Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые батареи

Технический блог

Если у Вас есть (или завалялся у знакомых) старый шуруповёрт на Ni-Cd и все аккумуляторы сели, да ещё зарядное сломалось (сгорело), закажите на али плату MT3608 за 40р, поищите старое зарядное устройство от сотового телефона (у всех навалом) и старые аккумуляторы от ноутбука (из них нам нужны аккумуляторы Li-Ion 18650).

Сегодня мы будем переделывать старый шуруповёрт с никель-кадмиевых аккумуляторов на литий-ионные, и соответственно его зарядное устройство.

Всё легко переделывается. Начнём с аккумуляторов.

Если шуруповёрт был на 12В, нам будет нужно 4 аккумулятора 18650 (16.8В максимум), если на 14.4В — 5 шт (21В максимум), если на 18В — то 6 шт (25.2В максимум). Запас прочности электродвигателя и других механизмов в шуруповёрте большой, а нам повышение мощности не помешает.

Сначала тестируются аккумуляторы 18650 Li-Ion, если есть из чего выбирать, подбираются с одинаковой ёмкостью. Дорого и точно это можно сделать с помощью прибора BT-C3100 V2.2 или аналогичного. Примерная ёмкость аккумуляторов 18650 из ноутбуков 1800-2200 мАч, иногда нужно делить на 2 ёмкость, написанную на корпусе аккумулятора. А так достаточно зарядить Li-Ion 18650 аккумуляторы до 4.2V в любой подходящей к ним зарядке с ограничением по напряжению, дать одинаковую нагрузку и через одинаковое время замерить на них напряжение. Если упало до одинаковых величин, то нормально. Например, нагружаем полностью заряженный 18650 на лампу 12В от автомобиля, и через минуту меряем, сколько осталось от 4.2В. Если примерно одинаково, аккумуляторы подходят.

Из корпуса сменного аккумулятора выкидываем старые севшие/замкнувшие Ni-Cd аккумуляторы, и запаиваем вместо них Li-Ion на требуемое нам напряжение. У самих аккумуляторов Li-Ion лучше оставить плоские соединители от ноутбука, но, если всё же будете паять к Li-Ion провода, место пайки охлаждайте обдувом, паяйте быстро с флюсом или кислотой, чтобы уменьшить время нагрева поверхностей аккумулятора, во избежание выхода из строя. Провода для пайки берите от старого компьютерного БП, или толще.

Проверяем, как крутит шуруповёрт, обычно это повышение мощности на 20-40% и уменьшение веса сменного аккумулятора.

Теперь переходим к переделке зарядки, особенно, если она сгорела, или её нет. У разных фирм они разные, Bosch, Shturm, Hitachi, всё разное. Из корпуса зарядки можно достать всю начинку, кроме клеммной колодки. По большому счету, нам нужна только клеммная колодка для подключения сменного аккумулятора. Конечно же, в корпусе всё будет лучше. Мне было слишком много тока от тяжелого трансформатора, и он был тяжел, поэтому я нашел ему лучшее применение (в лабораторный БП).

Припаиваем выход зарядного для сотового к плате MT3608 на VIn контакты, плюс, минус. Включаем, подкручиваем резистор до нужного нам напряжения на выходе, это 16.8, 21 или 25.2В соответственно, какой у вас аккумулятор Li-Ion.

MT3608 — это Step Up (повышающий) конвертер напряжения с широтоимпульсной модуляцией, на обычных платах выходной конденсатор нужно перепаять на большой контакт выхода VOut+ и соответственно зачистить землю рядом с ним для припайки конденсатора. Это недоделка китайцев, плата хуже работает с завода..

Делаем ограничение тока заряда, для этого нам нужен резистор 5-15 Ом и самый простой и мелкий диод. Припаиваем провод плюса VOut+ напрямую к клеммной колодке на плюс аккумулятора. А VOut- через резистор в минусовом проводе. С измерительной точки резистора диод (анодом) мы припаяем (катодом с полоской) на сигнал FB микросхемы, это 3-й контакт MT3608, мелко, но он прозванивается на потенциометре с другой стороны платы, куда легче паять.

Подключаем аккумулятор на зарядку и проверяем ток заряда, это будет от 50 мА (15 Ом) до 200 мА (5 Ом). Соответственно ток с сотовой зарядки будет, к примеру 50мА*(21В/5В/КПД) =300мА, а для 200мА*(21В/5В/КПД)=1200мА (может быть слишком большим, не каждая сотовая зарядка это потянет). Проверяем зарядку, если она греется или напряжение с неё проседает с 5В до 2.5В, то следует уменьшить ток, во избежание перегрева.

Вы спросите, почему такой маленький ток зарядки, ведь будет долго заряжаться.. Первый момент, при больших токах заряда, близких к 1.0C (С-ёмкость Li-Ion аккмулятора), время заряда около часа, аккумулятор точно умирает через 1-2 года таких зверств. Второе, даже старые Li-Ion аккумуляторы имеют свойство восстанавливаться при низких токах зарядки (если конечно химия не потекла и не вздулись), и зарядка низким током точно продлит жизнь аккумулятора.

Плюсы: бОльшая ёмкость Li-Ion аккумуляторов, повышенная мощность шуруповёрта, лёгкий вес, бОльшее время службы. Минимум переделок, легкодоступные детали. Если трансформатор в зарядном рабочий, то это бонус (для лабораторного БП).

Минусы: долгое время полного заряда (10-20 часов). Крайне не желательно сажать Li-Ion аккумуляторы ниже 3V на ячейку, то бишь делать полный разряд (когда шуруповёрт крутит значительно слабее), Li-Ion аккумуляторы намного ранее теряют ёмкость на холоде, уже при 0 градусов шуруповёрт мало проработает (Можно одеть перчатку или платок или шарф только на аккумулятор шуруповёрта для непродолжительной работы на холоде, или отогревать только аккумулятор в помещении на отопительной батарее).

Крайне не советую покупать дешевые яркие китайские аккумуляторы в магазинах, их ёмкость значительно меньше заявленной! Уж лучше на али взять NCR18650B Li-Ion 3400 мАч Panasonic (4шт — 1100р), они реальные.

Как-то мне попалась очень слабая китайская зарядка от сотового. Написано 5В, 450мА. Даже при 21V 50 мА, MT3608 перегружало зарядку и напряжение на выходе падало до 2В, зарядка закипала. Что пришлось переделать:

Сначала я сделал ограничение напряжения начала преобразования Uвх для MT3608 (чтобы конвертер не переводил БП зарядного в состояние 2В 2А, когда всё начинало сильно грется и сгорать). На схеме из простых деталей резистор R2 можно заменить подстроечником на 1-10-100кОм (оптимально 10к и R1 10к тогда). Это дало возможность заводится StepUp конвертору только от повышенного входного напряжения, максимальный ток для китайской зарядки был при напряжении 4.3 В, если чуть повысить подстроечником, работа конвертера прекращалась и напряжение подскакивало до 5В.

Ещё захотелось поднять зарядный ток, 21V 80 мА было мало..

Чем выше напряжение на вторичной обмотке высокочастотного трансформатора преобразователя БП зарядки, тем больше мощности можно снять при одинаковом токе (а максимальный ток зависит от сечения провода), но можно дойти до перенасыщения или перегрева трансформатора, и схема БП может уходить в защиту или сгорать..

На выходе в БП зарядки есть оптрон обратной связи и стабилитрон на 3-4 Вольта или резисторы для стабилизации 5.2В. Мне повезло и попалось зарядное в том числе и с защитным стабилитроном на 7.5В, который я запаял вместо измерительного стабилитрона, и получил на выходе зарядного 9В. Выше 10В зарядное для сотового лучше не разгонять, обычно на 11-12 вольтах идёт срыв стабилизации..

В итоге подкрутил ограничение потребления входного напряжения на 8.2 вольта, получил на выходе конвертера 21V 140мА, в итоге 13 часов заряда для моих 1800мАч аккумуляторов 18650 нормально.

Тэги: из подручных деталей, можно везде найти, легкодоступные, легко переделать, простота, проще, когда ничего нет.

Оставляйте комментарии, делитесь опытом, советуйте, у кого что получилось, как лучше переделать.. Если снимите видео по переделке, выложите сюда ссылку..

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы — Ni-Cd на Li-ion

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы — почти все модели шуроповертов старого образца работали на никель-кадмиевых аккумуляторах. Такой тип АКБ относятся к недорогим изделиям, но не обладает достаточной мощностью для шуроповерта, к тому же имеет запоминающий эффект.

Именно это свойство батареи способствует постепенному снижению величины его емкости. По этой причине, большинству обладателей такого инструмента выгодна его переделка на литиевые аккумуляторы 18650 с напряжением 12v. Конечно работа с переделкой не быстрая и требует некоторых затрат, но если все сделать правильно, то конечный результат стоит того.

Положительные и отрицательные стороны переделки

В первую очередь нужно четко представлять, что мы будем иметь в результате модернизации электро инструмента, установив в него Литий-Ионные аккумуляторы.

Основные преимущества Li-Ion аккумуляторов:

• существенно увеличивается время работы шуруповерта от одной зарядки;
• кардинально повышается быстрота зарядки АКБ, чтобы получить полностью заряженную батарею Li-Ion, потребуется примерно один час;
• по меньшей мере в два раза больше удельная емкость по сравнению с Ni-Cd;
• экономия на приобретении новых Никель-Кадмиевых батарей по причине короткого срока их эксплуатации;
• литиевые аккумуляторы не обладают запоминающим эффектом заряда;
• возможность подзарядки по мере необходимости.

Недостатки Li-Ion аккумуляторов:

• теряют эффективные свойства при длительном хранении, то есть возможность старения;
• сложности эксплуатации при отрицательной температуре окружающей среды;
• необходимость применения специально предназначенного для них зарядного устройства;
• высокая цена.

Этапы подготовительных работ

Прежде всего нужно выяснить наибольшее значение напряжение для заряда, делается это путем расчета количества элементов. В случае использования трех емкостей, наиболее эффективным напряжением будет 12v, а для четырех — 16v.

Рассмотрим вариант с шуруповертом рассчитанным на напряжение 14,4v. В этом случае необходимо применить четыре емкости, следовательно, уравнивается разница в вольтах и увеличивается объем емкости. В результате инструмент на Li-Ion аккумуляторе может значительно большее время работать.

В отношении типа элементов, то переделка устройства на литиевые аккумуляторы считается более надежной с использованием батареек формата 18650. На этом этапе нужно определится с объемом емкости и током разрядки. При условии стандартной работы устройства, потребляемый ток находится в диапазоне от 5А до 10А. Однако, в случае неожиданного резкого снижения его величина может достигать 25А. Для того чтоб предохранить батареи от повреждений при появлении таких скачков, следует применять элементы с током разряда 30А.

Элементы формата 18650, имеющие увеличенный ток разряда

Можно скомпоновать литий-ионную аккумуляторную батарею из восьми емкостей, для этого объединяются в параллель по две банки. Теперь эти пары нужно соединить последовательно, главное чтобы восемь емкостей вместились в корпус.

Когда выполняется переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы, то немаловажным фактором является подбор контролера, исходя из рабочего напряжения и тока разряда. Напряжение батарейки должно быть одинаково с напряжением контроллера, однако ток для разрядки относительно максимального, должен быть в два раза ниже.

Для примера, это происходит так — устройство контроля заряд/разряд рассчитывают на ток примерно 14А, наряду с этим функция защиты сработает резком скачке тока до 30А.

Также, в процессе переделки шуруповерта на литий-аккумулятор не забывайте заранее просчитать размер платы защиты. Она обязательно должна свободно помещаться в корпусе, если же не вмещается, то придется увеличить пространство корпуса.

Пошаговое выполнение монтажа

Когда у вас все необходимые компоненты для переделки шуруповерта на литиевые аккумуляторы уже подготовлены, то можно начинать процесс сборки. В этой части статьи мы будем рассматривать реконструкцию шуруповерта рассчитанного на напряжение 12v. В его состав входило двенадцать NiCd аккумуляторных емкостей с напряжением 1,2v каждая. Наша задача заменить их на Li-Ion.

1. Первым делом отделяем корпус аккумулятора и вынимаем установленную там батарею. Для выполнения этой процедуры вам потребуются бокорезы либо кусачки, при этом коннектор должен оставаться в своем гнезде.
2. На этом этапе выполняется установка платы контроллера и термопары. Эти компоненты монтируются на место температурного датчика.

В связи с тем, что емкости не токовые, то для обеспечения их корректной работы было установлено по две банки параллельно.

3. Теперь нужно соединить все пары последовательно. Согласно имеющейся схеме припаяйте к плате контроллер, при этом нужно помнить, что необходимо подключить балансные точки. Для выполнения этого шага схема имеет специальный коннектор и провода.
4. Заключительный шаг предполагает подключение проводов положительного и отрицательного напряжения.

Если в наборе есть оригинальное зарядное устройство, то тогда никаких проблем не должно с ним быть. Приборы такого типа совершенно подходят для Li-Ion АКБ. Прохождение заряда осуществляется через схему контроллера. А это в свою очередь полностью снимает возможность критического нагрева аккумулятора в результате бросков напряжения.

В случае если инструмент был рассчитан на 12v, тогда наиболее подходящей для сборки будет вот эта схема:

Исходя из того, что в продаже новые аккумуляторные батареи стоят в пределах трех тысяч рублей, а затраты на переделку обойдутся где-то в районе 1000 руб. Следовательно, такая модернизация шуруповерта вполне себя оправдывает.

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Переделка Ni-Cd аккумулятора шуруповерта на Li-ion. Колосальная емкость 4400mAh!

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Достоинства аккумуляторных электроинструментов очевидны, обсуждать этот вопрос не имеет смысла. К негативным факторам можно отнести некоторые неудобства, связанные с необходимостью заряжать батареи, а также высокую стоимость элементов питания (речь идет о качественных энергосборках).

Если с зарядкой приходится мириться, то вторую проблему производители решают не самым лучшим для потребителя способом. Большинство шуруповертов в доступном ценовом диапазоне оснащены никель-кадмиевыми аккумуляторами (Ni-Ca), эксплуатационные свойства которых оставляют желать лучшего.

В корпусе батареи размещено 10-12 соединенных между собой пальчиковых Ni-Ca аккумуляторов (типовое напряжение – 14 вольт). Такие элементы имеют ограниченный срок службы, и довольно низкую емкость, которая постепенно теряется при эксплуатации. В результате, через 2-3 года время удержания заряда может снизиться в 3-5 раз. Приходится регулярно менять испорченные «бочонки», или вовсе покупать новый блок АКБ.

Решение вопроса – переход на более совершенные аккумуляторы

Оптимальный вариант с точки зрения цена-качество – литиевые аккумуляторы серии 18650. Конструктивно они выглядят как обычные пальчиковые батарейки, размер на 25% больше формата АА.

Параметры типичного Li-ion аккумулятора:

• напряжение 3,6-3,7 В
• емкость от 800 до 4500 mAh
• ток отдачи – порядка 35А

Оптимальная емкость 2500 mAh, слишком высокие значения не соответствуют действительности, и влекут за собой неоправданное завышение стоимости. Аккумулятор на 2500 mAh более-менее приличного производителя (например, LG) можно купить за 300-600 рублей.

Как рассчитать параметры новой батареи

1. Потребляемый ток шуруповерта обычно не превышает 10-15 ампер. Соответственно, типового тока отдачи (разряда) Li-ion аккумулятора (30-35А) хватит с запасом.
2. Напряжение питания рассчитывается по старой Ni-Ca батарее. Обычно блок состоит из 12 аккумуляторов по 1,2 вольта, то есть общий показатель 14,4 В. Литиевые аккумуляторы нельзя разряжать до напряжения ниже 2,74 вольта. Рабочее напряжение 3,0-3,5 В, то есть для замены необходимо соединить последовательно 4 аккумулятора 18650.

Полученного рабочего напряжения от 12 В до 14 В более чем достаточно. Даже относительно свежие штатные Ni-Ca батареи редко выдают больше 12 вольт.

Если позволяет объем, можно параллельно соединить 2 последовательные сборки по 4 аккумулятора, увеличив емкость батареи вдвое. При этом, взаимное расположение может быть каким угодно – по форме корпуса. Главное – обеспечить надежное соединение проводов.

1. Кроме того, желательно разместить в общий корпус зарядное устройство. Тогда вам не придется каждый раз извлекать аккумуляторы из корпуса.

Зарядное устройство – варианты изготовления

Оптимальная конструкция – «все в одном». То есть, в корпусе батареи размещены и аккумуляторы, и зарядное устройство со входом 220 вольт. Вы просто подключаете сетевой кабель, и производите зарядку.

Есть и другой вариант – зарядное устройство вынесено в отдельный корпус, для экономии места (это позволяет поместить больше аккумуляторов в корпус батареи).

Большинство зарядных устройств (мы говорим о фабричных платах, которые можно приобрести в магазинах радиотоваров, или на том же Aliexpress), рассчитаны на определенное количество Li-ion аккумуляторов в сборке. Вы просто подбираете подходящий вариант.

Можно собрать такую схему самостоятельно, если у вас есть навыки радиолюбителя. В таком случае себестоимость переделки снизится.

При любом варианте обязательно устанавливается устройство контроля заряда (разряда). Это могут быть индикаторные светодиоды, или цифровое табло.

Встроенный контроль литиевых аккумуляторов

Элементы этого типа чувствительны к переразряду. Если напряжение на аккумуляторе упадет ниже значения 2,75 В – начинается деградация, и модуль теряет емкость. Поэтому необходимо следить за параметрами во время работы.

Некоторые элементы 18650 оснащены встроенными платами контроля разряда, и просто отключают аккумулятор при достижении критической величины напряжения. При покупке элементов необходимо уточнить этот момент. Если ваши батареи не имеют защиты – ее можно установить дополнительно. Такие готовые платы также имеются в продаже.

Схема устанавливается в общий корпус батареи, и совершенно не мешает зарядке аккумуляторов.

Вариант с готовым комплектом для вейперов

Аккумуляторы 18650 популярны у т.н. вейперов – любителей электронных сигарет. В продаже имеются готовые комплекты, состоящие из зарядного устройства и Li-ion аккумуляторов. Для использования такого набора в шуруповерте, придется установить в корпус аккумулятора контейнер с контактами, и каждый раз извлекать модули для зарядки.

Если позволяют размеры корпуса шуруповерта, и нет желания возиться со схемами – это вариант для вас. Разумеется, затраты несколько возрастут.

Заключение — преимущества и недостатки переделки аккумулятора шуруповерта на литиевые элементы

Любая доработка должна быть экономически оправданной. Если мы тратим деньги и время, надо понимать, какая при этом получится польза.

Преимущества Li-ion аккумуляторов

• Энергоемкость литиевых аккумуляторов существенно больше. Стало быть, при тех же размерах и массе, продолжительность использования батареи между перезарядами будет выше.
• Процесс заряда происходит быстрее. Значит вынужденные простои в работе на время перезарядки сокращаются.
• В отличие от никелевых аккумуляторов, у литиевых нет так называемого эффекта памяти. Их можно заряжать, не дожидаясь полной разрядки.

Недостатки замены аккумуляторов с Ni-Ca на Li-ion:

• В первую очередь, затратная часть. Общая стоимость переделки может достигнуть 2-3 тыс. рублей.
• Зависимость от внешней температуры: литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Стало быть зимой, на улице, пользоваться таким инструментов нельзя.
• Нестандартное напряжение Li-ion аккумуляторов (3,6-3,7 В) приводит к неточностям при подборе конечного значения.
• Аккумуляторы стандарта 18650 отличаются размерами от стандартных Ni-Ca «банок». Для размещения их в штатном корпусе шуруповерта требуется решать ряд конструктивных проблем.

Для зарядки литиевых аккумуляторов не подходит штатное устройство шуруповерта. Приходится изготавливать новую схему.