Переробити акумуляторний шуруповерт на літієвий акумулятор. Як переробити акумулятор шуруповерта на літій-іонний: покрокова інструкція. Встановлюємо нові банки

Переробка шуруповерта на літієві акумулятори - майже всі моделі Шуроповерти старого зразка працювали на нікель-кадмієвих акумуляторах. Такий тип АКБ відносяться до недорогих виробів, але не володіє достатньою потужністю для Шуроповерти, до того ж має запам'ятовує ефект.

Саме це властивість батареї сприяє поступовому зниженню величини його ємності. З цієї причини, більшості володарів такого інструменту вигідна його переробка на літієві акумулятори 18650 з напругою 12v. Звичайно робота з переробки не швидка і вимагає деяких витрат, але якщо все зробити правильно, то кінцевий результат вартий того.

Позитивні і негативні сторони переробки

В першу чергу потрібно чітко уявляти, що ми будемо мати в результаті модернізації електро інструменту, встановивши в нього Літій-Іонні акумулятори.

Основні переваги Li-Ion акумуляторів:

істотно збільшується час роботи шуруповерта від однієї зарядки;
кардинально підвищується швидкість зарядки АКБ, щоб отримати повністю заряджену батарею Li-Ion, буде потрібно приблизно один час;
щонайменше в два рази більше питома ємність у порівнянні з Ni-Cd;
економія на придбанні нових Нікель-кадмієві батареї через коротке терміну їх експлуатації;
літієві акумулятори не володіють запам'ятовуючим ефектом заряду;
можливість підзарядки в міру необхідності.

Недоліки Li-Ion акумуляторів:

втрачають ефективні властивості при тривалому зберіганні, тобто можливість старіння;
складності експлуатації при мінусовій температурі навколишнього середовища;
необхідність застосування спеціально призначеного для них зарядного пристрою;
висока ціна.

Етапи підготовчих робіт

Перш за все потрібно з'ясувати найбільше значення напруга для заряду, робиться це шляхом розрахунку кількості елементів. У разі використання трьох ємностей, найбільш ефективною напругою буде 12v, а для чотирьох - 16v.

Розглянемо варіант з шуруповертом розрахованим на напругу 14,4v. В цьому випадку необхідно застосувати чотири ємності, отже, зрівнюється різниця в вольтах і збільшується обсяг ємності. В результаті інструмент на Li-Ion акумулятор може значно більший час працювати.

Відносно типу елементів, то модифікування пристрою на літієві акумулятори вважається більш надійною з використанням батарейок формату 18650. На цьому етапі потрібно визначиться з обсягом ємності і струмом розрядки. За умови стандартної роботи пристрою, споживаний струм знаходиться в діапазоні від 5А до 10А. Однак, в разі несподіваного різкого зниження його величина може досягати 25А. Для того щоб уберегти батареї від пошкоджень при появі таких стрибків, слід застосовувати елементи з струмом розряду 30А.

Елементи формату 18650, мають збільшений струм розряду

Можна скомпонувати літій-іонну батарею з восьми ємностей, для цього об'єднуються в паралель по дві банки. Тепер ці пари потрібно з'єднати послідовно, головне щоб вісім ємностей вмістилися в корпус.

коли виконується переробка шуруповерта на літієві акумулятори, То важливим фактором є підбір контролера, виходячи з робочої напруги і струму розряду. Напруга батарейки повинно бути однаково з напругою контролера, проте струм для розрядки щодо максимального, повинен бути в два рази нижче.

Для прикладу, це відбувається так - пристрій контролю заряд / розряд розраховують на ток приблизно 14А, поряд з цим функція захисту спрацює різкий стрибок струму до 30А.

Також, в процесі переробки шуруповерта на літій-акумулятор не забувайте заздалегідь прорахувати розмір плати захисту. Вона обов'язково повинна вільно поміщатися в корпусі, якщо ж не вміщається, то доведеться збільшити простір корпусу.

Покрокове виконання монтажу

Коли у вас всі необхідні компоненти для переробки шуруповерта на літієві акумулятори вже підготовлені, то можна починати процес складання. У цій частині статті ми будемо розглядати реконструкцію шуруповерта розрахованого на напругу 12v. До його складу входило дванадцять NiCd акумуляторних ємностей з напругою 1,2v кожна. Наше завдання замінити їх на Li-Ion.

У зв'язку з тим, що ємності не струмові, то для забезпечення їх коректної роботи було встановлено по дві банки паралельно.

Якщо в наборі є оригінальний зарядний пристрій, то тоді ніяких проблем не повинно з ним бути. Прилади такого типу ідеально підходять для Li-Ion АКБ. Проходження заряду здійснюється через схему контролера. А це в свою чергу повністю знімає можливість критичного нагріву акумулятора в результаті кидків напруги.

Є у мене старий шуруповерт, лежав без діла досить довго, відповідно акумулятори наказали довго жити. І ось недавно він мені потрібен був, кухню збирати. Якщо цікаво як я його оживив переробкою на літій менш ніж за 100 рублів - то ласкаво просимо під кат.

Дриль у мене така - на 18 вольт, 9Н * м

Навскидку мені корячитися три варіанти
1. купити новий недорогий шуруповерт рублів за 1500-2500 - просто, швидко, але це не наш метод, тк стара дриль буде лежати мертвим вантажем, а викинути рука не підніметься,
2. замовити NiCd акумулятори - близько 900-1200р - а сенс, якщо новий можна за 1500р взяти?
3. переробити на літієві, а ось тут бюджет може бути різним. Ознайомившись з питанням на Маська з'ясував, що для переробки на літій в ідеалі потрібно:
- плата 3S, 4S або 5S в залежності від розміру батареї (мені на 18 вольт дрилі треба 5 банок АКБ, відповідно 5S - близько 800р)
- бажано плата балансування (якщо плата захисту без балансира), особливо бажано якщо акумулятор не нові або з різних партій
- самі Li-ion АКБ, бажано струмові, ті розраховані на високі струми роботи - від 350р за штуку, за 5 шт - від 1700р.
За підсумком дорогувато виходить для моєї дешевої старої дрилі (див 1 пункт), тому було вирішено робити свій ультра-бюджетний варіант з блекджек балансуванням.
У мене був старий акумулятор від ноутбука (віддали за так), розібравши який виявив в ньому такі банки Samsung. За винятком 2 банок інші були цілком робочі, зарядив кожну в повер банку

перевірив їх після зарядки на струм КЗ (не більше 1 секунди - це може бути небезпечно, тк банки без захисту).

Як видно, банки цілком живі - короткочасний струм віддачі по КЗ від 10 до 20А.
Накидав таку схему переробки, по ній і буду робити.

Так як акумулятор не струмові для полегшення їх роботи було вирішено ставити по 2 акб в паралель (при робочому струмі наприклад в 10А, струм видається кожним акб буде 10/2 \u003d 5А). Для цього бажано підібрати пари зі схожими характеристиками віддачі по току. Виправляю схему:

В принципі, моя дрель, судячи з характеристик не особливо потужна, тому в принципі можна було б і по одній банці ставити, правда проживуть вони швидше за все менше, але так як батареї у мене були в кількості 10 штук вирішив ставити все 10.
Процес складання не фотографував, в принципі там нічого цікавого, батареї паяти можна до вже привареним пелюсток не боячись що перегреешь.
Так як всі 10 акумуляторів в старий блок не влізли, вийшло трохи колгоспно

ну нічого, беремо синю (яка була) ізоляційну стрічку і ховаємо все зайве -

вже краще)
Як бачите збоку я вивів зарядно-балансування роз'єм, який випаяв з поламаною відеокарти (або материнської плати, не пам'ятаю вже). Так як мені треба 10 контактів, довелося використовувати такий db15, якби акумуляторів менше застосував би ось db9 - їх знайти простіше

Залишилося спаяти зарядний. Як джерела напруги 5 вольт взяв 5 непотрібних зарядок від мобільників, як раз знайшов 5 штук, правда все різні, на різний струм від 600 до 900мА. В ідеалі використовувати однакові, так зарядка б відбувалася приблизно одночасно і можна було б оцінювати які банки долше заряджаються.
Важливо! Робити потрібно точно по схемі використовуючи на кожен контролер заряду свій окремий блок живлення 5-8В, тобто блоки живлення повинні бути гальванічно розв'язані один від одного. Один потужний блок живлення на всі контролери використовувати не можна - буде коротке замикання акумуляторів (у TP4056 загалом по входу і виходу корпус-мінус).
Для зменшення розмірів конструкції вийняв зарядні з корпусів. На тилову сторону приклеїв на двосторонній скотч контролер заряду TP4056 і прибрав конструкцію в окремий корпус

Ось так виглядає при включенні в 220В

Синім світить контролер заряду - індикація про те що навантаження не підключена (або акб заряджені), червоним і зеленим - світлодіоди зарядних від мобільників.
Тепер підключимо акумулятор-

Видно що заряджаються тільки 3 банки (горить червоний діод), а решту 2 - немає (горить синій діод). Це тому що я його недавно заряджав, і розрядилися тільки 3 з 5 акб. Такм чином, видно що при кожній зарядці відбувається балансування всієї батареї - в цьому головний плюс цієї схеми, особливо це важливо при використанні таких поюзати акб від батареї ноутбука.

Для наочності зняв ролик, можливо щось упустив в оповіданні, то дивіться на відое -

Підведемо підсумки.
плюси
1. Дешево - мені треба було купити тільки контролери заряду TP4056, що обійшлося мені в 60 рублів за 5 штук, решта було або дістав безкоштовно. Зараз доставка у цього продавця тільки платна, + ще близько 1 $, можна знайти і дешевше напевно.
2. Балансування акумуляторів при кожній зарядці.

мінуси
1. Немає захисту по струму, тому я не ставлю фіксатор патрона на блокування (значок свердла) тому захист по струму чисто механічна - патрон прощелківается і не блокується при затиску, ток кз не виникає. В принципі даної захисту вважаю досить.
2. Якщо немає старих зарядок від мобільників, то вийде трохи дорожче. Але їх можна і у знайомих розпитати - напевно у багатьох валяються без діла.
3. Ні захисту від переразряда. Ну тут треба дивитися якщо потужність впала - відразу на зарядку! А взагалі це ж літій, тут не треба як на нікелі чекати коли батарея сяде, а краще заряджати при можливості - так батареї і прослужать довше.

Загалом цю схему вважаю що має право на життя, особливо для реанімації таких недорогих і не суперпотужних шуруповертов.
ps в коментах дали 60р з доставкою

Коли я придумував схему, то намагався її максимально спростити, застосувавши мінімум компонентів.
1. Реле - будь з напругою обмотки 12 Вольт (для варіантів з 3-4 акумуляторами) і контактами розрахованими на ток хоча б 2х від струму заряду.
2. Транзистор - BC846, 847, або відомий КТ315, КТ3102, а також аналоги.
3. Діод - будь-який малопотужний діод.
4. Резистори - будь-які в діапазоні 15 - 33кОм
5. Конденсатор - 33-47мкФ 25-50 Вольт.
6. Оптрон - PC817, стоїть на більшості плат блоків живлення.

Зібрав плату.

Тут застосовані трохи інші номінали, хоча по суті важливий тільки номінал резисторів R4 і R5. Номінал R5 повинен бути принаймні в 2 рази менше ніж у R4.

Підбираємо компоненти для майбутньої плати. На жаль транзистор швидше за все доведеться купити, так як в готових пристроях такі застосовуються рідко, вони можуть зустрічатися на материнських платах, але вкрай рідко.

Плата універсальна, можна застосувати реле і зробити за попередньою схемою, а можна застосувати польовий транзистор.

Тепер блок схема зарядного пристрою буде виглядати наступним чином:
Трансформатор, потім діодний міст і конденсатор фільтра, потім плата DC-DC перетворювача, ну і в кінці плата відключення.
Полярність висновків індикації заряду я не підписував, так як на різних платах може бути по різному, якщо щось не працює, то треба просто поміняти їх місцями, тим самим змінивши полярність на протилежну.

Переходимо власне до переробки.
Насамперед я перерізав доріжки від виходу діодного моста, клем підключення акумулятора і світлодіода індикації заряду. Мета - відключити їх від решти схеми, щоб вона не заважала «процесу». Можна звичайно просто випаять всі деталі крім діодів моста, буде те ж саме, але мені було простіше перерізати доріжки.

Потім припаюємо фільтруючий конденсатор. Я припаяв його прямо до висновків діодів, але можна поставити окремий діодний міст, як я показував вище.
Пам'ятаємо, що висновок з смужкою - плюс, без смужки - мінус. У конденсатора довгий висновок - плюс.

Друковані плати зверху не влазив зовсім, постійно впираючись в верхню кришку, тому довелося розмістити їх знизу. Тут звичайно було теж не все так гладко, довелося викусити одну стійку і трохи підпиляти пластмасу, але в будь-якому випадку тут їм було куди краще.
по висоті вони стали навіть з запасом.

Переходимо до електричних з'єднань. Для початку припаюємо дроти, спочатку я хотів застосувати більш товсті, але потім зрозумів що просто з ними не розвернуся в тісному корпусі і взяв звичайні багатожильні перетином 0.22мм.кв.
До верхньої платі припаяв дроти:
1. Зліва - вхід живлення плати перетворювача, підключається до діодному мосту.
2. Праворуч - білий з синім - вихід плати перетворювача. Якщо застосована плата відключення, то до неї, якщо немає, то на контакти акумулятора.
3. Червоний з синім - вихід індикації процесу заряду, якщо з платою відключення, то до неї, якщо немає, то на світлодіод індикації.
4. Чорний з зеленим - Індикація закінчення заряду, якщо з платою відключення, то на світлодіод, якщо немає, то нікуди не підключаємо.

До нижньої плати припаяні поки тільки дроти до акумулятора.

Так, зовсім забув, на лівій платі видно світлодіод. Справа в тому, що я зовсім забув і випаяв все світлодіоди, які були на платі, але проблема в тому, що якщо випаять світлодіод індикації обмеження струму, то струм обмежуватися не буде, тому його треба залишити (позначений на платі як CC / CV) , Будьте уважні.

Загалом з'єднуємо все так, як на показано, фото клікабельно.

Потім клеїмо на дно корпусу двосторонній скотч, так як знизу плати не зовсім гладкі, то краще використовувати товстий. Загалом цей момент кожен робить як зручно, можна приклеїти термоклеем, прикрутити саморізами, прибити цвяхами :)

Приклеюємо плати, дроти ховаємо.
В результаті у нас повинні залишитися вільними 6 проводів - 2 до батареї, 2 до діодному мосту і 2 до світлодіоду.

На жовтий провід уваги не звертайте, це окремий випадок, у мене знайшлося тільки реле на 24 Вольта, тому я його живити від входу перетворювача.
Коли готуєте дроти, то завжди намагайтеся дотримуватися кольорове маркування, червоний / білий - плюс, чорний / синій - мінус.

Підключаємо проводи до рідної платі зарядного. Тут звичайно у кожного буде по своєму, але загальний принцип думаю зрозумілий. Особливо уважно треба перевірити правильність підключення до клем акумулятора, краще попередньо перевірити тестером, де плюс і мінус, втім те ж саме стосується і входу харчування.

Після всіх цих маніпуляцій обов'язково треба перевірити і можливо заново встановити вихідну напругу плати перетворювача, так як в процесі монтажу можна збити настройку і отримати на виході не 12.6 Вольт (напруга трьох літієвих акумуляторів), а наприклад 12.79.
Також можна підкоригувати і струм заряду.

Так як настройка порога спрацьовування індикації закінчення заряду не надто зручна, то я рекомендую купити плату з двома підлаштування резисторами, це простіше. Якщо купили плату з трьома підлаштування резисторами, то для настройки треба підключити до виходу навантаження приблизно відповідну 1/10 - 1/5 від встановленого струму заряду. Тобто якщо струм заряду 1.5 Ампера і напруга 12 Вольт, то це може бути резистор номіналом 51-100 Ом потужністю близько 1-2 Ватт.

Налаштували, перед складанням перевіряємо.
Якщо зробили все правильно, то при підключенні акумулятора повинно спрацювати реле і включитися заряд. У моєму випадку світлодіод індикації при цьому згасає, а включається коли заряд закінчено. Якщо хочете зробити навпаки, то можна включити цей світлодіод послідовно з входом оптрона, тоді світлодіод світитиме поки йде заряд.

Так як в заголовку огляду все таки вказана плата, а огляд про переробку зарядного, то я вирішив перевірити і саму плату. Через пів години роботи при струмі заряду 1 Ампер температура мікросхеми була близько 60 градусів, тому я можу сказати, що дану плату можна використовувати до струму 1.5 Ампера. Втім це я підозрював з самого початку, при струмі в 3 Ампера плата швидше за все вийде з ладу через перегрів. Максимальний струм при якому плату ще можна відносно безпечно використовувати - 2 Ампера, але так як плата знаходиться в корпусі і охолодження не дуже хороше, то я рекомендую 1.5 Ампера.

Все, скручуємо корпус і ставимо на повний прогін. Мені правда довелося перед цим розрядити акумулятор, так як я його зарядив в процесі підготовки минулій частині.
Якщо до зарядного підключається заряджений акумулятор, то на 1.5-2 секунди спрацьовує реле, потім знову відключається, так як струм низький і блокування не відбувається.

Так, а тепер про хороше і не дуже.
Гарне - переробка вдалася, заряд йде, плата відключає акумулятор, в загальному просто, зручно і практично.
Погане - Якщо в процесі заряду відключити харчування зарядного, а потім знову включити, то заряд не ввімкнеться.
Але є куди більша проблема. У процесі підготовки я використовував плату з попереднього огляду, але там же я писав, що плата без контролера, тому повністю блокуватися не вміє. Але більш «розумні» плати в критичній ситуації повністю відключають вихід, а так як він одночасно є і входом то при підключенні до зарядного яке я переробив вище, стартувати воно не буде. Для старту необхідно напруга, і плати для старту необхідна напруга :(

Рішення даної проблеми кілька.
1. Поставити між входом і виходом плати захисту резистор, через який на клеми потраплятиме ток для старту зарядного, але як поведе себе плата захисту, я не знаю, для перевірки нічого немає.
2. Вивести вхід для зарядного на окрему клему батареї, так часто робиться у акумуляторного інструменту з літієвими акумуляторами. Тобто заряджаємо через одні контакти, розряджається через інші.
3. Не ставити плату відключення взагалі.
4. Замість автоматики поставити кнопку як на цій схемі.

Вгорі варіант без плати захисту, внизу просто реле, оптрон і кнопка. Принцип простий, вставили акумулятор в зарядний, натиснули на кнопку, пішов заряд, а ми пішли відпочивати. Як тільки заряд буде закінчено, реле повністю відключить акумулятор від зарядного.

Звичайні зарядні пристрої постійно намагаються подати напругу на вихід якщо воно нижче певного значення, але такий варіант доопрацювання незручний, а з реле не дуже то і застосуємо. Але поки думаю, можливо і вийде зробити красиво.

Що можна порадити з приводу вибору варіантів заряду батарей:
1. Просто застосувати плату з двома підлаштування резисторами (вона є в огляді), просто, цілком коректно, але краще не забувати що зарядний включено. День-два проблем думаю не буде, але виїхати у відпустку і забути зарядний включеним я б не рекомендував.
2. Зробити як в огляді. Складно, з обмеженнями, але більш правильно.
3. Використовувати окремий зарядний, наприклад відомий Imax.
4. Якщо у вашій батареї збірка з двох-трьох акумуляторів, то можна використовувати B3.
Це досить просто і зручно, крім того є повний опис в цьому від автора Onegin45.

5. Взяти блок живлення і трохи доопрацювати його. Щось подібне я робив в цьому.

6. Зробити повністю своє зарядний, з усім автовідключенням, коректним зарядом і розширеної індикацією. Найскладніший варіант. Але це тема третьої частини огляду, втім там же швидше за все буде і переробка блоку живлення в зарядний.

7. Використовувати зарядний пристрій типу такого.

Крім того я часто зустрічаю питання щодо балансування елементів в батареї. Особисто я вважаю, що це зайве, тому що якісні і підібрані акумулятори розбалансувати не так просто. Якщо хочеться просто і якісно, \u200b\u200bто куди простіше купити плату захисту з функцією балансування.

Нещодавно було питання, чи можна зробити так, щоб зарядний вміло заряджати і літієві акумулятори та кадмієві. Так, зробити можна, але краще не треба так як крім різної хімії акумулятори мають і різний напруга. Наприклад збірці з 10 кадмієвих акумуляторів треба 14.3-15 Вольт, а з трьох літієвих - 12.6 Вольта. У зв'язку з цим потрібен перемикач, який можна випадково забути перемкнути. Універсальний варіант можливий тільки якщо кількість кадмієвих акумуляторів кратно трьом, 9-12-15, тоді їх можна заряджати як літієві збірки 3-4-5. Але в поширених батареях інструменту стоять збірки 10 штук.

На цьому начебто все, я постарався відповісти на деякі питання, які мені задають в личку. Крім того, огляд швидше за все буде доповнений відповідями на ваші наступні питання.

Куплені плати цілком працездатні, але мікросхеми швидше за все підроблені, тому навантажувати краще не більше ніж на 50-60% від заявленого.

А я поки думаю що треба мати в правильному зарядному пристрої, яке буде робитися з нуля. Поки з планів -
1. Автостарт заряду при установці акумулятора
2. Рестарт при пропажі живлення.
3. Кілька ступенів індикації процесу заряду
4. Вибір кількості акумуляторів і їх типу за допомогою джамперів на платі.
5. Мікропроцесорне управління

Хотілося б також дізнатися, що цікаво було б вам побачити в третій частині огляду (можна в личку).

Хотів застосувати спеціалізовану мікросхему (на кшталт навіть безкоштовний семпл можна замовити), але вона працює тільки в лінійному режимі, а це нагрівання: ((((

Можливо буде корисно, на архів з трасування і схемами, але як я вище писав, додаткова плата швидше за все не буде працювати з платами, які повністю відключають акумулятори.

Доповнення, такі способи переробки підходять тільки для батарей до 14.4 Вольта (приблизно), так як зарядні пристрої під 18 Вольт акумулятори видають напругу вище 35 Вольт, а плати DC-DC розраховані тільки до 35-40.

Планую купити +221 Додати в обране огляд сподобався +194 +384

Давно не було огляду переробки шуруповерта на літій :)
Огляд присвячений в основному платі BMS, але будуть посилання і ще на деякі дрібниці, задіяні в перекладі мого старого шуруповерта на літієві батареї формату 18650.
Коротко - цю плату брати можна, після невеликого допилювання вона цілком нормально працює в шуруповерт.
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 в строймаге задешево безіменний двошвидкісний шуруповерт на 14.4 вольта. Точніше, не прям зовсім безіменний - на ньому проставлена \u200b\u200bмарка цього Строймаг, але і не якийсь іменитий. На подив живучий, до сих пір не зламався і виконує все, що я від нього вимагаю - і свердління, і закручування-розкручування шурупів, і як намотчик трудиться :)

Але ось його рідні NiMH акумулятори так довго працювати не захотіли. Один з двох комплектних остаточно здох рік тому після 3 років експлуатації, другий останнім часом вже 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 ж нові. Купив ось ці у ось цього продавця -
Вони відмінно працювали (хоча і трохи гірше рідних) цілих два або три місяці, після чого здохли швидко і повністю - після повного заряду їх не вистачало навіть на закриття десяток шурупів. Не рекомендую брати у нього акумулятори - хоча ємність спочатку відповідала обіцяної, довго вони не протягнули.
І я зрозумів, що доведеться все-таки задурити.

Ну і тепер про головне :)

Повибірать на Алі з пропонованих плат BMS, зупинився на оглядається, по її розмірам і параметрам:

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

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

Всі компоненти плати розміщені на одній стороні:

Друга сторона порожня і покрита білою маскою:

Частина, що відповідає за балансування при заряді:

Ця частина відповідає за захист осередків від перезарядження / переразряда і вона ж відповідає за загальну захист від КЗ:

мосфети:

Зібрано акуратно, відвертих розлучень флюсу немає, вид цілком пристойний. У комплекті йшов хвіст з роз'ємом, був відразу застромлять в плату. Довжина проводів в цьому роз'ємі - близько 20-25 см. На жаль, відразу його не сфотографував.

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

Вибравши вільний день (точніше, нахабно пославши все решта справи подалі), я взявся за переробку. Для початку розібрав батарею зі здохлих китайськими акумуляторами, викинув акумулятори та ретельно заміряв простір всередині. Після чого сів малювати держатель батарей і плати в 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 виступаючої площині, щоб при її прижатии вона не прогиналася. Сам власник зроблений такого розміру, щоб щільно сидіти всередині корпусу батареї і не бовтатися там.
Спочатку подумував зробити пружинні контакти для акумуляторів, але відмовився від цієї думки. Для великих струмів це не кращий варіант, тому залишив в тримачі вирізи для нікелевих смужок, якими акумулятори будуть спаяні. Так само залишив вертикальні вирізи для проводів, які повинні виходити від межбаночних з'єднань за межі кришки.
Поставив друкуватися на 3D-принтері з ABS і через кілька годин все було готово :)

Прикручування всього навісного я вирішив не довіряти шурупам і вплав в корпус ось такі вставні гаечки М2.5:

Брав тут -
Відмінна річ для подібного застосування! Вплавляется не поспішаючи паяльником. Щоб пластик не набився всередину при вплавлення 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 гладкою (середньої) частини гайки. Тримаються дуже міцно, можна скільки завгодно вкручувати-викручувати болтики і не особливо соромитися із зусиллям затяжки.

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

У тримачі передбачений майданчик для цієї хустки.

Як я вже писав, акумулятори я споював нікелевими смужками. На жаль, цей метод не позбавлений недоліків і один з акумуляторів обурився таким поводженням з ним настільки, що залишив на своїх контактах тільки 0.2 вольта. Довелося його випоювати і паяти інший, благо брав їх з запасом. В іншому ніяких 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 залуження і навколо нього, і паяем. Паяльник повинен бути потужним і або вміти дуже жваво реагувати на охолодження жала, або просто мати потужне жало, яке не охолоне миттєво при контакті з масивної залізякою.
Дуже важливо: під час пайки і при всіх наступних операціях з спаяним блоком акумуляторів потрібно уважно стежити за тим, щоб не замкнути будь-які контакти акумуляторів! Крім того, як зазначив в коментарі ybxtuj, Дуже бажано паяти їх вбраними, і я абсолютно згоден з ним, так наслідки будуть легше якщо все-таки щось замкнеться. КЗ такої батареї, навіть розрядженою, може привести до великих неприємностей.
До трьох проміжним з'єднанням між акумуляторами припаяв дроти - вони підуть на роз'єм плати BMS для контролю за банками і на зовнішній роз'єм. Забігаючи вперед, хочу сказати, що з цими проводами я виконав трохи зайвої роботи - їх можна не вести до гнізда плати, а припаяти до відповідних контактів B1, B2 і B3. Ці контакти на самій платі з'єднані з контактами роз'єму.

До речі, я всюди використовував дроти в силіконовій ізоляції - абсолютно не реагують на нагрівання і дуже гнучкі. Купував на Ебее декількох перетинів, але точну посилання вже не пам'ятаю ... Дуже вони мені подобаються, але є і мінус - силіконова ізоляція не дуже міцна механічно і легко пошкоджується гострими предметами.

Приміряв акумулятори та плату в тримачі - все чудово:

Приміряв хустці з роз'ємом, дремелем випиляв в корпусі батареї отвір під роз'єм ... і промахнувся по висоті, що не від тієї площини взяв розмір. Вийшла пристойна така щілина:

Тепер залишається спаяти все до купи.
На свою хустці припаяв йде в комплекті хвіст, обрізавши його по потрібній довжині:

Туди ж упаяв дроти від межбаночних 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 отпаивать від BMS не тільки плюс і мінус, але і ще три дроти, а зараз можна просто висмикнути роз'єм.
Трохи повозитися довелося з контактами батареї: в рідному виконанні пластикова деталь (тримає контакти) всередині ніжки батареї поджимается одним акумулятором, що стоять прямо під нею, а зараз довелося думати ніж цю деталь зафіксувати, та так щоб не намертво. Ось ця деталь:

Зрештою взяв шматок силікону (залишився від заливки якоїсь форми), відрізав від нього приблизно відповідний шматок і вставив в ніжку, підібгавши ту деталь. Заодно цей же шматок силікону притискає тримач з платою, нічого бовтатися не буде.
Про всяк випадок проклав поверх контактів каптоновому ізоляційну стрічку, проводи прихопив декількома соплями краплями термоклею, щоб вони не потрапили між половинками корпусу при його складанні.

Зарядка і балансування

Зарядку я залишив рідну від шуруповерта, вона як раз 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 початку заряду. Струм видає близько 1.7А, що хоч і забагато, але допустимо для цих акумуляторів. Але це поки я не дороблю її до нормальної, зі стабілізацією струму і напруги. Тому що зараз плата відмовляється балансувати одну з комірок, що мала спочатку 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 тільки з зарядкою CV / CC, коли струм під кінець заряду поступово знижується. Можливо, це так і є, так що попереду мене чекає модернізація зарядки :)
Розряджати до кінця не пробував, але впевнений, що захист по розряду спрацює. На Ютубі є ролики з тестами цієї плати, все працює як годиться.

А тепер про граблях

Всі банки заряджені до 3.6 вольт, все готово до запуску. Вставляю батарею в шуруповерт, натискаю курок і ... Упевнений, що не одна людина, знайомий з цими граблями, зараз подумав «І хрін стартанул у тебе шуруповерт» :) Абсолютно вірно, шуруповерт злегка сіпнувся і все. Відпускаю курок, натискаю знову - те ж саме. Натискаю плавно - стартує і розганяється, але варто стартанути його трохи порезче - відмова.
«Ось же ...», подумав я. Китаєць, мабуть, вказав в специфікації китайські ампер. Ну да ладно, у мене є відмінна товста нихромовая дріт, зараз я напаяти її шматок поверх резисторів-шунтів (стоять два по 0.004 Ома в паралель) і настане мені якщо й не щастя, то хоча б якесь поліпшення ситуації. Поліпшення не настало. Навіть коли я взагалі виключив з роботи шунт, просто припаявши мінус батареї після нього. Тобто не те що поліпшень не настав, а не настав взагалі ніяких змін.
І ось тоді я поліз в інет і виявив, що копірайт на ці граблі мені не світить - вони давно вже виходжу іншими. Але ось рішення якось не було видно, крім кардинального - купувати плату, яка підходить саме для шуруповертів.

І вирішив я спробувати все ж доковиряться до кореня проблеми.

Припущення що спрацьовує захист від перевантаження при пускових токах я відкинув, так як навіть без шунта нічого не змінювалося.
Але все ж подивився осцилографом на саморобному шунт 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 струмового перевантаження (як виявилося згодом, це не зовсім вірно). Та й керамічне опір 1 Ом не викликало відключення, але ж ток теж під 15 ампер.
Був ще варіант короткочасної просадки на банках при пуску, від чого спрацьовує захист від переразряда і я поліз дивитися що діється на банках. Ну да, там жах коїться - 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 врубав захист від переразряда. «Китайці вказали китайські мілісекунди», подумав я і поліз дивитися схему контролю напруги банок. Виявилося, що в ній стоять RC-фільтри, що згладжують різкі зміни (R \u003d 100 Om, C \u003d 3.3 uF). Після цих фільтрів - вже на вході мікросхем, контролюючих банки, просадка була трохи менше - всього до 2.8 вольт. До речі, ось даташит на мікросхеми контролю банок на цій платі DW01B -
За даташіту час реакції на перерозряду теж чимала - від 40 до 100 мс, що не вписується в картину. Але гаразд, припустити більше нічого, тому поміняю-ка я опору в RC-фільтрах з 100 Ом на 1 кОм. Це кардинально поліпшило картину на вході мікросхем, просадок менше 3.2 вольт там більше не було. Але нітрохи не змінило поведінку шуруповерта - трохи більше різкий старт - і затикаючи.
«Підемо простим логічним ходом» ©. Відрубувати навантаження можуть тільки ці мікросхеми DW01B, які контролюють всі параметри розряду. І я переглянув осциллографом керуючі виходи всіх чотирьох мікросхем. Всі чотири мікросхеми ніяких спроб відключити навантаження при старті шуруповерта не роблять. А з затворів мосфетов керуюча напруга пропадає. Або містика або китайці щось понасправляли в простою схемою, яка повинна бути між мікросхемами і мосфети.
І почав я реверс-інжиніринг цій частині плати. З матюками і бігаючи від мікроскопа до комп'ютера.

Ось що намалювалось в результаті:

У зеленому прямокутнику - це самі акумулятори. У синьому - ключі з виходів мікросхем захисту, теж нічого цікавого, в нормальній ситуації їх виходи на R2, R10 просто «висять в повітрі». Найцікавіша частина - в червоному квадраті, ось тут-то, як виявилося, собака і порився. Мосфети я намалював по одному для спрощення, лівий відповідає за розряд в навантаження, правий за заряд.
Наскільки я зрозумів, причина відключення в резисторі R6. Через нього організована «залізна» захист від струмового перевантаження за рахунок падіння напруги на самому мосфети. 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, який призводить до повного відкриття VT1 і, відповідно, закриття VT4. Чому це відбувається під час пуску шуруповерта, коли піки струму не досягають і 15А, тоді як постійне навантаження в 15А працює - я не знаю. Можливо тут грає роль ємність елементів схеми або індуктивність навантаження.
Для перевірки я спочатку зробив симуляцію цій частині схеми:

І ось що отримав за результатами її роботи:

По осі X - час в мілісекундах, по Y - напруга в вольтах.
На нижньому графіку - включення навантаження (на цифри по 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 мосфети. Як видно, напруга на затворі (синім) знижується з кожним імпульсом струму навантаження і в кінці кінців 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 в один як в платі BMS - спроба старту і 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, по симуляції можна і менше, до 1 нф.
Результат симуляції в такому варіанті:

2. Прибрати взагалі резистор R6:

Результат симуляції цього варіанту:

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

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

ПІДСУМОК

Плата цілком виправдала очікування, хоча і піднесла сюрприз :)
Плюси і мінуси розписувати не бачу сенсу, все це в її параметрах, вкажу лише одна перевага: зовсім незначна доробка перетворює цю плату в повноцінно працюючу з шуруповертами :)

ЗИ: блін, я шуруповерт переробляв менше часу, ніж писав цей огляд :)
ЗЗИ: можливо мене поправлять в чомусь більш досвідчені в силовий і аналогової схемотехніки товариші, сам-то я цифровик і аналог сприймаю через пень колоду :)

Планую купити +285 Додати в обране огляд сподобався +359 +726

Знайома така ситуація, коли після закінчення тривалого часу акумулятори втрачають свою ємність. І не тільки через ресурсу життя батареї, але і через ефект пам'яті. Сенс його в тому, що пролежав довго розряджений акумулятор запам'ятовує рівень заряду і згодом вже не заряджається до своєї номінальної ємності. А тримати батарею постійно зарядженої навряд-чи хтось буде. Деякі намагаються відновлювати старі акумулятори або збирають з двох поганенька один нормальний.

Я пішов іншим шляхом. Зараз досить сильно поширені Li-Ion акумулятори. Вони не мають такого ефекту пам'яті і для тих, хто не щодня користується шуруповертом ідеальний варіант для зберігання в повному обсязі зарядженому стані. Ще один їхній плюс у тому, що вони мають велику ємність у порівнянні нікелевими батареями при тих же розмірах. Для порівняння стандартна АБ була на 1,3 А * год, а зроблена своїми руками 5,2 А * год. Про неї і піде далі мова.

Для початку потрібні акумулятори. І не прості, а високотоковие. Вони здатні віддавати великі струми приблизно до 30 А. Всі покупки проводилися на аліекспресс. Далі потрібна плата контролю АКБ. Вона контролює багато параметрів, які представлені в таблиці. І також не забуваємо про плату ЗУ. Вибрав. Це дійсно гарне зарядний пристрій. Використовував для зарядки збірки з 6 х Li-Ion акумуляторів (25,2 В; 2800 мА / год).

Інструкція по налаштуванню ЗУ

Підключаємо до БП, у якого напруга мінімум на 1 В вище ніж може дати складання з акумуляторів. Наприклад, для складання з 6хLi-Ion треба БП з виходом 26,2В. Вихідний струм БП залежить від струму зарядки АКБ.
На ХХ налаштовуємо потрібне вихідна напруга, відповідне максимального напруження АКБ в зарядженому стані. У моєму випадку - 25,2 В.
Підключаємо АКБ до ЗУ, в розрив між ними вимірювач струму - встановлюємо потрібний струм заряду. Я встановив 1 А для АКБ з ємністю 2800 мА / ч.
При зниженні зарядного струму до 0,1 х Струм заряду крутимо середній многооборотнік до запалювання синього світлодіода - "зарядка закінчена".

Все відповідає корявому опису)). Працює відмінно. Буду використовувати для зарядки переробленого шуруповерта. До Самари дійшло за 25 днів. Для тих хто не може розібратися в роботі світлодіодів знайшов відмінне опис:

Верхній горить поки перетворювач здатний віддавати в навантаження встановлений ток (в разі використання як зарядного виходить це індикатор фази СС, як тільки він згасне - пішла фаза CV) середній світлодіод горить поки струм в навантаженні не опуститься до 0.1 встановленого, погас - заряд закінчено.

Значення 0.1 встановлено за замовчуванням, при бажанні коригується як велику (заряд швидше, ємність менше) так і в меншу сторону (час заряду збільшується, акумулятор заряджається повніше) середнім потенціометром. Але заряд триває і після його виключення, це лише індикатор, що акумулятор в принципі заряджений і готовий до використання. Нижній світлодіод - просто індикатор роботи перетворювача.

charge- цей індикатор горить, поки струм у вихідному ланцюзі вище заданого значення. Це значення встановлюється щодо максимального струму. При установці великого максимального струму (одиниці ампер) може не вийти встановити індикацію на маленький струм (одиниці і десятки міліампер).

літієві акумулятори

Далі купив 10 літієвих акумуляторів і зібрав з них батареї по 2 штуки паралельно, і потім підключив 5 одержані блоків послідовно. З'єднання акумуляторів між собою вироблялося пайкою за допомогою попередньо залуженних мідних пластин. Для пайки потрібно одне основне правило - не перегріти АКБ! Тому паяти потрібно потужним паяльником і як можна швидше за 1-2с. Якщо відразу не вийшло краще почекати і не кип'ятити акумулятор.

Наслідки перегріву можуть призвести до пожежі та опіків. Будьте уважні!

У кого є точкове зварювання - проблем із з'єднанням не буде. В результаті зібралася батарея на напругу 21 В і ємність 5,2 А * год. Підключення АКБ до плати контролю представлено на малюнку.

У стандартну зарядку я вмонтував модуль на LM2596. Блок живлення повинен бути на пару вольт більше, ніж напруга зарядженої батареї. Виставив напруга на холостому ходу 21 В. Потім підключив АКБ і виставив зарядний струм 0,8 А. Чому такий? Тому що знайшовся блок живлення на 24 В з макс. струмом 0,8 А. Спеціально купувати не став. Нехай краще довше заряджається. Це не виробничий, а домашній варіант інструменту.

В процесі зарядки виявився невеликий мінус. При досягненні у акумулятора напруги повного заряду ЗУ має переходити з фази CC в фазу СV. Тобто спочатку АКБ заряджається встановленим струмом (0,8 А в моєму випадку), і при досягненні 21 В напруга підтримується на цьому рівні, а струм поступово падає до 0,1 * Iуст (в моєму випадку 0,08 А, встановлюється середнім потенціометром ). На цьому процес зарядки зупиняється. На даному модулі про це сигналізує середній світлодіод, але всього лише сигналізує, що акумулятор готовий до роботи, але по факту зарядка триває, що в принципі не критично. АКБ все одно не перезарядиться. А мінус полягає в тому, що через те, що плата контролю має свій захист від перезарядження, вона відключає ЗУ не дійшовши до фази CV.

Щоб це обійти довелося зменшити напругу модуля ЗУ до приблизно 20,7-20,8 В. Фаза CV починається раніше, але в будь-якому випадку АКБ заряджається повніше, ніж взагалі без неї. Якщо не знати про це невеликий недолік, то ви й не помітите різниці в процесі експлуатації.

висновок

В цілому готове пристрій мені сподобалося. У порівнянні з тим, що було раніше виникає таке відчуття, що цей шуруповерт не посадиш. Вартість переробки на початок 2017р становить близько 2000 рублів. Спеціально для сайту - SssaHeKkk.

Обговорити статтю переробку шуруповерт НА ЛІТІЄВІ АКБ