Переробка шуруповерта на акумулятори літієві: інструкція. Як переробити шуруповерт на літієві акумулятори Переробка шуруповерта на літієвий акумулятор 12v

Ну а що робити тим, у кого інструмент старий? Та все дуже просто: викинути Ni-Cd банки та замінити їх на Li-Ion популярного формату 18650 (маркування позначає діаметр 18 мм та довжину 65 мм).

Яка потрібна плата і які потрібні елементи для переробки шуруповерту на літій-іон

Отже, ось мій акумулятор на 9,6 і ємністю 1,3 А · год. За максимального рівня заряду він має напругу 10,8 вольт. Літій-іонні елементи мають номінальну напругу 3,6 вольта, максимальну – 4,2. Отже, для заміни старих нікель-кадмієвих елементів на літій-іонні мені знадобляться 3 елементи, їхня робоча напруга буде 10,8 вольт, максимальна – 12,6 вольт. Перевищення номінальної напруги ніяк не зашкодить мотору, він не згорить і за більшої різниці, турбуватися не треба.

Літій-іонні елементи, як це давно відомо, категорично не люблять перезаряд (напруга вище 4,2 В) і надмірний розряд (нижче 2,5 В). При таких перевищення робочого діапазону елемент дуже швидко деградує. Тому літій-іонні елементи завжди працюють у парі з електронною платою (BMS – Battery Management System), що керує елементом та контролює як верхню, так і нижню межу напруги. Це плата захисту, що просто від'єднує банку від електричного ланцюга при виході напруги за межі робочого діапазону. Тому, крім самих елементів, буде потрібна така плата BMS.

Тепер два важливі моменти, з якими я кілька разів невдало експериментував, доки не прийшов до правильного вибору. Це – максимально допустимий робочий струм самих Li-Ion елементів та максимальний робочий струм BMS-плати.

У шуруповерті робочі струми за високого навантаження досягають 10-20 А. Тому й елементи потрібно купувати такі, які здатні віддавати високі струми. Особисто я успішно користуюся 30-амперними елементами 18650 виробництва Sony VTC4 (ємністю 2100 мАг) та 20-амперними Sanyo UR18650NSX (ємністю 2600 мАг). Вони нормально працюють у моїх шуруповертах. А ось, наприклад, китайські TrustFire 2500 мАг і японські світло-зелені Panasonic NCR18650B на 3400 мАг не годяться, вони такі струми не розраховані. Тому не треба гнатися за ємністю елементів - навіть 2100 мАч більш ніж достатньо; головне при виборі - не прорахуватися з максимально допустимим струмом розряду.

І так само, BMS-плата має бути розрахована на високі робочі струми. Я бачив у Youtube, як народ збирає акумулятори на 5-ти або 10-амперних платах – не знаю, особисто у мене такі плати при включенні шуруповерта одразу йшли на захист. На мою думку, це викид грошей. Скажу так, що сама фірма Makita ставить у свої акумулятори 30-амперні плати. Тому я користуюсь 25-амперними BMS, купленими на Аліекспресі. Вони коштують близько 6-7 доларів і шукаються на запит «BMS 25A». Оскільки потрібна плата на складання з 3-х елементів, треба шукати таку плату, в назві якої буде «3S».

Ще один важливий момент: деякі плати на зарядку (позначення «С») і навантаження (позначення «P») можуть мати різні контакти. Наприклад, плата може мати три контакти: "P-", "P+" і "C-", як на рідній макитівській літій-іонній платі. Така плата нам не підійде. Заряджання та розряджання (charge/discharge) повинні здійснюватися через один контакт! Тобто, на платі має бути 2 робочі контакти: просто «плюс» і просто «мінус». Тому що наш старий зарядний пристрій також має лише два контакти.

Загалом, як уже можна було здогадатися, я зі своїми експериментами викинув багато грошей як на неправильні елементи, так і на неправильні плати, зробивши всі помилки, які можна було зробити. Натомість отримав безцінний досвід.

Як розібрати акумулятор шуруповерту

Як розібрати старий акумулятор? Є акумулятори, де половинки корпусу кріпляться гвинтами, але є на клею. Мої акумулятори саме з останніх, і я взагалі довгий час вважав, що їх неможливо розібрати. Виявилося, що можливо, якщо маєш молоток.

Загалом, за допомогою інтенсивних ударів у периметр кромки нижньої частини корпусу (молоток із нейлоновою головкою, акумулятор потрібно тримати у руці на вазі) місце склеювання успішно роз'єднується. Корпус при цьому не пошкоджується, я вже 4 штуки так розібрав.

Частина, що цікавить нас.

Від старої схеми потрібні лише контактні пластини. Вони міцно приварені до двох верхніх елементів точковим зварюванням. Відколупати зварювання можна викруткою або плоскогубцями, але колупати треба максимально акуратно, щоб не зламати пластик.

Все майже готове до подальшої роботи. До речі, штатні термодатчики та розмикачі я залишив, хоча вони вже не особливо актуальні.

Але дуже ймовірно, що наявність цих елементів необхідна для нормальної роботи штатного зарядного пристрою. Тому рекомендую їх зберегти.

Збираємо літієво-іонний аккумулятор

Ось нові елементи Sanyo UR18650NSX (за цим артикулом їх можна знайти на Аліекспрес) ємністю 2600 мАг. Для порівняння, старий акумулятор мав ємність всього 1300 мАг, удвічі менше.

Треба припаяти дроти до елементів. Провід треба брати перетином не менше 0,75 кв.мм, адже струми у нас будуть чималі. Провід з таким перетином нормально працює зі струмами більше 20 А при напрузі 12 В. Паяти літій-іонні банки можна, короткочасний перегрів їм не зашкодить, це перевірено. Але потрібний хороший швидкодіючий флюс. Я користуюсь гліцериновим флюсом ТАГС. Півсекунди - і все готове.

Припаюємо інші кінці проводів до плати згідно зі схемою.

На контактні роз'єми батареї я завжди пускаю ще товстіші дроти по 1,5 кв.мм – тому що місце дозволяє. Перш ніж їх припаювати до контактів у відповідь, на плату надягаю відрізок термозбіжної трубки. Вона потрібна для додаткової ізоляції плати від акумуляторних елементів. В іншому випадку гострі краї паяння можуть легко протерти або проткнути тонку плівку літій-іонного елемента і викликати замикання. Можна і не застосовувати термоусадку, але хоча б щось ізолююче прокласти між платою та елементами необхідно.

Тепер все ізольовано як слід.

Контактну частину можна зміцнити в корпусі акумулятора парою крапель супер-клею.

Акумулятор готовий до збирання.

Добре, коли корпус на гвинтах, але це не мій випадок, тож я просто знову склеюю половинки «Моментом».

Заряджання батареї здійснюється штатним зарядним пристроєм. Щоправда, алгоритм роботи змінюється.

У мене є два зарядні пристрої: DC9710 та DC1414 T. І працюють вони тепер по-іншому, тому я розповім, як саме.

Зарядний пристрій Makita DC9710 та літій-іонна батарея

Раніше заряд акумулятора контролював сам пристрій. При досягненні повного рівня воно зупиняло процес і сигналізувало про завершення заряджання зеленим індикатором. Але зараз контролем рівня та відключенням харчування займається встановлена ​​нами схема BMS. Тому після завершення зарядки червоний світлодіод на зарядному пристрої просто вимкнеться.

Якщо у вас саме такий старий пристрій вам пощастило. Тому що з ним просто. Світиться діод – йде зарядка. Погас – заряджання завершено, акумулятор повністю заряджений.

Зарядний пристрій Makita DC1414 T та літій-іонна батарея

Тут є маленький аспект, який необхідно знати. Це ЗУ новіше і призначене воно для заряджання ширшого діапазону акумуляторів від 7,2 до 14,4 В. Процес зарядки на ньому йде як завжди, горить червоний світлодіод:

А от коли акумулятор (якому у випадку NiMH-елементів належить мати максимальну напругу 10,8 В) досягне 12 вольт (у нас же Li-Ion елементи, у яких максимальна сумарна напруга може становити 12,6 В), заряднику знесе дах. Тому що він не зрозуміє, який саме акумулятор він заряджає: чи 9,6-вольтовий, чи 14,4-вольтовий. І в цей момент Makita DC1414 увійде в режим помилки, по черзі блимаючи червоним і зеленим світлодіодом.

Це нормально! Ваша нова батарея все одно зарядиться - щоправда, не до кінця. Напруга складатиме приблизно 12 вольт.

Тобто якусь частину ємності з цим зарядним пристроєм ви пропустите, але мені здається, це можна пережити.

Разом модернізація акумулятора обійшлася приблизно 1000 рублів. Новий макітовський Makita PA09 коштує вдвічі дорожче. Причому ми в результаті отримали вдвічі більшу ємність, а подальший ремонт (у разі нешвидкого виходу з ладу) полягатиме лише у заміні літій-іонних елементів.

Давно не було огляду переробки шуруповерта на літій:)
Огляд присвячений в основному платі BMS, але будуть посилання і ще деякі дрібниці, задіяні в перекладі мого старого шуруповерта на літієві батареї формату 18650.
Коротко - цю плату можна брати, після невеликого допилювання вона цілком нормально працює в шуруповерті.
ЗИ: багато тексту, картинки без спойлерів.

P.S. Огляд майже ювілейний на сайті – 58000-й, якщо вірити адресному рядку браузера;)

Навіщо все це

Працює у мене вже кілька років куплений у будмазі дешево безіменний двошвидкісний шуруповерт на 14.4 вольта. Точніше, не прямий зовсім безіменний - на ньому проставлена ​​марка цього будмага, але й не якийсь іменитий. На диво живучи, досі не зламався і виконує все, що я від нього вимагаю - і свердління, і закручування-розкручування шурупів, і як намотник трудиться:)


Але його рідні NiMH акумулятори так довго працювати не захотіли. Один із двох комплектних остаточно здохнув рік тому після 3 років експлуатації, другий останнім часом уже не жив, а існував - повної зарядки вистачало на 15-20 хвилин роботи шуруповерта з перервами.
Спочатку я хотів обійтися малими силами і просто замінити старі банки на такі нові. Купив ось ці у цього продавця -
Вони чудово працювали (хоча і трохи гірше за рідних) цілих два або три місяці, після чого здохли швидко і повністю - після повного заряду їх не вистачало навіть на закрутити десяток шурупів. Не рекомендую брати у нього акумулятори – хоча ємність спочатку відповідала обіцяній, довго вони не протягнули.
І я зрозумів, що доведеться таки заморочитися.

Ну і тепер про головне:)

Вибравши на Алі з пропонованих плат BMS, зупинився на огляданій, за її розмірами та параметрами:

• Модель: 548604
• Вимкнення перезаряду при напрузі: 4.28+ 0.05 V (на комірку)
• Відновлення після відключення перезаряду при напрузі: 4.095-4.195V (на комірку)
• Вимкнення перерозряду при напрузі: 2.55±0.08 (на комірку)
• Затримка відключення по перезаряду: 0.1s
• Температурний діапазон: -30-80
• Затримка відключення за КЗ: 100ms
• Затримка відключення перевищення струму: 500 ms
• Струм балансування осередків: 60mA
• Робочий струм: 30A
• Максимальний струм (спрацьовування захисту): 60A
• Робота захисту за КЗ: самовідновлення після відключення навантаження
• Розміри: 45x56mm
• Основні функції: захист від перезаряду, захист від перерозряду, захист від КЗ, захист від перевантаження струмом, балансування.

Начебто все відмінно підходить для задуманого, наївно думав я:) Ні, щоб почитати огляди інших BMS, а головне - коментарі до них… Але ж ми віддаємо перевагу своїм граблам, і тільки наступивши на них, дізнаємося, що авторство на ці граблі вже давним давно і безліч разів описано в інеті:)

Усі компоненти плати розміщені з одного боку:

Друга сторона порожня і вкрита білою маскою:

Частина, що відповідає за балансування при заряді:

Ця частина відповідає за захист осередків від перезаряду/перерозряду і вона відповідає за загальний захист від КЗ:

Мосфети:

Зібрано акуратно, відвертих розлучень флюсу немає, вигляд цілком пристойний. У комплекті йшов хвіст із роз'ємом, був одразу встромлений у плату. Довжина проводів у цьому роз'ємі – близько 20-25 см. На жаль, одразу його не сфотографував.

Що ще замовив саме для цієї ситуації:
Акумулятори
Нікелеві смужки для спайки акумуляторів: (так, знаю, що можна спаяти і проводами, але смужками буде зайнято менше простору і вийде естетичніше:)) Та й спочатку я хотів навіть зібрати контактне зварювання (не тільки для цієї переробки, звичайно), тому і замовив смужки, але ліньки перемогла і довелося паяти.

Вибравши вільний день (точніше, нахабно пославши інші справи подалі), я взявся за переробку. Для початку розібрав батарею з китайськими акумуляторами, що здохли, викинув акумулятори і ретельно заміряв простір усередині. Після чого сів малювати утримувач батарей та плати у 3D-редакторі. Плату теж довелося намалювати (без подробиць), щоб приміряти все в зборі. Вийшло якось так:


За задумом плата кріпиться зверху, однією стороною в пази, друга сторона затискається накладкою, сама плата серединою лежить на площині, що виступає, щоб при її притисканні вона не прогиналася. Сам тримач зроблений такого розміру, щоб щільно сидіти всередині корпусу батареї та не бовтатися там.
Спершу подумував зробити пружинні контакти для акумуляторів, але відмовився від цієї думки. Для великих струмів це не найкращий варіант, тому залишив у тримачі вирізи для нікелевих смужок, якими акумулятори будуть спаяні. Також залишив вертикальні вирізи для проводів, які мають виходити від міжбанкових з'єднань за межі кришки.
Поставив друкуватися на 3D-принтері з ABS і за кілька годин все було готове:)


Прикручування всього навісного я вирішив не довіряти шурупам і вплавив в корпус такі вставні гайки М2.5:


Брав тут -
Відмінна річ для такого застосування! Вплавляється не поспішаючи паяльником. Щоб пластик не набився всередину при вплавленні в глухі отвори, я вкручував в цю гайку болтик відповідної довжини і грів його капелюшок жалом паяльника з великою краплею олова для кращої теплопередачі. Отвори в пластиці під ці гайки залишаються трохи менше (на 0.1-0.2 мм) діаметра зовнішньої гладкої (середньої) частини гайки. Тримаються дуже міцно, можна скільки завгодно вкручувати-викручувати болтики і не особливо соромитися із зусиллям затягування.

Для того щоб мати можливість побаночного контролю і, при необхідності, зарядки із зовнішнім балансуванням, у задній стінці батареї буде стирчати 5-контактний роз'єм, для якого я швидко накидав хустку і виготовив її на верстаті:




У власнику передбачено майданчик для цієї хустки.

Як я вже писав, акумулятори спаював нікелевими смужками. На жаль, цей метод не позбавлений недоліків і один із акумуляторів обурився таким поводженням з ним настільки, що залишив на своїх контактах лише 0.2 вольта. Довелося його випоювати і паяти інший, добре брав їх із запасом. В іншому жодних труднощів не виникло. За допомогою кислоти лудимо контакти акумулятора і нарізані по потрібній довжині нікелеві смужки, потім ретельно протираємо ватою зі спиртом (але можна і з водою) все залужене і навколо нього, і паяємо. Паяльник повинен бути потужним і або вміти дуже швидко реагувати на остигання джала, або просто мати масивне жало, яке не охолоне миттєво при контакті з масивною залізкою.
Дуже важливо: під час паяння та при всіх наступних операціях зі спаяним блоком акумуляторів потрібно уважно стежити за тим, щоб не замкнути будь-які контакти акумуляторів! Крім того, як вказав у коментарях ybxtuj
, дуже бажано паяти їх розрядженими, і я абсолютно згоден з ним, так наслідки будуть легшими якщо все-таки щось замкнеться. КЗ такої батареї, навіть розрядженої, може призвести до великих неприємностей.

До трьох проміжних з'єднань між акумуляторами припаяли дроти - вони підуть на роз'єм плати BMS для контролю за банками та на зовнішній роз'єм. Забігаючи вперед, хочу сказати, що з цими проводами я зробив трохи зайвої роботи - їх можна не вести до роз'єму плати, а припаяти до відповідних контактів B1, B2 та B3. Ці контакти на платі з'єднані з контактами роз'єму.

До речі, я скрізь використовував дроти у силіконовій ізоляції – зовсім не реагують на нагрівання та дуже гнучкі. Купував на Ебе кілька перерізів, але точне посилання вже не пам'ятаю ... Дуже вони мені подобаються, але є і мінус - силіконова ізоляція не дуже міцно механічно і легко ушкоджується гострими предметами.

Приміряв акумулятори та плату у тримачі - все чудово:

Приміряв хустку з роз'ємом, дрімолем випилив у корпусі батареї отвір під роз'єм… і промахнувся по висоті, не з тієї площини взяв розмір. Вийшла пристойна така щілина:
Тепер залишається спаяти все до купи.


Туди ж упав проводи від міжбанкових з'єднань. Хоча, як я вже писав, можна було припаяти їх на відповідні контакти плати BMS, але тут є і незручність - щоб витягнути акумулятори потрібно буде відпоювати від BMS не тільки плюс і мінус, а ще три проводи, а зараз можна просто висмикнути роз'єм.
Небагато повозитися довелося з контактами батареї: у рідному виконанні пластикова деталь (що тримає контакти) усередині ніжки батареї підтискається одним акумулятором, що стоїть прямо під нею, а зараз довелося думати, чим цю деталь зафіксувати, так щоб не намертво. Ось ця деталь:


Зрештою взяв шматок силікону (залишився від заливки якоїсь форми), відрізав від нього приблизно відповідний шматок і вставив у ніжку, підібгавши ту деталь. Заодно цей же шматок силікону притискає тримач із платою, нічого бовтатись не буде.
Про всяк випадок проклав поверх контактів каптонову ізоленту, дроти прихопив кількома соплями краплями термоклею, щоб вони не потрапили між половинками корпусу під час його складання.

Заряджання та балансування

Зарядку я залишив рідну від шуруповерта, вона видає на холостому ходу близько 17 вольт. Правда, зарядка тупа і ніякої стабілізації струму або напруги в ній немає, є тільки таймер, що відключає її приблизно через годину після заряджання. Струм видає близько 1.7А, що хоч і забагато, але допустимо для цих акумуляторів. Але це поки що я не дороблю її до нормальної, зі стабілізацією струму та напруги. Тому що зараз плата відмовляється балансувати одну з осередків, що спочатку мала заряд на 0.2 вольта більше. BMS відключає заряд коли напруга на цьому осередку доходить до 4.3 вольта, відповідно на інших воно залишається в межах 4.1 вольта.
Читав десь твердження, що ця BMS нормально балансує лише із зарядкою CV/CC, коли струм під кінець заряду поступово знижується. Можливо, це так і є, так що попереду на мене чекає модернізація зарядки:)
Розряджати до кінця не пробував, але впевнений, що захист за розрядом спрацює. На Ютубі є ролики з тестами цієї плати, все працює як належить.

А тепер про граблі

Усі банки заряджені до 3.6 вольт, готове до запуску. Вставляю батарею в шуруповерт, натискаю курок і... Упевнений, що не одна людина, знайома з цими граблями, зараз подумав «І хрін стартанув у тебе шуруповерт»:) Абсолютно вірно, шуруповерт трохи смикнувся і все. Відпускаю курок, натискаю знову - те саме. Натискаю плавно – стартує та розганяється, але варто стартанути його трохи порізче – відмова.
«Ось...», подумав я. Китаєць, мабуть, вказав у специфікації китайські ампери. Ну та гаразд, у мене є відмінний товстий ніхромовий дріт, зараз я напаяю її шматок поверх резисторів-шунтів (коштують два по 0.004 Ома в паралель) і настане мені якщо і не щастя, то хоча б якесь поліпшення ситуації. Поліпшення не настало. Навіть коли я взагалі виключив із роботи шунт, просто припаявши мінус батареї після нього. Тобто не те що покращень не настало, а не настало взагалі жодних змін.
І ось тоді я поліз у інет і виявив, що копірайт на ці граблі мені не світить - вони давно вже схожі на інші. Але рішення якось не було видно, крім кардинального - купувати плату, що підходить саме для шуруповертів.

І вирішив я спробувати все ж таки доколупатися до кореня проблеми.

Припущення, що спрацьовує захист від перевантаження при пускових струмах, я відмілив, тому що навіть без шунта нічого не змінювалося.
Але все ж таки подивився осцилографом на саморобному шунті 0.077 ома між акумуляторами і платою - так, ШІМ видно, різкі піки споживання з частотою приблизно 4 кГц, через 10-15 мс після початку піків плата відрубує навантаження. Але ці піки показували менше 15 ампер (виходячи з опору шунта), так що точно справа не в струмовому навантаженні (як виявилося згодом, це не зовсім правильно). Та й керамічне опір 1 Ом не викликало відключення, адже струм теж під 15 ампер.
Був ще варіант короткочасного просідання на банках при пуску, від чого спрацьовує захист від перерозряду і я поліз дивитися, що відбувається на банках. Ну так, там жах твориться - пікова просадка до 2.3 вольта на всіх банках, але вона дуже коротка - менше мілісекунди, тоді як плата обіцяє чекати сотню мілісекунд перед тим, як врубить захист від перерозряду. "Китайці вказали китайські мілісекунди", подумав я і поліз дивитися схему контролю напруги банок. Виявилося, що у ній стоять RC-фільтри, що згладжують різкі зміни (R=100 Om, C=3.3 uF). Після цих фільтрів - вже на вході мікросхем, що контролюють банки, просідання було менше - всього до 2.8 вольт. До речі, ось даташит на мікросхеми контролю банок на цій платі DW01B -
За даташитом час реакції на перерозряд теж чималий - від 40 до 100 мс, що не вписується в картину. Але добре, припустити більше нічого, тому поміняю я опору в RC-фільтрах зі 100 Ом на 1 ком. Це кардинально покращило картину на вході мікросхем, просідання менше 3.2 вольт там більше не було. Але анітрохи не змінила поведінку шуруповерта - трохи різкіший старт - і затик.
«Підемо простим логічним ходом» ©. Відрубувати навантаження можуть лише ці мікросхеми DW01B, які контролюють усі параметри розряду. І я переглянув осцилографом керуючі виходи всіх чотирьох мікросхем. Усі чотири мікросхеми жодних спроб відключити навантаження при старті шуруповерта не роблять. А з затворів мосфетів напруга, що управляє, зникає. Або містика чи китайці щось накрутили у простій схемі, яка має бути між мікросхемами та мосфетами.
І почав я реверс-інжиніринг цієї частини плати. З матюками і бігаючи від мікроскопа до комп'ютера.

Ось що намалювалося у результаті:


У зеленому прямокутнику – це самі акумулятори. У синьому – ключі з виходів мікросхем захисту, теж нічого цікавого, у нормальній ситуації їх виходи на R2, R10 просто «висять у повітрі». Найцікавіша частина - у червоному квадраті, ось тут, як виявилося, собака і порився. Мосфети я намалював по одному для спрощення, лівий відповідає за розряд у навантаження, правий за заряд.
Наскільки я зрозумів причина відключення в резисторі R6. Через нього організовано «залізний» захист від струмового навантаження за рахунок падіння напруги на самому мосфеті. Причому цей захист працює як тригер - варто напрузі на базі VT1 почати підвищуватися, як він починає знижувати напругу на затворі VT4, від чого той починає знижувати провідність, на ньому підвищується падіння напруги, що призводить до ще більшого збільшення напруги на базі VT1 і пішов лавиноподібний процес, що призводить до повного відкриття VT1 і, відповідно, закриття VT4. Чому це відбувається при пуску шуруповерта, коли піки струму не досягають і 15А, тоді як постійне навантаження 15А працює - я не знаю. Можливо тут грає роль ємність елементів схеми чи індуктивність навантаження.
Для перевірки я спочатку зробив симуляцію цієї частини схеми:


І ось що отримав за результатами її роботи:


По осі X - час у мілісекундах, по Y - напруга у вольтах.
На нижньому графіку - включення навантаження (на цифри Y можна не дивитися, вони умовні, просто вгору - навантаження включена, вниз - вимкнена). Навантаженням є опір 1 Ом.
На верхньому графіку червоним – струм навантаження, синім – напруга на затворі мосфету. Як видно, напруга на затворі (синім) знижується з кожним імпульсом струму навантаження і зрештою падає до нуля, а значить, навантаження відключається. І не відновлюється навіть коли навантаження перестає намагатися щось споживати (після 2 мілісекунд). І хоча тут застосовані інші мосфети з іншими параметрами, картина один на один як у платі BMS – спроба старту та відключення через лічені мілісекунди.
Ну що ж, приймемо це за робочу гіпотезу і озброївшись новими знаннями, спробуємо розгризти цей шматок науки китайця:)
Тут є два варіанти:
1. Поставити невеликий конденсатор паралельно резистору R1, це:


Конденсатор 0.1 мкф, за симуляцією можна і менше, до 1 нф.
Результат симуляції у такому варіанті:


2. Прибрати взагалі резистор R6:


Результат симуляції цього варіанта:

Я спробував обидва варіанти – обидва працюють. У другому варіанті шуруповерт не відключається за жодних обставин - старт, блокування обертання - крутить (або щосили намагається). Але якось не зовсім спокійно жити з відключеним захистом, хоча ще залишається захист від КЗ на мікросхемах.
При першому варіанті шуруповерт впевнено стартує за будь-якого натискання. Домогтися відключення я зміг лише коли стартував його на другій швидкості (підвищена для свердління) із заблокованим патроном. Але і він досить сильно смикає перед відключенням. На першій швидкості я не зміг досягти його відключення. Цей варіант я залишив собі, мене він повністю влаштовує.

На платі є навіть порожні місця для компонентів і одне з них ніби спеціально призначене для цього конденсатора. Розраховане воно під розмір SMD 0603, сюди я впаяв 0.1 мкф (обвів його червоним):

ПІДСУМК

Плата цілком виправдала очікування, хоч і зробила сюрприз:)
Плюси та мінуси розписувати не бачу сенсу, все це в її параметрах, вкажу тільки одну гідність: зовсім незначна доопрацювання перетворює цю плату на повноцінно працюючу з шуруповертами:)

ЗИ: млинець, я шуруповерт переробляв менше часу, ніж писав цей огляд:)
ЗЗИ: можливо мене поправлять у чомусь досвідченіші в силовій та аналоговій схемотехніці товариші, сам я цифровик і аналог сприймаю через пень колоду:)

Планую купити +284 Додати в обране Огляд сподобався +359 +726

Більшість застарілих моделей акумуляторних шуруповертів укомплектовано батареями категорії NiCd. Як відомо, ці акумулятори не виділяються великою потужністю, більше того, вони мають ефект «пам'яті», через який значно зменшується обсяг ємності. Тому багато власників такої техніки беруться за переробку шуруповертів на літієві акумулятори 12В 18650. Процес трудомісткий, але якщо дотримуватися етапів, то результат увінчається успіхом.

Плюси та мінуси модернізації

Перш ніж переробити шуруповерт на літієві акумулятори 18650, необхідно розібратися, що майстер отримає в результаті. Переваги даних маніпуляцій полягають у наступному:

• багаторазове збільшення часу функціонування шуруповерта;
• підвищення швидкості заряду батареї – для повноцінного набору енергії для літієвих батарей необхідно орієнтовно 1 годину;
• збільшення потужності струму заряду до показника 1-2;
• зниження витрат на регулярну купівлю нових NiCd акумуляторів у зв'язку з недостатнім експлуатаційним терміном;
• повна відсутність у літієвих акумуляторів ефекту пам'яті.

Також перед тим, як переробити акумулятор своїми руками під сучаснішу технологію, слід знати про негативні наслідки:

• потрібне обов'язкове підключення контролера для визначення рівня заряду, оскільки прилад не можна заряджати більше 4,2 і розряджати менше 2,7;
• літій іонний акумулятори для шуруповертів серії Li-lon втрачають свої можливості при експлуатації в знижених температурних умовах;
• при переробці шуруповерта на літієву батарею можуть виникнути труднощі з адаптацією ЗУ від NiCd, тут доведеться використовувати універсальний пристрій.

Підготовчі моменти

Насамперед слід визначити максимальний показник величини напруги. Для цього потрібно розрахувати кількість елементів. Для трьох деталей найбільш прийнятним значенням є 12 Вольт, для 4-х – 16 Ст.

Візьміть за основу акумулятор на шуруповерт з максимальною напругою 14,4 В. У цьому випадку рекомендується використовувати 4 елементи. Таким чином не тільки зрівняється відмінність у вольтах, а й підвищиться показник ємності. Виходить, що шуруповерти на літієвому акумуляторі можна буде набагато довше працювати.

Що стосується типу батарейок, то фахівці рекомендують надати перевагу 18650 серії, вона є найбільш оптимальним варіантом. Далі слід розібратися з ємністю та розрядним струмом. При нормалізованому функціонуванні приладу споживаний рівень струму варіюється в межах 5-10 ам. Але якщо відбувається непередбачений різкий спуск, то значення зростає до 25 ам. Щоб не нашкодити батареї під час такого перепаду, рекомендується підбирати елементи з підвищеним значенням розрядного струму, наприклад до 30 Ам.

Замість чотирьох літій іонних банок можна застосовувати вісім. Але для цього необхідно скріпити паралельно по 2 елементи. Далі з'єднувальні пари потрібно послідовно приєднати. Тут важливо враховувати, що не всі корпуси АКБ здатні вмістити одночасно 8 деталей.

Контролер потрібно підбирати за показником номінального напруги, і навіть з урахуванням струму розряду. Ці значення повинні відповідати. Точніше, напруга повністю збігатиметься як для батарейки, так і для контролера, але тільки робочий струм розряду повинен бути в 2 рази менше граничного.

На прикладі, це виглядає таким чином - контролюючий пристрій зарядки-розрядження розраховується на 13-14 Ам, при цьому захисна функція включиться при різкому підвищенні струму до 30 Ам.

Ще при переробці шуруповерта на літій необхідно враховувати розміри захисної плати, оскільки вона має повністю уміститися в корпус обладнання. У протилежному випадку необхідно застосовувати фантазію збільшення корпусної частини. Залишати відкритою цю деталь категорично не рекомендується.

Покрокова інструкція

Після того, як всі елементи та інструменти для заміни акумуляторів у шуруповерті підготовлені, можна приступати до збору. Як приклад, була розібрана переробка 12 вольтового обладнання на Li-lon батарейку, всередині якого було 12 NiCd акумуляторних банок по 1,2 Ст.

1. Насамперед потрібно демонтувати корпус і дістати з нього вбудований акумулятор. Для цього потрібні кусачки, оскільки сам роз'єм має залишитися на своєму місці.
2. Візьміть контролерний прилад та термопару. Ці елементи необхідно встановити в область, де був термодатчик. До речі, якщо ця деталь ще не витягнута, її слід забрати. Також потрібно пам'ятати, що потрібно підбирати всі деталі таким чином, щоб вони змогли поміститися в корпус інструменту.

1. Після цього у строгій послідовності спаяйте всі підготовлені деталі. За обраною схемою до плати припаяйте контролер. Тут головне не забути приєднати балансувальні точки. Для цього на схемі є спеціальний роз'єм та проводка.
2. Завершальним етапом вважається підключення виведення на полюс та мінус.
3. Основну частину роботи виконано, тепер залишається все акуратно укомплектувати в корпус нічого не пошкодивши.

Якщо в комплекті було штатне ЗП, то з ними не виникне проблем. Такі пристрої цілком підходять для акумуляторних літієвих блоків. Ще весь заряд надходитиме через контролер, що повністю виключає ймовірність перегріву батареї від стрибків напруги.

Багато хто запитує, чи можна зробити зарядку, яка заряджатиме два типи акумуляторів? Схеми на такі прилади існують, і вони робітники, але використовувати подібне ЗУ не рекомендується через напругу акумуляторних блоків.

Нові акумуляторні блоки над ринком продаються загалом близько 2000-3000 рублів. А витрати на модернізацію нікель-кадмієвих у літій-іонні не перевищують 1000 рублів. Тому переробка повністю виправдана.

ВІДЕО: Як пересадити шуруповерт на літієві акумулятори (зварювання акумуляторів у батарею)

Переваги акумуляторних електроінструментів очевидні, обговорювати це питання немає сенсу. До негативних факторів можна віднести деякі незручності, пов'язані з необхідністю заряджати батареї, а також високу вартість елементів живлення (йдеться про якісні енергозборки).

Якщо із зарядкою доводиться миритися, то другу проблему виробники вирішують не найкращим для споживача способом. Більшість шуруповертів у доступному ціновому діапазоні оснащені нікель-кадмієвими акумуляторами (Ni-Ca), експлуатаційні властивості яких бажають кращого.

У корпусі батареї розміщено 10-12 з'єднаних між собою пальчикових Ni-Ca акумуляторів (типова напруга – 14 вольт). Такі елементи мають обмежений термін служби і досить низьку ємність, яка поступово втрачається при експлуатації. У результаті через 2-3 роки час утримання заряду може знизитися в 3-5 разів. Доводиться регулярно міняти зіпсовані «бочки», або взагалі купувати новий блок АКБ.

Оптимальний варіант з погляду ціна-якість – літієві акумулятори серії 18650. Конструктивно вони виглядають як звичайні пальчикові батареї, розмір на 25% більший за формат АА.

Параметри типового Li-ion акумулятора:

• напруга 3,6-3,7 В
• ємність від 800 до 4500 mAh
• струм віддачі – близько 35А

Оптимальна ємність 2500 mAh, надто високі значення не відповідають дійсності, і спричиняють невиправдане завищення вартості. Акумулятор на 2500 mAh більш-менш пристойного виробника (наприклад, LG) можна купити за 300-600 рублів.

Як розрахувати параметри нової батареї

1. Споживаний струм шуруповерт зазвичай не перевищує 10-15 ампер. Відповідно, типового струму віддачі (розряду) Li-ion акумулятора (30-35А) вистачить із запасом.
2. Напруга живлення розраховується за старою Ni-Ca батареєю. Зазвичай блок складається з 12 акумуляторів по 1,2 вольта, тобто загальний показник 14,4 В. Акумулятори літієві не можна розряджати до напруги нижче 2,74 вольта. Робоча напруга 3,0-3,5, тобто для заміни необхідно з'єднати послідовно 4 акумулятора 18650.

Отриманої робочої напруги від 12 до 14 В більш ніж достатньо. Навіть відносно нові штатні Ni-Ca батареї рідко видають більше 12 вольт.

Якщо дозволяє об'єм, можна паралельно з'єднати 2 послідовні зборки по 4 акумулятори, збільшивши ємність батареї вдвічі. При цьому, взаємне розташування може бути будь-яким – за формою корпусу. Головне – забезпечити надійне з'єднання дротів.

1. Крім того, бажано розмістити в загальний корпус зарядний пристрій. Тоді вам не доведеться щоразу виймати акумулятори з корпусу.

Зарядний пристрій – варіанти виготовлення

Оптимальна конструкція - "все в одному". Тобто, в корпусі батареї розміщено і акумулятори, і зарядний пристрій із входом 220 вольт. Ви просто підключаєте мережевий кабель, і робите зарядку.

Є й інший варіант – зарядний пристрій винесено в окремий корпус для економії місця (це дозволяє помістити більше акумуляторів в корпус батареї).

Більшість зарядних пристроїв (ми говоримо про фабричні плати, які можна придбати в магазинах радіотоварів, або на тому ж Aliexpress), розраховані на певну кількість Li-ion акумуляторів у збиранні. Ви просто підбираєте підходящий варіант.

Можна зібрати таку схему самостійно, якщо у вас є навички радіоаматора. У такому разі собівартість ситуації знизиться.

За будь-якого варіанта обов'язково встановлюється пристрій контролю заряду (розряду). Це можуть бути індикаторні світлодіоди або цифрове табло.

Вбудований контроль літієвих акумуляторів

Елементи цього чутливі до перерозряду. Якщо напруга на акумуляторі впаде нижче значення 2,75 - починається деградація, і модуль втрачає ємність. Тому слід стежити за параметрами під час роботи.

Деякі елементи 18650 оснащені вбудованими платами контролю розряду і просто відключають акумулятор при досягненні критичної величини напруги. При купівлі елементів потрібно уточнити цей момент. Якщо батареї не мають захисту, її можна встановити додатково. Такі готові плати також є у продажу.

Схема встановлюється в загальний корпус батареї, і не заважає зарядці акумуляторів.

Варіант із готовим комплектом для вейперів

Акумулятори 18650 популярні у т.зв. вейперів – любителів електронних цигарок. У продажу є готові комплекти, що складаються із зарядного пристрою та Li-ion акумуляторів. Для використання такого набору в шуруповерті доведеться встановити в корпус акумулятора контейнер з контактами, і щоразу виймати модулі для зарядки.

Якщо дозволяють розміри корпусу шуруповерта, і немає бажання возитися зі схемами – це варіант для вас. Зрозуміло, витрати дещо зростуть.

Висновок - переваги та недоліки переробки акумулятора шуруповерта на літієві елементи

Будь-яке доопрацювання має бути економічно виправданим. Якщо ми витрачаємо гроші та час, треба розуміти, яка при цьому вийде користь.

Переваги Li-ion акумуляторів

• Енергоємність літієвих акумуляторів значно більша. Отже, при тих же розмірах і масі, тривалість використання батареї між перезарядами буде вищою.
• Процес заряду відбувається швидше. Значить вимушені простої у роботі на час перезаряджання скорочуються.
• На відміну від нікелевих акумуляторів, літієві не мають так званого ефекту пам'яті. Їх можна заряджати, не чекаючи повної розрядки.

Недоліки заміни акумуляторів з Ni-Ca на Li-ion:

• Насамперед, витратна частина. Загальна вартість ситуації може досягти 2-3 тис. рублів.
• Залежність зовнішньої температури: літієві акумулятори втрачають працездатність при негативних температурах. Отже, взимку, на вулиці, користуватися таким інструментом не можна.
• Нестандартна напруга Li-ion акумуляторів (3,6-3,7) призводить до неточностей при підборі кінцевого значення.
• Акумулятори стандарту 18650 відрізняються від стандартних Ni-Ca «банок». Для розміщення їх у штатному корпусі шуруповерта потрібно вирішувати низку конструктивних проблем.

Для заряджання літієвих акумуляторів не підходить штатний пристрій шуруповерта. Доводиться виготовляти нову схему.

Якщо хтось читав мою попередню писанину, то може пам'ятати, що після того, як дали дуба стандартні акумулятори шуруповерта, а мені терміново потрібно було продовжувати працювати, я спаяв досить потужний перетворювач на 8 А номіналом і до 15 А короткострокового навантаження. З 24 вольт на 15 Ст. Два 7 Ач акумулятора на 12 В з'єднувалися послідовно. У мене шуруповерт на 14.4 ст.

Вдосталь натаскавшись і намучившись весь минулий будівельний сезон, вирішив, що в новому сезоні мені потрібні нормальні акумулятори.

Пошарив в інтернеті, зрозумів маркетингову фішку Bosch щодо моїх рідних акумуляторів. Один новий акумулятор стоїть як новий такий же шуруповерт із двома акумуляторами в наборі. Купувати це гівно за такі гроші не мало сенсу.

Літій-іонних акумуляторів до моєї моделі шуруповерта не було. Нові шуруповерти під Li-ion мали неадекватну вартість. Якась вакханалія розлучення лохів.

Тут мені спало на думку самому переробити шуруповерт на літій. Літійійні банки на 3.7 В, а нам потрібно 15–16 В. З'єднаємо послідовно чотири акуми і отримаємо 16.8 В у повністю зарядженому варіанті (по 4.2 В на банку).

Якщо у вас шуруповерт на 12 В можете послідовно з'єднати три банки.

Банки тобто окремі акумулятори з яких збирається наша батарея в один великий акумулятор я вирішив взяти типу 18650.

Такі зараз модно застосовувати у ліхтариках. Вони зустрічаються у складі ноутбучних акумуляторів.

Це АКБ типу Sony vTC4. Здатний віддати в навантаження (max) аж 30 ампер. Ідеально підходить для нашої мети.

Все б гаразд, але ось літій небезпечна штука, можна і бум зробити якщо перезарядити.

Крім того, наші окремі акумулятори з'єднані послідовно і з часом буде велике розбалансування, тобто. якісь банки перезаряджатимуться, а інші навпаки будуть сильно не заряджені. Тому така батарея швидко вийде з ладу.

На допомогу мені знову прийшли наші друзі китайці. Є така річ називається балансир. Контролює напругу в процесі зарядки на кожній окремій банці і у разі її повної зарядки відключає її, а решта продовжують заряджатися і так поки всі окремі банки в нашому послідовному ланцюжку АКБ не будуть повністю заряджені.

Коштує ця річ у китайців взагалі копійки. Але я взяв у них штуку трохи серйозніше.

Трохи дорожче, але вона того варта. Справа в тому, що у цих акумуляторів немає жодного захисту. Загалом я також замовив контролер акумулятора. Ця штука включає балансир про який йшлося вище, а також цілий набір захистів. Зокрема містить: захист від КЗ, захист від перегріву, захист від перевантаження струмом і т.д.

Контакти плати:

• B+: АКБ + плюс;
• B3: 1-а АКБ-мінус та 2-а АКБ + плюс;
• B2-: 2-а АКБ-мінус та 3-я АКБ + плюс;
• B1-: 3-я АКБ-мінус та 4-а АКБ + плюс;
• B: 4-а АКБ-мінус;
• P+: навантаження/зарядка V+ (до шуруповерта +/або до зарядки +);
• P-: навантаження/заряджання V- (до шуруповерта+/або до зарядки +).

Зібравши все в єдину купу, я спробував шуруповерт у справі і нічого не працює. Що за фігня, невже китайці підсунули мені фуфло, але ні вони були не до чого. Справа виявилася в тому що в процесі складання, я мабуть десь коротнув, загалом це спрацював захист, повністю відключивши акумулятор від навантаження.

Щоб зняти захист (здогадайтеся типу самі, інструкції продавця цього немає) потрібно подати напругу з боку навантаження , тобто. можна просто поставити акумулятор на заряджання. Захист знімається миттєво.

Поклав все в штатний корпус акумулятора, попередньо вийнявши з нього старі нікель-кадмієві банки. Підпаявся до контактних майданчиків. Щоб вони не випадали, залив це діло термоклеєм.

Отриманий акумулятор нормально заряджає штатна зарядка, хоча напруга обмаль (рекомендується 18В), але руки поки до неї не дійшли. Не треба турбуватися про перезарядку. Контролер сам відключатиме банки після їх повної зарядки.

Саморобний Li-ion акумулятор для шуруповертавийшов на 2.1 Ач (2100мАч). Проти штатного місткістю 1.2 Ач. Важить при цьому новий АКБ утричі менше.

Обкатав виріб на розбиранні опалубки перекриттів. Просто супер, результат дуже задоволений. Працює чудово, довго не сідати, потужно тягне.

Зіткнувся з маленьким мінусом. Коли забуваєш виставити зусилля на шуруповерті (режим свердління), особливо коли він підсяде, то при великих навантаженнях двигун, що стопорить, спрацьовує захист. Не знаю добре це чи не дуже. Якщо теж братимете не балансир, а повний контролер, то беріть на струм навантаження побільше, інакше задовбаєте знімати захист. Або шукайте контролер із автозйомом.

Мій контролер на струм навантаження 8 А.

Спочатку я брав другий старий акум із собою, підключаючись до нього знімав захист. Потім зробив кнопку, що перемикає схему в режим роботи безпосередньо без контролера і попутно знімає захист за допомогою напруги самого акумулятора.

• Тобто. можна зняти захист, коротким натисканням кнопки туди сюди (вона з фіксацією).

• Або увімкнути режим обходу і зняти захист.

Якщо хочете, ви можете купити банки на велику ємність, але будьте обережнішими в цьому плані суцільні підробки. Продавець у якого брав і постійно беру, я вже перевірений і у нього заявлена ​​ємність відповідає реальній.

Наостанок ось:

Вдалого складання 🙂