питания.

После всех этих манипуляций обязательно надо проверить и возможно заново установить выходное напряжение платы преобразователя, так как в процессе монтажа можно сбить настройку и получить на выходе не 12.6 Вольт (напряжение трех литиевых аккумуляторов), а к примеру 12.79. Также можно подкорректировать и ток заряда.

Так как настройка порога срабатывания индикации окончания заряда не очень удобна, то я рекомендую купить плату с двумя подстроечными резисторами, это проще. Если купили плату с тремя подстроечными резисторами, то для настройки надо подключить к выходу нагрузку примерно соответствующую 1/10 — 1/5 от установленного тока заряда. Т.е. если ток заряда 1.5 Ампера и напряжение 12 Вольт, то это может быть резистор номиналом 51-100 Ом мощностью около 1-2 Ватт.

Настроили, перед сборкой проверяем. Если сделали все правильно, то при подключении аккумулятора должно сработать реле и включиться заряд. В моем случае светодиод индикации при этом погасает, а включается когда заряд окончен. Если хотите сделать наоборот, то можно включить этот светодиод последовательно с входом оптрона, тогда светодиод будет светить пока идет заряд.

Так как в заголовке обзора все таки указана плата, а обзор о переделке зарядного, то я решил проверить и саму плату. Через пол часа работы при токе заряда 1 Ампер температура микросхемы была около 60 градусов, потому я могу сказать, что данную плату можно использовать до тока 1.5 Ампера. Впрочем это я подозревал с самого начала, при токе в 3 Ампера плата скорее всего выйдет из строя из-за перегрева. Максимальный ток при котором плату еще можно относительно безопасно использовать — 2 Ампера, но так как плата находится в корпусе и охлаждение не очень хорошее, то я рекомендую 1.5 Ампера.

Все, скручиваем корпус и ставим на полный прогон. Мне правда пришлось перед этим разрядить аккумулятор, так как я его зарядил в процессе подготовки прошлой части. Если к зарядному подключается заряженный аккумулятор, то на 1.5-2 секунды срабатывает реле, потом опять отключается, так как ток низкий и блокировка не происходит.

Так, а теперь о хорошем и не очень. Хорошее — переделка удалась, заряд идет, плата отключает аккумулятор, в общем просто, удобно и практично. Плохое — Если в процессе заряда отключить питания зарядного, а потом опять включить, то заряд автоматически не включится. Но есть куда большая проблема. В процессе подготовки я использовал плату из предыдущего обзора, но там же я писал, что плата без контроллера, потому полностью блокироваться не умеет. Но более «умные» платы в критической ситуации полностью отключают выход, а так как он одновременно является и входом то при подключении к зарядному которое я переделал выше, стартовать оно не будет. Для старта необходимо напряжение, и плате для старта необходимо напряжение :(

Решения данной проблемы несколько. 1. Поставить между входом и выходом платы защиты резистор, через который на клеммы будет попадать ток для старта зарядного, но как поведет себя плата защиты, я не знаю, для проверки ничего нет. 2. Вывести вход для зарядного на отдельную клемму батареи, так часто делается у аккумуляторного инструмента с литиевыми аккумуляторами. Т.е. заряжаем через одни контакты, разряжаем через другие. 3. Не ставить плату отключения вообще. 4. Вместо автоматики поставить кнопку как на этой схеме.

Вверху вариант без платы защиты, внизу просто реле, оптрон и кнопка. Принцип прост, вставили аккумулятор в зарядное, нажали на кнопку, пошел заряд, а мы пошли отдыхать. Как только заряд будет окончен, реле полностью отключит аккумулятор от зарядного.

Обычные зарядные устройства постоянно пытаются подать напряжение на выход если оно ниже определенного значения, но такой вариант доработки неудобен, а с реле не очень то и применим. Но пока думаю, возможно и получится сделать красиво.

Что можно посоветовать по поводу выбора вариантов заряда батарей: 1. Просто применить плату с двумя подстроечными резисторами (она есть в обзоре), просто, вполне корректно, но лучше не забывать что зарядное включено. День-два проблем думаю не будет, но уехать в отпуск и забыть зарядное включенным я бы не рекомендовал. 2. Сделать как в обзоре. Сложно, с ограничениями, но более правильно. 3. Использовать отдельное зарядное, например известный Imax. 4. Если в вашей батарее сборка из двух-трех аккумуляторов, то можно использовать B3. Это довольно просто и удобно, кроме того есть полное описание в этом обзоре от автора Onegin45.

5. Взять блок питания и немного доработать его. Нечто подобное я делал в этом обзоре.

6. Сделать полностью свое зарядное, со всем автоотключениями, корректным зарядом и расширенной индикацией. Самый сложный вариант. Но это тема третьей части обзора, впрочем там же скорее всего будет и переделка блока питания в зарядное.

7. Использовать зарядное устройство типа такого.

Кроме того я часто встречаю вопросы насчет балансировки элементов в батарее. Лично я считаю, что это лишнее, так как качественные и подобранные аккумуляторы разбалансировать не так просто. Если хочется просто и качественно, то куда проще купить плату защиты с функцией балансировки.

Недавно был вопрос, можно ли сделать так, чтобы зарядное умело заряжать и литиевые аккумуляторы и кадмиевые. Да, сделать можно, но лучше не нужно так как кроме разной химии аккумуляторы имеют и разное напряжение. Например сборке из 10 кадмиевых аккумуляторов надо 14.3-15 Вольт, а из трех литиевых — 12.6 Вольта. В связи с этим нужен переключатель, который можно случайно забыть переключить. Универсальный вариант возможен только если количество кадмиевых аккумуляторов кратно трем, 9-12-15, тогда их можно заряжать как литиевые сборки 3-4-5. Но в распространенных батареях инструмента стоят сборки 10 штук.

На этом вроде все, я постарался ответить на некоторые вопросы, которые мне задают в личке. Кроме того, обзор скорее всего будет дополнен ответами на ваши следующие вопросы.

Купленные платы вполне работоспособны, но микросхемы скорее всего поддельные, потому нагружать лучше не более чем на 50-60% от заявленного.

А я пока думаю что надо иметь в правильном зарядном устройстве, которое будет делаться с нуля. Пока из планов — 1. Автостарт заряда при установке аккумулятора 2. Рестарт при пропадании питания. 3. Несколько ступеней индикации процесса заряда 4. Выбор количества аккумуляторов и их типа при помощи джамперов на плате. 5. Микропроцессорное управление

Хотелось бы также узнать, что интересно было бы вам увидеть в третьей части обзора (можно в личку).

Хотел применить специализированную микросхему (вроде даже бесплатный семпл можно заказать), но она работает только в линейном режиме, а это нагрев :((((

Возможно будет полезно, ссылка на архив с трассировками и схемами, но как я выше писал, добавочная плата скорее всего не будет работать с платами, которые полностью отключают аккумуляторы.

Дополнение, такие способы переделки подходят только для батарей до 14.4 Вольта (примерно), так как зарядные устройства под 18 Вольт аккумуляторы выдают напряжение выше 35 Вольт, а платы DC-DC рассчитаны только до 35-40.

mysku.ru

Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта

Так как я довольно часто делал обзоры аккумуляторов, а также упоминал о переделке аккумуляторного инструмента, то в личке меня часто спрашивают о тех или иных нюансах переделок. Спрашивают разные люди и вопросы часто примерно одинаковы, потому я решил сделать небольшой обзор и одновременно ответить на некоторые общие вопросы, связанные с выбором комплектующих и переделкой батарей.

Возможно кому нибудь обзор покажется неполным, так как переделке подверглась только сама батарея, но не волнуйтесь, я планирую сделать вторую часть обзора, где попробую ответить на вопросы по переделке зарядного устройства. А заодно хотелось бы узнать, как считает общественность, что лучше — универсальная плата совмещенная с БП, плата сама по себе, платы DC-DC или другие варианты.

Шуруповерты, да и просто любой другой аккумуляторный инструмент, производится уже довольно много лет. Потому на руках у пользователей накопилась довольно большая масса как старых батарей, так и лежащего иногда мертвым грузом инструмента.Путей решения данной проблемы несколько:1. Просто ремонт батареи, т.е. замена старых элементов на новые.2. Переделка с аккумуляторного питания на сетевое, вплоть до установки БП в аккумуляторный отсек.3. Замена Никель-кадмиевых и Никель-Металл гидридных на Литиевые.

В качестве небольшого отступления, иногда смысла переделывать/ремонтировать просто нет. Например если у вас совсем дешевый шуруповерт, купленный на мегараспродаже за 5 баксов, то вас может несколько удивить, что стоимость переделки выйдет как несколько таких шуруповертов (я утрирую). Потому надо сначала для себя прикинуть плюсы/минусы от переделки и ее целесооразность, иногда проще купить второй инструмент.

Первый вариант наверняка многие уже проходили, как впрочем и я. Он дает результат, хотя в случае фирменного инструмента часто хуже, чем был изначально. По цене выходит немного дешевле, по трудоемкости проще и значительно.

Второй вариант также имеет право на жизнь, особенно если работа происходит дома и неохота тратиться на замену аккумуляторов.

Третий вариант самый трудоемкий, но позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики инструмента. Это и увеличение емкости аккумулятора и отсутствие «эффекта памяти», а иногда и увеличение мощности. Но кроме трудоемкости появляется побочный эффект, литиевые аккумуляторы немного хуже работают на морозе. Хотя при условии, что многие фирмы без проблем производят такой инструмент, то я считаю, что иногда проблема преувеличена, хотя и справедлива.

Батареи имеют разную конструкцию, хотя в общем они имеют много общего, потому я буду рассказывать, а заодно и показывать на примере одного из представителей такой категории, шуруповерта Bosch PSR 12 VE-2. Этот шуруповерт моего товарища, он же и выступил «спонсором» обзора, предоставив для переделки сам шуруповерт, аккумуляторы, плату защиты и расходники.Шуруповерт довольно неплохой, имеется блокировка шпинделя, две скорости, потому переделывать имеет смысл.

Так получилось, что аккумуляторных блоков было даже три, но переделывать будем один, еще один оставлю для другого обзора :)

Кстати, аккумуляторы разные, но оба на 12 Вольт, емкость 1.2Ач, соответственно 14.4 Втч.

Разбираются аккумуляторные блоки по разному, но чаще всего корпус скручен при помощи нескольких саморезов. Хотя мне попадались варианты как на защелках, так и склеенные.

В любом случае внутри вы увидите примерно такую картину. В данном случае сборка из 10 никель-кадмиевых аккумуляторов, причем обычно применяются аккумуляторы одного типоразмера, но вот их укладка может иногда отличаться. На фото один из распространенных вариантов, 9 штук внизу и один в вертикальной части.

Первым делом предстоит выбор аккумуляторов для замены.

В электроинструменте применяются аккумуляторы, рассчитанные на большой разрядный ток.Я не так давно делал обзор разных аккумуляторов, в конце которого привел табличку, которая может помочь в этом вопросе, но если не уверены, то просто найдите документацию по аккумуляторам, которые планируете купить. Благо у фирменных аккумуляторов обычно с этим проблем нет.

Например я рекомендую такие типы:Для мощного электроинструмента — Samsung INR18650-25R, US18650VTC4, Liitokala INR26650-50AДля инструмента средней мощности — LGDBHG21865, LGDBHE41865, Samsung INR18650-30Q

Следует помнить, что часто заявленная емкость аккумулятора обратно пропорциональна максимально отдаваемому току. Т.е. чем на больший ток рассчитан аккумулятор, тем у него меньше емкость. Пример конечно довольно условный, но очень близок к реальности. Например очень емкие аккумуляторы Panasonic NCR18650B для электроинструмента не подходят, так как их максимальный ток всего 6.8 Ампера, шуруповерт же потребляет 15-40 Ампер.

А теперь что нельзя применять:Аккумуляторы показанные на фото ниже, а также всякие Ультрафайр, Мегафайр, а также любые 18650 с заявленной емкостью 100500мАч.Кроме того я категорически не рекомендую применять старые аккумуляторы от батарей ноутбуков. Во первых, они не рассчитаны на такой ток, во вторых, они скорее всего будут иметь большой разброс характеристик. Причем не только по емкости, а и по внутреннему сопротивлению. Лучше примените их где нибудь в другом месте, например в ПоверБанке для заряда вашего смартфона.

Альтернативный вариант, модельные батареи, например для катеров, квадракоптеров, машин и т.п.Применять вполне можно, но я бы предпочел привычные 18650 или 26650 и виду наличия прочного корпуса, а также более реальной замены в будущем. 18650 и 26650 купить легко, а модельные могут убрать из продажи, заменив их батареями другого формфактора.

Но кроме всего прочего следует помнить, что нельзя применять аккумуляторы разной емкости. А вообще желательно использовать аккумуляторы из одной партии купив сразу необходимое количество (в идеале +1 про запас, если все таки попадутся разные). Т.е. если у вас на полке год лежит 2 аккумулятора, а потом вы покупаете к ним пару новых и соединяете последовательно, то это лишний шанс получить проблемы и балансировка здесь уже может не помочь, не говоря о аккумуляторах с изначально разной емкостью.

Для переделки батареи данного шуруповерта были выбраны аккумуляторы LGDBHG21865. Шуруповерт не очень мощный, потому я думаю что проблем быть не должно. Аккумуляторы рассчитаны на длительный разрядный ток в 20 Ампер, при выборе аккумуляторов следует найти в документации на аккумулятор соответствующую строку и посмотреть какой ток там указан.

Литиевые аккумуляторы имеют заметно большую емкость при меньших габаритах, чем кадмиевые. На фото слева сборка 10.8В 3Ач (32Втч), справа родная, 12В 1.2Ач (14.4Втч).

При выборе количества требуемых аккумуляторов для замены следует руководствоваться тем, что условно один литиевый (LiIon, LiPol) заменяет 3 штуки обычных. В 12 Вольт батарее стоит 10 штук, потому обычно их меняют на 3 штуки литиевых. Можно поставить 4 штуки, но инструмент будет работать с перегрузкой и возможны ситуации, когда может пострадать.Если у вас 18 Вольт батарея, то там скорее всего стоит 15 обычных, которые меняются на 5 литиевых, но такой инструмент встречается реже.Или говоря простым языком, 2-3 NiCd = 1 литиевый, 5-6-7 NiCd = 2 литиевых, 8-9-10 NiCd = 3 литиевых, 11-12-13 NiCd = 4 литиевыхи т.д.

Перед сборкой необходимо проверить емкость аккумуляторов, потому как даже в одной партии аккумуляторы могут иметь разброс, причем чем «безроднее» производитель, тем больше будет разброс. Например табличка из одного моего обзора, где я тестировал, а попутно отбирал комплекты аккумуляторов для переделки радиостанций.

После этого следует полностью зарядить все аккумуляторы чтобы уравнять их заряд.

Соединение аккумуляторов.Для соединения аккумуляторов применяют несколько решений:1. Кассеты2. Пайка3. Точечная сварка.

1. Кассета, очень просто и доступно, но категорически не рекомендуется для больших токов, так как имеет высокое сопротивление контакта.2. Пайка. Вполне имеет право на жизнь, я сам так делаю иногда, но данный способ имеет нюансы.Как минимум паять надо уметь. Причем уметь паять правильно, а главное — быстро. Кроме того надо иметь соответствующий паяльник.Пайка происходит следующим образом: Зачищаем место контакта, покрываем это место флюсом (я использую F3), берем залуженный провод (лучше не очень большого сечения, 0.75мм.кв достаточно), набираем на жало паяльника много припоя, прикасаемся к проводу и вместе с ним прижимаем к контакту аккумулятора. Либо прикладываем провод к месту пайки и паяльником с большой каплей припоя прикасаемся к месте между проводом и аккумулятором.Но как я писал выше, способ имеет нюансы, необходим мощный паяльник с массивным жалом. Аккумулятор имеет большую теплоемкость и при легком жале он банально его остудит до такой температуры, что припой «примерзает», иногда вместе с жалом (зависит от паяльника). В итоге вы будете долго пытаться прогреть место контакта и в итоге перегреете аккумулятор.Потому берут старый паяльник с большим медным жалом, желательно хорошо прогретый, тогда прогреваться будет только место пайки и после тепло просто распределится и общая температура будет не очень высокой. Проблемы касаются минусового вывода аккумулятора, с пайкой плюсового обычно сложностей нет, он легче, но тоже сильно перегревать не советую.

В любом случае, если у вас нет опыта пайки, то крайне не рекомендую этот способ.

3. Самый правильный способ — точечная сварка, мгновенно, без перегрева. Но сварочный станок должен быть правильно настроен чтобы не сделать сквозную дыру в дне аккумулятора, потому лучше обратиться к профессионалам. За небольшую денежку на рынке вам сварят вашу батарею.Альтернативный вариант, в некоторых онлайн магазинах предлагается услуга (вернее варианты лотов, с лепестками и без) по привариванию контактных лепестков, это не очень дорого, но гораздо безопаснее пайки.

Данную сборку «сварил» тот же товарищ, который и дал мне шуруповерт для обзора. На фото видно, что между лепестком и корпусом аккумулятора проложен тряпичный изолятор. Это важно, так как без него вы можете перегреть лепесток и он проплавит изоляцию аккумулятора, последствия думаю понятны.

Внимательные читатели наверняка заметили непонятные пластмассовые проставки между аккумуляторами.Данное решение относится к классу — как делать правильно. Инструмент в работе подвержен вибрации и возможна ситуация повреждения изоляции между банками (я такого не встречал, но теоретически). Установка проставок исключает данную ситуацию. Можно не ставить, но так более правильно. Вот только где их купить, не подскажу, но можно поискать на рыках в батарейных киосках.

Затем необходимо вывести провода для подключения к плате защиты и клеммной колодке.Для силовых проводов я использую провод сечением не менее 1.5мм.кв, а для менее нагруженных цепей 0.5мм.кв. Конечно вы спросите, зачем провод 0.5мм.кв если там тока нет и можно применить гораздо более тонкий провод. Провод большего сечения имеет толще изоляцию и обеспечивает большую механическую прочность, т.е. его сложнее повредить. Вы конечно можете использовать любой провод, я лишь показал вариант, который считаю более правильным.В идеале провода сначала залудить с обеих сторон, а свободные концы изолировать, но такое возможно при второй переделке одного и того же аккумулятора, когда длина проводов уже известна. Для первой я обычно беру провода с запасом.

Если присмотреться, то на верхнем фото заметны отверстия в крайних клеммах аккумулятора, это также делается для повышения надежности соединения. Незалуженный провод вставляется в отверстие и запаивается, в таком варианте меньше риск получить плохой контакт.В общем паяем провода, заодно желательно дополнительно изолировать клеммы при помощи термоусадки.

В итоге у нас получится такая сборка. От плюсового контакта отходит два провода, это обусловлено особенностью подключения платы защиты.

Последний шаг в подготовке сборки скорее желателен, чем обязателен. Так как сборка «живая», то необходимо зафиксировать элементы друг относительно друга. Для этого я использую термоусадочную трубку, хотя в данном случае корректнее — трубу. Она довольно тонкая, но весьма прочная, ее цель именно сжать всю конструкцию.

Надеваем термоусадку и при помощи фена усаживаем ее. Привычный вариант с зажигалкой скорее всего не пройдет, так как желательно делать это равномерно.В тоге у нас вполне заводская, на вид, сборка аккумуляторов.

Примеряем собранную сборку в корпусе. Вообще конечно обычно это делают сначала, этот момент я как то упустил, но думаю что это вполне логично :)

Монтаж.

Дальше следует этап установки сборки в батарейный отсек. Тривиальная на первый взгляд операция кроет в себе небольшие подводные камни.Для начала вымываем пыль и грязь из отсека. Я сделал ошибку и протер только нижнюю часть, остальное потом вычищал щеткой и ваткой. Потому проще помыть с мылом и просушить.

Дальше приклеивание сборки. В исходном варианте аккумуляторы просто были зажаты половинками корпуса, но в нашем случае такое редко возможно, потому сборки чаще всего приклеивают.Здесь как и раньше, есть несколько вариантов, рассмотрим их.1. Двухсторонний скотч2. Термоклей3. Силиконовый герметик4. Прибить насквозь 150 гвоздями, а с обратной стороны загнуть. :)

Так как последний вариант больше подходит для любителей экстрима, то распишу более «приземленные».1. Очень просто и удобно, но так как место контакта маленькое, то держит не очень хорошо, а кроме того надо использовать хороший скотч.

2. Вариант хороший, сам иногда пользуюсь (кстати, применяю черный термоклей). Но в данном случае не советовал бы. Дело в том, что термоклей имеет свойство «плыть» при нагреве. Для этого достаточно забыть шуруповерт летом на улице и получить в итоге болтающуюся внутри батарею. Я не скажу что такое будет обязательно, но такое свойство клей имеет, факт. Кроме того, термоклей не очень хорошо липнет к массивным элементам и при нагрузке может просто отвалиться.

3. На мой взгляд самый удобный вариант. Герметик не боится нагрева, не течет со временем и имеет хорошую адгезию к большинству материалов. Кроме того он довольно эластичен и при этом практически не теряет эластичность со временем.

Я использовал санитарный герметик Церезит. На фото может показаться что он еле намазан, это не так, герметика довольно много. Кстати, следует учитывать, что большинство герметиков не клеит к предыдущему слою герметика.Кроме того можно применить похожий монтажный клей в таких же тубах, например «Момент», но силикон мне кажется более подходящим.

В общем наносим герметик, вставляем нашу сборку, прижимаем и оставляем сохнуть.

Плата защиты.

Вот мы и дошли до собственно предмета данного обзора, платы защиты. Заказаны они были еще весной, но посылка потерялась, их потом выслали заново, в итоге они таки пришли.Почему были заказаны именно эти платы я уже не вспомню, но они смирно лежали и ждали своего часа, дождались :)

Данная плата рассчитана на подключение трех аккумуляторов и имеет заявленный рабочий ток 20 Ампер.Только сейчас я обратил внимание, что плата имеет довольно высокий порог срабатывания защиты по превышению напряжения, 4.325 Вольта. Возможно я неправ, но считаю что лучше 4.25-4.27.Также указано, что ток 20 Ампер это максимальный длительный, ток срабатывания при перегрузке составляет 52 Ампера.

Табличка очень похожа на таблички от других плат, потому я выделю отдельные важные пункты.1. Ток балансировки, так как данная плата этого не умеет, то здесь прочерк2. Максимальный длительный ток, для большинства применения надо 20-25 Ампер. На менее мощном инструменте достаточно и 15-20, более мощный потребует 25-35 и более.3. Максимальное напряжение на элементе, при котором плата отключает батарею. Зависит от типа примененных аккумуляторов.4. Минимальное напряжение на элементе при котором плата отключит нагрузку. 2.5 Вольта это довольно мало, лучше выбирать этот параметр таким же, как заявлено в даташите на аккумулятор.5. Ток, при котором срабатывает защита от перегрузки. Не надо стремится к запредельным величинам. Хотя этот ток напрямую связан с максимальным рабочим, потому обычно здесь проблем нет. Даже если сработала защита, то чаще всего достаточно просто отпустить кнопку шуруповерта и потом нажать опять.6. Данный пункт отвечает за автоматический сброс срабатывания защиты.7. Сопротивление ключевых транзисторов, чем меньше, тем лучше.

Внешне к плате претензий нет, качество сборки вполне аккуратное.

Снизу ничего нет, это и к лучшему, не будет проблем с приклеиванием платы :)

О платах защиты я расскажу немного подробнее.Для начала отвечу на вопрос — а можно без платы защиты? Нет.Плата защиты как минимум обеспечивает отключение при перегрузке, это вредно как для аккумуляторов, так и для инструмента. Кроме того плата защищает от перезаряда и переразряда. По сути можно сказать, что переразряд можно почувствовать по падению мощности, но это относится не ко всем инструментам, а кроме того можно попасть в ситуацию, когда один элемент сильно «устал» и напряжение на нем падает очень резко. В таком варианте легко получить переполюсовку, т.е. аккумулятор не просто уйдет в «ноль», а через него будет проходить ток в обратной полярности. Такой эффект получается только при последовательном соединении элементов и он нем почему то часто забывают.Литиевые аккумуляторы довольно опасны и плата защиты для них обязательна!

Платы в основном делятся на два типа (хотя на самом деле их больше), с возможностью балансировки и без.

Объясню, что такое балансировка и зачем она вообще нужна.Сначала вариант «пассивной» балансировки. Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации.По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума.Дальше несколько картинок с этой статьи.

1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость.2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться вше максимального.4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.

Второй вариант балансира, «активный». Он имеет совсем другую реализацию и не подходит для работы с большими токами заряда. Его задача, всегда поддерживать одинаковое напряжение на элементах. Работает он по принципу «перекачки» энергии от аккумулятора с большим напряжением в аккумулятор с меньшим. В одном из своих обзоров я делал такой балансир, кому интересно, могут прочитать чуть более подробно.А в этом обзоре я делал вариант правильной зарядки с активным балансиром и оттуда табличка, по которой можно увидеть процесс балансировки без подключения батареи и платы к зарядному устройству… Да, он медленный, но он протекает всегда, а не только во время заряда.

Мы немного отвлеклись.Плата защиты с балансировкой обычно содержит несколько больших SMD резисторов, количество которых кратно количеству каналов. при 3 каналах это 3 или 6. На них чаще всего написано что то типа — 470, 510, 101 и т.п.Слева плата 4 канала, справа — 3 канала.

Здесь балансира нет, зато есть токоизмерительные шунты в виде SMD резисторов с низким сопротивлением. На них обычно написано R010, R005. Потому плату с балансиром и без отличить можно по внешнему виду.Кстати, платы могут не иметь токоизмерительного шунта. Это не всегда означает, что плата не умеет измерять ток. Просто иногда контроллер умеет использовать в качестве «шунта» полевые транзисторы.

Бывают и отдельно платы балансиров, а также комплекты балансир + плата защиты.Такой вариант вполне имеет право на жизнь, если устраивает по цене, но проводов будет больше.

Попутно я часто встречаю заблуждение насчет возможности использования данных плат как зарядного устройства. Людей обычно сбивает с толку слово Charge в указании лота.Эти платы не умеют управлять зарядом, они только защищают аккумуляторы. Но неграмотность продавцов или кривой перевод делает свое дело и люди продолжают ошибаться.Но существуют и платы «все в одном», правда они не рассчитаны на высокие токи и для электроинструмента не подходят.

На данной плате установлено восемь ключевых транзисторов, а точнее — четыре пары.Применены транзисторы AOD514 и AOD4132 они соответственно имеют сопротивление и максимальный ток — 5.9мОм 46 Ампер и 4мОм 85 Ампер.Слева виден токоизмерительный шунт. Данный вариант более предпочтителен чем SMD резисторы, которые иногда имеют свойство «подгорать» из-за больших импульсных токов.

Транзисторы на платах устанавливают парами не просто так. Дело в том, что мощные полевые транзисторы имеют в своем составе «паразитный» диод и чтобы отключать ток в обе стороны их надо ставить два.В данном случае два транзистора дают общее сопротивление 10мОм (5.9+4) и максимальный ток 46 Ампер (считается по самому слабому). Но так как стоит четыре пары транзисторов, то получается — 2.5мОм и 180 Ампер, что весьма хорошо для такой платы.

Плата не имеет центрального контроллера и собрана по довольно примитивной схемотехнике, канальные мониторы напряжения и дальше схема, сводящая все к управлению полевыми транзисторами. Это просто, но это работает. Хотя наверное сейчас я бы выбрал что нибудь более «продвинутое».Кроме того плата не имеет балансира. Вы спросите, как так, ведь я выше расписывал преимущества балансира.Балансир это хорошо, и я рекомендую покупать платы именно с ним. Но также я считаю, что нормально подобранные аккумуляторы в балансире особо и не нуждаются, от сильного падения он не спасет, а проблем может добавить. Были случаи, когда неисправный балансир высаживал батарею.Кроме того большинство производителей электроинструмента не ставит балансиры в свои батарейные блоки. Правда там действует принцип «запланированного устаревания», потому я все таки больше за балансир, чем против него.

Кроме того на плате есть контакты для подключения термодатчика (а выше на фотографии из другого магазина есть пример такой платы с термодатчиком). Термодатчик это хорошо и в моих планах разобраться как подключить родной термодатчик батареи шуруповерта.Предположительно надо выпаять резистор RT, заменить резистор RY на номинал, соответствующий номиналу нового датчика, а новый датчик припаять к контактам RK.

С платами вроде немного разобрались, переходим к продолжению переделки.

Так как плата в процессе работы может нагреваться (хотя и не сильно), то для защиты аккумуляторов от лишнего тепла я решил сделать прокладку. Кроме того она защитит аккумуляторы в случае разрыва полевых транзисторов и сквозного прогорания платы (такое бывает, но крайне редко, потому скорее теоретически).Я взял обрезок стеклотекстолита и снял фольгу.

Затем при помощи все того же силиконового герметика приклеил прокладку к аккумуляторной сборке, а потом приклеил саму плату.Конструкция конечно страшная, но в данном случае это самое простое и довольно надежное решение.Плата приклеивалась не «на обум», предварительно я прикинул как удобнее ее потом будет подключать.

Схема подключения была на странице магазина, но на самом деле она практически не отличается от схем подключения других плат. Аккумуляторы последовательно, минус к плате, первая средняя точка считая от минуса — В1+, вторая В2+, третья В3+. Но так как аккумуляторов всего три, то В3+ это плюс всей сборки.Второй провод от плюсового вывода идет к нагрузке.Минусовой провод нагрузки (как и зарядного) подключается к отдельному контакту платы.

Дальше подключаем провода. Порядок подключения проводов может быть критичным, я обычно подключаю сначала минус сборки, затем плюс, а уже потом средние точки начиная от минусового вывода (В1, В2 и т.д.).Есть информация, что неправильная последовательность подключения может выжечь контроллер, хотел добавить в обзор, но не нашел ссылок.Кроме того паять надо очень аккуратно, чтобы не замкнуть контакты, иначе будет печальная картина. Пожалуй это один из самых сложных, для новичка, этапов в переделке… Я сначала залуживаю площадки платы, а потом паяю, так легче.

В идеале провода потом также зафиксировать при помощи герметика, чтобы не болтались.

В самом начале я показал блок аккумуляторов, который вынул из батарейного отсека.Сверху виден клеммник, выбрасывать его нельзя, так как он очень важен для переделки. Клеммники бывают разные, но суть у них одна, быстрое соединение с инструментом или зарядным устройством.Сначала, когда я начал переделывать, я решил что резистор здесь задает напряжение заряда (зарядное рассчитано на 7.2-14.4 Вольта), но проверка показала, что зарядное даже не имеет для него соответствующего контакта, как и шуруповерт :(На еще один из контактов выведен терморезистор для контроля температуры батареи, правда это не сильно помогло, один из аккумуляторных блоков имеет явные следы перегрева и деформированной пластмассы.

Но перед подключением следует подумать о фиксации клемника. Изначально его держали аккумуляторы, но так как аккумуляторов уже нет, то придется импровизировать.Для фиксации я измерил внутреннюю ширину выступающей части, а затем вырезал кусочек пластмассы соответствующей ширины. Правда все равно немного прогадал и вырезал чуть меньше, пришлось намотать изоленты :)

Обычно отпаивается оба провода, но в моем случае минусовой провод был достаточной длины и я его не стал убирать, а заменил только плюсовой.Кстати, так как клеммная колодка изготовлена из пластмассы, а сами клеммы довольно массивные, то здесь либо применяем тот же принцип, что и при пайке аккумуляторов, либо просто откусываем старый провод в 7-10мм от конце клеммы и припаиваем новый провод к нему. Второй вариант не хуже, но заметно проще.

1. Припаиваем плюсовой провод сборки к клеммнику. Термоусадка это скорее уже перфекционизм, коротить там особо некуда, но хотелось аккуратно.2. Вставляем клеммник на родное место, забиваем (или очень сильно вдавливаем) пластмассовый фиксатор, который я вырезал выше.

Припаиваем минусовой провод от клемника к плате и покрываем плату защитным лаком. А вот последнее уже не перфекционизм, а вполне полезное дело, так как плата находится под напряжением и может эксплуатироваться в условиях большой влажности. Если не покрывать плату лаком, то возможна коррозия открытых частей дорожек и выводов компонентов.Я использую лак Пластик 70.

На этом с аккумулятором все, ставим обратно пружины, фиксаторы и собираем в кучку.Предварительно лучше перевернуть всю конструкцию и вытрусить то, что могло случайно попасть внутрь, у меня это был обрезок изоляции провода.Заодно можно протереть/смазать механизм фиксации аккумулятора в шуруповерте.

Программа минимум выполнена, аккумулятор работает, но так как родное зарядное еще не переделано, то подключил пока к блоку питания.

Так как в данный обзор скорее всего уже не влезет переделка зарядного (и не только), да и хочется сделать это красиво и правильно, то планируется еще один обзор на эту тему, где я расскажу о возможных доработках, переделке зарядного и вариантах правильного заряда.

Для заряда можно конечно использовать распространенное зарядное устройство типа Imax. Но я считаю такой вариант неудобным. Кроме того, иногда выводят разъем для балансировки аккумуляторов шуруповерта. Вещь конечно полезная, но как по мне, то немного лишняя, а кроме того не всегда безопасная. На мой взгляд достаточно просто один раз подобрать аккумуляторы и дальше просто заряжать без балансировки. Либо купить плату защиты с балансиром, а торчащие разъемы это увеличение шанса их закоротить, поломать, да и это скорее вариант для дома.

Для более реального применения лучше либо переделать родное зарядное, либо полностью заменить его «начинку».Первый вариант технически сложен, так как алгоритм заряда литиевого аккумулятора заметно отличается от кадмиевого, а кроме того некоторые родные зарядные устройства и назвать то так язык не поворачивается, внутри только трансформатор, диодный мост и пяток деталей, никакого контроля в помине нет.Например у Боша еще и «продвинутый» вариант, с контроллером.

В качестве второго варианта можно использовать родной трансформатор зарядного устройства, его диодный мост и кусок печатной платы в качестве клеммной колодки.

Для переделки надо докупить плату типа такой как на фото.Либо любую другую, которая умеет стабилизировать напряжение и ток. Обычно у этих плат как минимум два подстроечных резистора. Но в данном случае даже три, третий регулирует порог включения индикации окончания заряда.

Если по фото, то первый — напряжение, второй — индикация, третий — ток заряда.

В таком варианте подключается плата вместо родной, придется добавить только электролитический конденсатор емкостью 1000-2200мкФ.

Но такое решение имеет и свои минусы. Плата зарядного только отображает завершение процесса заряда, но не отключает аккумулятор. Не то чтобы это совсем плохо-плохо, но ничего хорошего в этом также нет.Для решения данной проблемы можно применить простейшее решение, отключать выход после окончания процесса заряда.Для этого придется добавить четыре детали, реле на 24 Вольта, оптрон PC817, диод и кнопку.Светодиод оптрона включается вместо светодиода отображающего процесс заряда, а транзистор оптрона управляет реле.Но в данном варианте реле не может включиться само, потому параллельно контактам необходима кнопка (как я говорил, решение очень простое). Т.е. вставили аккумулятор, нажали на кнопку, пошел процесс заряда, после окончания заряда реле отключилось и аккумулятор обесточился.Кнопку можно подключить параллельно контактам транзистора оптрона, тогда подойдет и обычная тактовая кнопка. Естественно в обоих случаях нужна кнопка без фиксации.

Оптрон и реле.

Также можно использовать и другие платы, наверняка многие их видели на просторах Али.Первая попроще, регулируется только ток и напряжение, индикация заряда выставлена фиксировано, светодиод погасает когда ток упадет меньше 1/10 от установленного тока заряда (стандартный алгоритм заряда лития).Вторая по сути как первая, но в более «продвинутом» варианте, отображается напряжение аккумулятора и ток его заряда.Обзор первой, и второй.

Кстати, для заряда можно даже использовать плату без стабилизации тока, но придется ее немного доработать, я даже показывал как это сделать.

Все приведенные варианты используют родной трансформатор зарядного устройства, но если его нет, то преобразователь просто надо дополнить блоком питания., например таким.но стоит учитывать, БП должен быть на напряжение выше, чем напряжение окончания заряда аккумулятора, разница нужна примерно 3-5 Вольт или больше. Т.е. в данном случае 15 Вольт БП не подходит, но обычно такие БП имеют регулировки выходного напряжения ±20% и его можно немного поднять. Но можно просто купить БП на 24 Вольта и ничего не регулировать.

Если же у вас в наличии только БП на 12 Вольт, а заряжать надо аккумулятор как в обзоре, то можно использовать универсальный преобразователь, например такой, правда и стоит он дороже.

О доработках.Можно добавить индикацию заряда батареи, например звуковую или звуковую + световую.

Либо измерять напряжение при помощи небольшого вольтметра, а то и вообще поставить гибрид вольтметр + звук.

Но лично мне больше нравятся простые варианты, измерение напряжения с индикацией несколькими светодиодами.

Причем последний вариант я уже делал и описывал схему и изготовление.

Почти такой же вариант применен в одном из моих шуруповертов, а точнее в его батареях.

Краткое видео результата переделки. На видео видно, что в тяжелых случаях происходит срабатывание защиты. Аккумулятор был уже чуть подсажен, потому в режиме трещотки на второй скорости защита срабатывала не всегда. При полностью заряженном аккумуляторе это происходит чаще. Но также видно, что срабатывание защиты происходит корректно, нагрузка, отключение. После этого я отпускаю кнопку, нажимаю опять и шуруповерт работает.

На этом в общих чертах все, по поводу переделки батарей рассказал вроде все, что вспомнил, а по поводу зарядного устройства более подробно расскажу как нибудь в другой раз, так как есть много идей.

Да, чуть не забыл, собственно о предмете обзора, плате защиты.Плата работает, работает отлично, по крайней мере проблем с ней я не обнаружил.При зажатии патрона, установке трещотки на максимум (вроде уровень 5) и второй скорости, плата уходит в защиту с шансом примерно 50/50. Если включить первую скорость, то тока для срабатывания защиты не хватает. В общем вполне нормальное поведение. Можно уменьшить номинал шунта и защита будет срабатывать позже, но я не вижу в этом смысла.

Да, теперь о стоимости переделки. Цена трех аккумуляторов около 15 долларов + 5-8 плата защиты + доллар за всякую мелочевку, итого выходит около 20-25 долларов за одну батарею.Дорого? Я считаю что весьма дорого, потому дешевый инструмент переделывать просто нет смысла. Но в любом случае переделка не так сложна, как кажется на первый взгляд, главное начать.

В обзоре я не писал про аккумуляторы LiFe, по большому счету с ними все абсолютно также, за исключением того, что к ним надо специальные платы, так как напряжение этих аккумуляторов немного ниже, чем у привычных LiIon. Аккумуляторы отличные, надежность с ними будет выше, но емкость батареи — ниже.

Надеюсь, что обзор был полезен, как всегда жду вопросов в комментариях.Естественно возможны варианты, и я тоже могу где то ошибаться, потому вышенаписанное лишь мое видение процесса.

mysku.pro


Смотрите также