Изготовление сменного батарейного блока к запасному Li-Ion аккумулятору для Ni-Cd шуруповерта, с использованием холдера для 18650 Li-Ion аккумуляторов
Это 2-я часть обзора о запасном Li аккумуляторе для Ni-Cd шуруповерта BlackDecker. В 1-й части я делал корпус аккумулятора с защелками, ставил в него плату защиты, вольтметр-пищалку и адаптер для работы с Li-Ion батарейным блоком от шуруповерта DeWALT. Сегодня я расскажу о новом захватывающем DIY проекте – сменном батарейном блоке на базе холдера (кассеты) для 18650 Li-Ion аккумуляторов. А также — какие холдеры можно, на мой взгляд, использовать в шуруповертах и почему (немного теории). Как доработать правильный холдер (практический пример). UPD: Незапланированный тест холдера на устойчивость к короткому замыканию и его результаты Холдеры (они же кассеты, держатели, или боксы) – это самый простой и безопасный способ соединить между собой цилиндрические Li-Ion аккумуляторы. Простой, потому что не требуется оборудование точечной сварки (стандартный промышленный способ соединения Li-Ion банок в сборке). Безопасный, потому что ни варить, ни паять сами банки не нужно. Не имея опыта пайки лития, есть серьезный риск убить достаточно дорогие аккумуляторы. Чтобы паять литий, нужна набитая рука, мощный паяльник и соблюдение правильной техники для исключения перегрева корпуса банок в процессе пайки. Также холдеры имеют весомый плюс по сравнению с пайкой или сваркой, создающей неразъемное соединение элементов – в холдере все банки можно легко и быстро заменить.
Из-за удобства их применения холдеры давно и успешно используют во всяких DIY проектах: пауэрбанках, зарядках, источниках автономного питания и пр. Так же давно холдеры пытаются использовать и для переделки шуруповертов на литиевое питание, но результаты получаются положительными не всегда. В чем же проблема с использованием холдеров для аккумулятора шуруповерта? Во-первых, при высоких рабочих токах шуруповерта контакты холдера сильно нагреваются. Из-за этого пластиковый корпус холдера плавится, что приводит к его разрушению и выходу аккумулятора из строя. Во-вторых, шуруповерт теряет мощность, т.к. значительная часть энергии банок уходит на нагрев контактных проводников холдера. Особенно это касается холдеров с круглыми пружинами, на которых заметно падает напряжение из-за большой длины и малого сечения пружинок. Итак, общее проблемное место всех холдеров — это их контакты, что ограничивает возможности использования холдеров в устройствах с высоким током потребления.
Означает ли это, что использовать холдеры для шуруповерта в принципе нельзя?
Утверждать столь категорично я бы не стал. Некоторые типы холдеров, после несложной доработки, использовать вполне возможно. Но обязательно нужно учитывать максимальный ток шуруповерта, с которым их планируется применять.
Какие бывают холдеры (кассеты) для 18650 Li-Ion аккумуляторов?
Я условно пронумеровал их как. 2, 3.
и 3 по сути один и тот же холдер с плоскими пружинами, различие только в форме выводов. У они узкие, а у широкие. Рядом с этими холдерами я добавил изображения их контактных ламелей.
Почему греются контакты холдера при высоких токах?
При прохождении по проводнику электрического тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Количество выделяемого тепла пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока (закон Джоуля-Ленца, Q = I2rt).
Представим, что это контакт холдера (как отрезок проводника, включенный в общую цепь). Если в каком-то месте цепи сопротивление (r, Ом) будет выше, то проводник в этом месте будет греться сильнее.
От чего зависит сопротивление проводника? В основном от 2-х факторов (в дебри уходить не будем, это все же DIY обзор, а не научная статья) – от геометрии проводника и его удельного электрического сопротивления. Вот формула. где r — сопротивление отрезка проводника; ρ — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника; S — сечение проводника.
Чтобы уменьшить r, нужно значение числителя (верхняя часть дроби) сделать как можно меньше, а знаменателя — как можно больше. С ρ мы ничего сделать не можем, что есть, с тем и работаем. А вот L можно уменьшить, сделав путь тока как можно короче. Применительно к плоскому ламелю холдера, это означает, что паять перемычку нужно как можно ближе к месту контакта ламеля с полюсом банки. Холдер с круглыми пружинами имеет большую длину L и соответственно повышенное сопротивление. Однако определяющее значение для выбора правильного холдера имеет сечение S контактного ламеля. Чем больше сечение, тем больший ток может выдержать холдер. На первый взгляд это просто, но есть и нюансы.
На фото холдеров вы наверно обратили внимание, что сечение ламеля на разных участках его длины разное. Что из этого следует? В той области, где сечение меньше, ламель будет греться больше. Кстати, на этом строится принцип работы плавкого предохранителя – где тонко, там и рвется.
А вот еще пример, из области автоэлектрики. Несложно догадаться, что произойдет с тонким проводком при включении мощного потребителя.
Становится понятно, что соединять ламели холдера между собой нужно в их широкой части — от места контакта ламеля с полюсом банки до места сужения профиля ламеля. Такой нестандартный способ соединения ламелей нужен только для работы на высоких токах. Для работы в пауэрбанке, например, штатного соединения (т.е. нижнего по рисунку) будет более чем достаточно.
А теперь отвлечемся на минуту от скучных формул.
На какой предмет похож контакт холдера ? Мне, как бывшему слесарю-сборщику РЭАиП, он напоминает бутылку (ну кто б сомневался).
Кстати, это наглядная визуализация английского термина bottleneck («узкое место»), применяемого в технических и других науках. Термин произошел из аналогии с узким горлышком бутылки, из-за чего не получается вылить или высыпать всё её содержимое сразу, даже если её перевернуть. При увеличении ширины горлышка увеличивается и скорость, с которой бутылка опустошается. Таким образом, «бутылочным горлышком» называют любой компонент системы, мощность (пропускная способность) которого меньше, чем потребность в нем.
Вот мы и подобрались вплотную к ответу на вопрос, какой тип холдера, с точки зрения банальной физики, лучше всего подходит для использования с шуруповертом. Таблица ниже поможет сделать выбор. Холдеры с круглыми пружинами отбрасываем сразу. Самое малое сечение контактов из всех 3-х типов, это раз. Большая длина пружинок, значительное падение на них напряжения, это два. Популярная доработка (припаивание медного провода ко 2-му витку пружинок) ничего кардинально не изменит. Холдер можно использовать только для сравнительно небольших токов, порядка 1 ампера, например, в пауэрбанках. Для питания шуруповертов они совершенно непригодны.
Теперь самое интересное. Какой холдер лучше, или ?
имеет узкие выводы с сечением 0,62 кв.мм, немногим больше чем у холдера (0,38 кв.мм). Такого сечения для питания шуруповерта также явно недостаточно, о чем красноречиво говорит проплавленный корпус холдера на фото ниже. Необходимо использовать нестандартное соединение в широкой части контакта. Плюс холдера – самая большая площадь сечения (в широкой части контакта).
Холдер С одной стороны, он имеет широкие выводы. Но вся их ценность смазывается заужением профиля в середине ламеля (помните про плавкий предохранитель?). Если соединять штатно, эффективное сечение будет всего лишь 1,08 кв.мм. Второй недостаток — сечение даже широкой части контакта холдера на целых 39% меньше такого же сечения холдера 1,9 кв.мм и 2,64 кв.мм соответственно.
Поскольку нагрев контактов сильно зависит от силы тока через них (помните про квадрат тока из формулы Джоуля-Ленца?), то для противодействия ему каждый дополнительный мм2 сечения контактов становится на вес золота. Поэтому лучшим холдером для высоких токов из 3-х перечисленных является тот, который имеет наибольшее сечение контактов в местах их соединения между собой.
Вывод: Для токов шуруповерта лучше подойдет холдер. при условии, что соединительные провода будут припаяны к его широкой части.
Следующий важный вопрос – какой ток, ограниченный допустимым нагревом, может на практике выдержать доработанный холдер ? Такой эксперимент проводил уважаемый kirich в одном из своих обзоров. Вот его результаты.
Судя по термограмме, можно осторожно предположить, что и 20 ампер длительно не являются пределом для данного холдера, однако здесь мы уже упираемся в ограничения по максимальному току самих Li-Ion аккумуляторов форм-фактора 18650 (как правило, 30 ампер длительно).
Как альтернативный вариант, для увеличения токовой отдачи можно также использовать параллельно-последовательное соединение аккумуляторов в холдере. Например, xS2P соединение увеличивает отдаваемый батарейным блоком ток вдвое, xS3P — втрое, и т.д.
Кстати, многие думают, что чем мощнее аккумуляторный шуруповерт, то тем больше у него рабочие токи. Это не всегда так, бывает скорее наоборот. Вот пример. Посмотрите на таблицу со спецификациями моторов ф. Leshi Motor, которые ставились в Ni-Cd шуруповерты. Мы видим, что 7.2В мотор имеет макс. ток 14,8А и мощность 67,5 Вт. А 18В мотор имеет макс. ток 8,6А и мощность 113,7 Вт. Удивительно, правда? Почему так? Здесь при меньшем макс. токе мощность больше за счет повышения напряжения питания (по формуле мощности P=IU).
Поскольку для холдеров критичным является именно ток, а не напряжение, это обстоятельство может в некоторых случаях расширить возможности применения холдеров для переделки на литий мощных 18 вольтовых Ni-Cd шуруповертов.
Изготовление сменного батарейного блока на базе холдера
Напомню, что моем шуруповерте BlackDecker CD12C, для которого я делаю этот батарейный блок, стоит 12V двигатель с максимальным рабочим током 9.7А. Провода питания к этому двигателю имеют сечение 0,823 кв.мм (18AWG). Допустимую длительную токовую нагрузку проводов с разным сечением по стандарту AWG можно посмотреть здесь Это холдер с аккумуляторами, которые я буду использовать. Ссылки на них привел в конце обзора.
Припаял выходные провода и перемычки к ламелям холдера в верхней части. Перемычки в точках 1S и 2S сделал из того же акустического медного провода сечением полтора квадрата, что и выходные провода. Для подключения точек соединения элементов к плате защиты и вольтметру припаял к перемычкам провода с наконечником типа РП-М (автоклемма).
Провода и перемычки не мешают установке аккумуляторов в холдер.
Для обратной совместимости с батарейным блоком от шуруповерта DeWALT DCD 710, который меньше по длине, сделал в адаптере разрезную фигурную вставку. Нижняя часть приклеена, а верхняя при установке холдера вынимается.
Оба блока рядом.
Батарейные блоки в адаптере меняются простой перестановкой.
Напоследок испытал новый батарейный блок в составе шуруповерта, закрутив и выкрутив без перерыва два десятка длинных саморезов, до отсечки на максимальном моменте трещотки. Ничего не задымилось и не расплавилось. В каких же случаях можно использовать холдер вместо пайки/сварки банок? Мое личное мнение на этот счет таково: если холдер влезает в корпус старого аккумулятора и рабочий ток шуруповерта позволяет, тогда и можно ставить. А вот нужно ли ставить холдер или паять литий, каждый решает сам, в зависимости от своих убеждений и уровня подготовленности, здесь я рекомендовать ничего не могу. Для меня все определяется удобством и целесообразностью в каждом конкретном случае. Например, в корпус штатного Ni-Cd аккумулятора моего шуруповерта холдер не влезает и поэтому, если буду переделывать его на литий, то буду паять банки.
Заряжать вставленный в адаптер холдер с аккумуляторами можно теми же способами, что и батарейный блок DeWALT из прошлого обзора:
1) 12.6V зарядкой для 3S сборки литиевых аккумуляторов через штатный зарядный разъем шуруповерта. Например, зарядкой из обзора уважаемого kirich
2) Подходящей универсальной зарядкой для литиевых аккумуляторов через выходные клеммы или штатный зарядный разъем. Например, B6 mini.
3) Или можно вынуть аккумуляторы из холдера и зарядить их любой зарядкой для лития, вместе или по отдельности.
Список основных использованных материалов
Замена аккумуляторов на шуруповерте Ni-cd своими руками. Пайка флюсом и припоем
UPD: Незапланированный тест холдера на устойчивость к короткому замыканию и его результаты
Хотя я и сделал защиту от себя дурака переполюсовки, в виде термоусадки разного цвета на наконечниках проводов (кроме силовых проводов адаптера, за что впоследствии и поплатился), но тем не менее на днях умудрился их перепутать. При нажатии кнопки шуруповерта послышался характерный «пшшш», сопровождаемый дымом и запахом горелой пластмассы. Из видимых повреждений: в шуруповерте был пробит диод, а на плате защиты отпаялись силовые ключи и подгорели токоизмерительные резисторы. Таким образом, шуруповерт и плата защиты оказались выведены из строя. А вот с холдером ничего не случилось. Контакты холдера, провода с разъемами и аккумуляторы это испытание выдержали играючи.
Как восстановить аккумулятор шуруповерта
Срок эксплуатации аккумуляторной батареи сравнительно небольшой, в среднем 5 лет. По истечении установленного периода батарея резко прекращает свою работу. В подобной ситуации не всегда получается быстро приобрести новый источник питания, поэтому домашнему мастеру приходится решать задачу, как восстановить аккумулятор шуруповерта, хотя-бы на короткое время. В некоторых случаях после удачного восстановления, батареи нормально работают в течение довольно продолжительного времени.
Замена старых элементов питания
Данным способом можно отремонтировать аккумулятор любого шуруповёрта. Сама процедура ремонта не представляет особой сложности и начинается с разборки батареи. С помощью мультиметра определяются неисправные элементы, у которых напряжение будет ниже нормы. Затем они аккуратно извлекаются и вместо них приобретаются точно такие же мини-батарейки.
Новые детали устанавливаются на свои места и соединяются имеющимися пластинами. Для соединения используется пайка или точечная сварка. При этом нужно следить, чтобы элемент питания не перегревался. Поэтому работа должна быть выполнена аккуратно и быстро с использованием флюса или канифоли.
Конструктивные элементы шуруповерта
Шуруповерт по праву считается незаменимым универсальным инструментом. Современный рынок шуруповертов представлен большим количеством моделей, оборудованных АКБ. Несмотря на разнообразие марок и модификаций, все батареи имеют одинаковую структуру и лишь незначительно отличаются друг от друга.
В состав каждой из них входят отдельные элементы, соединенные последовательно между собой. Все они изготовлены по стандартным размерам и обладают одинаковым уровнем напряжения. Отдельные виды элементов отличаются лишь емкостью, измеряемой в А/ч и указываемой в маркировке. В корпусе инструмента расположено 4 контакта, выполняющие различные функции. В том числе, два являются силовыми, предназначенными для зарядки и разрядки. Кроме того, в верхней части имеется управляющий контакт, включенный в цепь вместе со специальным термодатчиком. Он защищает батарею, выполняет отключение зарядного тока и ограничивает его до установленного значения за счет изменения температурного режима.
Отдельно расположен четвертый контакт, соединенный вместе с сопротивлением. Он необходим при использовании зарядных станций повышенной сложности, способных выравнивать заряды всех элементов батареи. Подобные станции редко используются в быту из-за их высокой стоимости. Обычный 12- вольтовый шуруповерт не требует таких станций. Одной из причин выхода из строя шуруповерта является неисправность аккумулятора, то есть его отдельного элемента. В таких случаях при последовательном соединении вся цепь выходит из строя. Поэтому очень важно точно определить неисправное место. Как правило, это случается по истечении установленного срока эксплуатации. Данная проблема может быть разрешена двумя способами: приобретение нового аккумулятора или ремонт и восстановление старой батареи.
Общие рекомендации по ремонту
Для ремонта аккумуляторной батареи потребуются измерительные приборы – амперметр на 2 А, вольтметр на 2 и 15 В, тестер, омметр и миллиамперметр. Манипуляции с корпусом выполняются с помощью отвертки, ножниц и плоскогубцев. Для обнаружения дефектов может понадобиться лупа.
Во время решения задачи можно ли отремонтировать батарейку, выполняется поиск неисправного элемента и его дальнейшая замена. Для проверки используется стандартная схема, а на основании полученных данных анализируется состояние отдельных деталей. Следует помнить, что неисправными могут оказаться не только мини-батарейки, но и клеммы самого шуруповерта. Определение причин начинается с измерений напряжения при помощи тестера на каждой отдельной батарейке. Все нерабочие элементы маркируются и отделяются от исправных. Если у аккумулятора наступает быстрая разрядка, не стоит сразу же производить его разборку. Вначале можно попробовать восстановить емкость аккумулятора шуруповерта. С этой целью проводится полная зарядка и глубокая разрядка батареи в течение нескольких циклов. В большинстве случаев емкость восстанавливается почти полностью.
Нередко шуруповерт перестает работать из-за выхода из строя клемм. В процессе эксплуатации они постепенно разгибаются, в результате контакт нарушается и зарядка аккумулятора осуществляется не полностью. Чтобы отремонтировать зарядное устройство, его нужно вначале разобрать, а затем аккуратно подогнуть каждую клемму. После этого необходимо проверить качество зарядки с помощью измерительных приборов.
Если принятые меры не помогли, необходимо просто заменить неисправную деталь. В случае обнаружения конкретной причины неисправности, рекомендуется использовать методы восстановления, приведенные ниже.
Как правильно доливать дистиллированную воду
Дистиллированная вода испаряется только из никель-кадмиевых аккумуляторов, когда они перегреваются во время работы. Поэтому для устранения проблемы и восстановления их функций воду необходимо долить. Эта процедура выполняется в следующей последовательности:
- После разборки аккумулятора внутри обнаружатся мини-батарейки. Их количество может быть разным, в зависимости от марки инструмента. Неисправный элемент определяется мультиметром. В исправной батарейке напряжение составляет 1-1,3 В. Если этот показатель ниже, значит элемент неисправен и подлежит ремонту.
- Далее производится аккуратное извлечение неисправных деталей, не разрушая соединительных пластинок. Они потребуются позднее для обратной сборки.
- В боковой части сверлится отверстие не более 1 мм. Оно располагается не посередине, а ближе к низу или верху батареи. Сверлить нужно только стенку, не углубляясь внутрь элемента.
- В шприц нужно набрать дистиллированную воду. Игла вставляется в отверстие и через нее батарею полностью заполняют водой. После этого она должна простоять в такой положении не менее суток.
- Через сутки специальным прибором батарейка заряжается, а затем оставляется в заряженном состоянии еще на 7 дней.
- Через неделю ёмкость и напряжение проверяется вновь, и если оно не упало, то отверстие в корпусе запаивается или заделывается силиконом.
После всех манипуляций батареи собираются в одно целое и вставляются внутрь корпуса аккумулятора. Соединительные пластины припаиваются или соединяются точечной сваркой. Затем еще раз проверяется работоспособность всей батареи, после чего она полностью разряжается с помощью небольших нагрузок. Процесс зарядки и разрядки выполняется как минимум 3 раза.
СЕКРЕТ ПРАВИЛЬНОЙ ПАЙКИ АККУМУЛЯТОРОВ 18650 (БЕЗ ПАЯЛЬНОЙ КИСЛОТЫ)
Как устранить эффект памяти
Когда аккумуляторная батарея очень часто испытывает недостаточную зарядку и последующую разрядку, у нее возникает так называемый эффект памяти. То есть, аккумулятор постепенно как бы запоминает минимальную границу зарядки и разрядки, в результате его емкость используется не полностью и постепенно снижается еще и еще.
Данная проблема характерна в основном для никель-кадмиевых батарей и в меньшей степени затрагивает никель-металлгидридные. В любом случае требуется восстановить емкость аккумулятора. Эффект памяти совершенно не касается литий-ионных батарей. Для того чтобы решить проблему можно ли отремонтировать элемент, рекомендуется выполнить полную разрядку и зарядку батареи при помощи лампочки на 12 вольт. К ней припаиваются плюсовой и минусовой провода, которые соединяются с контактами аккумулятора. Данная процедура повторяется пять раз и более.
Какие батареи применяются в шуруповертах
Правильная диагностика предполагает знание основных типов аккумуляторов, используемых в шуруповертах, и конструктивных особенностей каждого из них. Каждая батарея состоит из мини-батареек, соединенных последовательно в единую цепочку. В зависимости от материала изготовления, они бывают никель-кадмиевыми (Ni-Cd), никель-металлгидридными (Ni-MH) и литиевыми.
Первый вариант – Ni-Cd получил наиболее широкое распространение. В этих батареях каждый элемент имеет напряжение 1,2 вольта, а в общей сложности получается 12 вольт с емкостью 12000 мАч. От литиевых они отличаются возможностью восстановления, поскольку у них присутствует известный эффект памяти, представляющий собой обратимую потерю емкости. В связи с конструктивными особенностями батарей, не все способы подходят для их восстановления. Например, литиевые элементы не могут быть восстановлены с помощью зарядки Imax В6, поскольку литий постепенно разлагается, теряет свои качества и не держит 18 вольт. Этот же способ не всегда годится и для аккумуляторов Ni-Cd, так как в некоторых случаях в них может полностью выкипеть электролит. Тем не менее, вариантов для восстановления достаточно много.
Различные типы аккумуляторов отличаются и собственным рабочим напряжением элементов. Подобное различие связано с материалами, использованными для изготовления конкретной батареи. Этот фактор влияет и на емкость, обеспечивающую продолжительную работу инструмента без дополнительной зарядки. Поэтому, при первоначальном вскрытии корпуса, прежде всего определяется тип размещенных внутри элементов. Дело в том, что не допускается замена литиевых мини-батареек никель-кадмиевыми, поскольку их рабочие напряжения существенно отличаются. Соответственно будут отличаться методы ремонта и восстановления.
Для ремонта мне понадобились:
При замене или ремонте оторванных банок в первую очередь прочищаю места паек наждачной бумагой. Чтобы лужение было качественное, чистить нужно как можно тщательнее от этого будет зависеть и качество самой пайки, что, в свою очередь, будет также влиять и на пропускную способность тока проходящего через него.
Далее, наношу паяльный флюс и лужу места паек батарей и пластин.
Вместо флюса также можно использовать канифоль (в этом случае не совсем удобно), паяльную кислоту (некоторые со временем разрушают пайку, токсичные пары), таблетку аспирина (сильный запах при плавлении). Пользоваться последними двумя способами дома не советую.
В завершение, соблюдая полярность, припаиваю оторванные батареи на свои места и собираю аккумулятор.
Вроде нет ничего проще, чем взять в руки паяльник и нехитрыми манипуляциями припаять батареи на место, но не все так просто при пайке никель-кадмиевых (Ni-Cad), никель-металлгидридных (Ni-MH) и тому подобных аккумуляторов имеются некоторые нюансы. Несоблюдение тонкостей может привести как к негодности аккумуляторной батареи (резкое падение емкости), так и его зарядного устройства.
Как отремонтировать аккумулятор шуруповерта своими руками
Шуруповерт — один из ручных инструментов, который должен быть в арсенале каждого мастера. При правильном обращении он может служить многие годы. Но когда «идет» ремонт случается всякое, и при падении даже с незначительной высоты он или его аккумулятор может получить повреждения и перестать работать. Что и случилось с инструментом, который мне принесли на ремонт. При падении у шуруповерта вышел из строя аккумулятор (выяснил путем перестановки рабочего). Данную проблему вполне можно решить своими силами, не тратя деньги на новый инструмент!
Ремонт
Крышка аккумуляторного отсека была закреплена четырьмя винтиками. Открутив их, увидел, что перемычки (пластинки) между батареями были просто разорваны.
Перемычки к батареям, как правило, приварены точечной сваркой. Так как такой сварки у меня нет, перемычки всегда припаиваю при помощи паяльника обычным припоем.
Советы
Если вы решите сами отремонтировать вышедший из строя аккумулятор, обязательно обратите внимание на следующие моменты!
Батареи соединяются последовательно, то есть минус батареи к плюсу следующего и т. д.
На батареях полярность иногда не указывают в таких случаях желательно узнать его мультиметром (как правило, выпуклый и меньшего диаметра конец плюс).
Если прибора нет, то надо посмотреть, как соединены между собой другие банки и, припаять в той же последовательности.
Ni-Cad, Ni-MH и тому подобные батареи очень чувствительны к высокой температуре, поэтому контакт паяльника с аккумулятором надо свести к минимуму! Сам паяльник в этом случае лучше брать мощнее (60 Ватт и выше), чтобы при кратковременном касании успеть полудить и спаять место пайки, но, не успев при этом разогреть само тело батареи.
Дома для лужения и пайки лучше использовать флюс или канифоль.
Разбираем аккумулятор лопаткой или канцелярским ножом
Для тех, кто не привык работать киянкой и хочет, чтобы процесс разборки аккумулятора выглядел более тихим и щадящим, можно предложить воспользоваться небольшой металлической лопаткой или канцелярским ножом. Главное, чтобы они не имели острых краев, как крупная отвертка, которая легко может повредить пластмассу.
Вначале следует полностью пройтись ножичком по периметру всего блока, чтобы ослабить шов, и только после этого маленькой отверткой можно начать «подковыривать» гибкий пластик. Метод ничуть не менее кропотливый, чем первый, и, если человек недостаточно опытен, могут остаться повреждения на пластмассовом корпусе. Однако если работать максимально осторожно, есть возможность обойтись без «потерь» и в этом случае.
Если при разборке аккумуляторного блока у вас все же появились трещины или иные повреждения, расстраиваться не стоит, потому что этот вид пластика прекрасно поддается склеиванию дихлорэтаном.
Как разобрать и переделать аккумулятор от шуруповерта своими руками
Всем известно, что аккумулятор шуруповерта рано или поздно начинает терять свою былую производительность и нуждается в замене батареек. Обычно «садится» всего лишь пара-тройка элементов в общей связке, но это негативно сказывается на всей батарее. Поэтому возникает необходимость либо заменить несколько элементов на новые, либо все же поменять аккумуляторный блок полностью. Поскольку в комплектацию любого шуруповерта — «Hitachi», «Makita» и других моделей — входят две АКБ, при желании можно попытаться собрать целый самодельный аккумулятор из двух. Владельцы электроинструментов, пользующиеся ими постоянно, рано или поздно начинают интересоваться, как переделать АКБ шуруповерта на литий. Что касается новичков, впервые озадачившихся этой целью, у них в первую очередь возникает вопрос о том, как разобрать аккумулятор от шуруповерта «Makita» или любого другого, чтобы не повредить хрупкую пластиковую коробку.
Опытные любители электроники собирают разные виды АКБ, в том числе источники питания для бесперебойника (ИБП). Это намного сложнее, чем разобрать батарею электрической дрели. Любая дрель часто выпускается с так называемыми «неразборными» аккумуляторными блоками, которые либо прочно заклеены скотчем по периметру, либо две их части так плотно прилегают друг к другу, что их, на первый взгляд, невозможно отсоединить без нанесения вынужденных внешних повреждений. Однако среди народных умельцев можно встретить и таких людей, которые уже основательно «набили руку» на подобных аккумуляторах и могут с удовольствием поделиться секретами со всеми желающими.
Измеряем напряжение
Перед замерами напряжения элементов подготовьте простой карандаш, которым вы будете записывать номинал U, выдаваемый каждой батареей в связке. Поскольку в большинстве случаев «ходовые» шуруповерты оснащены никель-кадмиевыми аккумуляторами, упакованными в плотные слои картона, важно позаботиться о том, чтобы доступ к батарейкам был с обеих сторон.
Теперь остается включить вольтметр (или мультиметр) и приступить к измерениям. При замерах делаем каждой батарейке выдержку в течение пяти секунд и смотрим, не падает ли напряжение (обычно в норме оно составляет около 1,2 вольт у каждой батарейки в отдельности). Карандашом фиксируем показатели. Долго держать щупы на батарейках нельзя, потому что сопротивление усиливается, и они могут просто перегореть.
Практика показывает, что стоит только выйти из строя одному элементу из всей связки, это негативно сказывается на работе всех батареек. Если показатель напряжения на какой-нибудь «банке» составляет 1 вольт и меньше — она уже исчерпала свой ресурс. Для того чтобы окончательно в этом убедиться, следует проверить уровень саморазряда каждой батарейки в связке.
Повторные замеры проводятся через 15 минут. При замерах обязательно сверьте первичные показатели U с повторными. Если окажется, что есть батарейки, напряжение которых после первичных замеров резко упало при повторном измерении — значит, саморазряд у них высокий, и именно эти элементы уже окончательно пришли в негодность.
После того как негодные элементы «вычислены», отсоединяем их от остальных с помощью скальпеля, а на их место ставим годные батарейки из запасного аккумулятора. Так и переделываем весь блок, собирая из двух один полноценный.
Спаиваем банки
Пайку следует проводить методом точечной сварки, используя обычную таблетку аспирина. Паять один элемент непосредственно к другому нельзя: любой нагрев вызывает испарение электролита и повышение температуры, которое может оказаться критическим для аккумулятора.
При разборе связки и пайке важно не терять металлические частички, которые могут оказаться незаменимыми во время пайки элементов между собой. Чтобы подстраховаться, можно заранее позаботиться о том, как сделать заготовки запасных пластинок из гнущегося металла. Важно помнить следующее: чем качественнее я припаиваю, тем лучше будет работать батарея.
Аспирин выделяет множество едких паров, поэтому следует работать в хорошо проветриваемом помещении. В качестве припоя берется мягкий легкоплавкий состав, имеющий текучие свойства. Припой посыпается порошком аспирина, таким образом, он затекает между пластинами и надежно их соединяет, а аспирин помогает фиксировать состав в нужном месте.
Собранный аккумулятор устанавливается в корпус, и проверяется работа шуруповерта. Если инструмент работает, заново собранная батарея заряжается как обычно, и снова проверяется ее работоспособность. Если падения оборотов у инструмента не наблюдается, это означает, что эксперимент удался. Поскольку никель-кадмиевые аккумуляторы при правильной эксплуатации работают долго, есть шанс, что собранная своими руками новая связка не подведет, и аккумулятор для шуруповерта, сделанный своими руками, будет работать исправно.
Для чего нужна нагрузка
Поработаем с нагрузочным сопротивлением. Как уже говорилось, можно взять два, номиналом в 1 Ом каждое. Если поставить их оба в параллель, то общее сопротивление мы получим 0,5 Ома. Этих номиналов придерживаться необязательно, но чем меньше будет сопротивление, тем лучше.
Какова роль нагрузочных сопротивлений в том, чтобы качественно заменить аккумуляторный блок? Если мы возьмем любой электроприбор и измерим показатель напряжения в его аккумуляторе, мы получим определенную его величину. Однако эта величина не покажет, насколько хорошо тот или иной аккумулятор может отдавать свою энергию. Если же мы будем измерять напряжение под нагрузкой, у нас появится то, что называется «просадкой напряжения». По ней как раз и можно судить о том, насколько хорош или плох аккумулятор.
Нагрузочное сопротивление в виде двух небольших металлических болванок и проводков, соединенных в параллели между собой, аккуратно подключаем к вольтметру. Такой метод нагрузки приемлемо использовать только в том случае, если выходное напряжение вашего аккумулятора составляет не больше 12 вольт (уровень безопасного напряжения).
Проводки аккуратно фиксируются в «гнездах» вольтметра щупами, а на вольтметре выставляется порог постоянного напряжения в 20 вольт. Этого показателя вполне хватит для того, чтобы измерять U у всей связки элементов в целом и у каждого элемента по отдельности, что особенно важно.
Заряжаем аккумуляторы
Перед тем как разбирать блоки, их обязательно нужно хорошо зарядить. При последующих замерах напряжения именно это позволит понять, какие батарейки «живые», а какие нет. Перед зарядкой аккумуляторов рекомендуется прочистить внутренние контакты зарядного устройства наждачной бумагой, потому что любое переходное сопротивление может «выдать» неправильный процесс зарядки.
Когда вы будете заряжать оба аккумулятора поочередно, обратите внимание на то, с какой скоростью они заряжаются. Если АКБ зарядилась быстро, и индикатор заряда сигнализирует об окончании процесса всего лишь через несколько минут, это означает, что в батарее точно имеются неисправные элементы. Ну и конечно, когда аккумулятор заряжается слишком медленно, либо не берет ток вообще, его точно следует разобрать и «протестировать» все батарейки, которые находятся внутри. Подробнее о времени зарядки аккумулятора шуруповерта →
После того как вы зарядите и разберете ваш аккумуляторный блок, будет видно, что внутри него имеется несколько элементов — банок. Их количество может быть разным, в зависимости от уровня напряжения вашего инструмента. Банки соединены в определенной последовательно. Внутри имеется термодатчик, выведенный на контактные пластины.
Если сигнал от термодатчика, идущий на зарядное устройство, будет неверным, то АКБ получит либо недозаряд, либо перезаряд. И то, и другое — весьма нежелательно для батареи и отрицательно сказывается на ее работоспособности. Именно для этого настоятельно рекомендуется проводить чистку контактов перед тем, как заряжать оба аккумулятора.
Как собрать один аккумулятор из двух
Бывает так, что оптимальным выходом из ситуации, когда «подсели» оба аккумулятора, является способ собрать одну полноценную батарею из двух. Воспользовавшись любым из предложенных способов, можно разобрать оба блока с целью понять, какие элементы годятся для дальнейшего использования, а какие следует выбросить.
- два аккумулятора;
- зарядное устройство;
- любая тонкая и плоская отвертка;
- скальпель;
- кусочек наждачной бумаги;
- два провода;
- нагрузочное сопротивление (можно и два);
- вольтметр для замеров напряжения.
Разборка аккумулятора шуруповерта
Начнем ремонтировать аккумулятор шуруповерта. Извлекаем аккумуляторную батарею из ручки шуруповерта и откручиваем три самореза, которые расположены под наклейкой снизу.
После выкручивания саморезов, аккуратно отодвигаем зацепы защелок, как на фото. И снимаем нижнюю часть пластмассового корпуса аккумулятора.
Внутри видим литий-ионные банки китайской компании HighStar модели ISR18650-1300 Li-Ion. А это значит, что аккумуляторы еще ни разу не менялись. Потому что известно, что Interskol закупается элементами питания у этой фирмы и вставляет их почти во все свои аккумуляторные инструменты.
Ниже на фото представлены внутренности аккумулятора шуруповерта во всей красе с банками в количестве трех штук, которые произведены аж в 2011 году. Пять лет продержались эти батарейки при активной эксплуатации на стройке. Так что результат очень достойный. Обычно дохнут раньше, наверное в морозы их не эксплуатировали.
Чтобы заменить банки аккумулятора нужно еще больше разобрать его. Советую запомнить расположение контактов плюса, минуса и зарядки, чтобы не перепутать провода при обратной сборке.
Обратите внимание на плату контроля напряжения на элементах питания – особо часто на ней выходят из строя стабилизаторы и защитные диоды. Обязательно нужно прозвонить мультиметром подозрительные радиоэлементы на этой плате.
Проверяем напряжение на выходе аккумулятора – получилось 4,4 вольта, а должно быть 3,7 х 3 = 11,1 вольт в норме и 10,8 вольт при минимальной зарядке аккумуляторов. В общем, банки сдохли – менять их нужно однозначно.
Ремонт аккумулятора шуруповерта с заменой элементов питания своими руками
Привет! Сегодня проведем ремонт аккумулятора шуруповерта. А Вы знаете, что история создания шуруповерта уходит корнями в глубокое средневековье – аж в 15 веке, когда рыцари перед боем облачались в доспехи, а оруженосцы помогали им скручивать части доспехов угадайте чем? Отверткой!
Так продолжалось долго, пока в 1907 году канадский изобретатель Петр Робертсон не запатентовал винт «Робертсон» со стандартным квадратным отверстием, в которое вставлялось жало отвертки. С этого времени винты стали выпускать в промышленных масштабах и применять в домашнем хозяйстве. Позже, в 1934 году изобретатель Генри Филлипс доработал шляпку винта и появился винт с крестовой насечкой, в которую вставлялась соответствующая отвертка. К тому времени уже изобрели двигатель и идея создания «вращателя винтов и шурупов» витала в воздухе. Однако были большие проблемы с батареями — их весом и габаритами. Решить проблему удалось только в 1980-х годах, когда появились первые никель кадмиевые Ni-Cd и литий-ионные Li-Ion аккумуляторные элементы питания.
Производство бытовых и профессиональных аккумуляторных дрелей и шуруповертов первыми освоили США и Япония. Все это произошло благодаря появлению новых энергоемких аккумуляторов электричества. Как раз их и будем менять в срочном порядке внутри попавшей мне в руки аккумуляторной дрели-шуруповерта Interskol ДА-10/10.8 ЭР. Неисправность была такая – при нажатии кнопки двигатель просто не крутился, но светодиод загорался, правда светил слабо.
Продолжаем разбирать аккумулятор шуруповерта Interskol
Это можно сделать несколькими способами – можно отпаять провода, которые идут к плате.
Также можно просто снять контакты с верхней крышки элементов питания. На фото показано, какую форму имеют изогнутые контакты, так что Вы легко снимите их сами.
Под пластиковой крышкой видим, каким образом соединены элементы питания между собой. Их приварили точечной сваркой. Такое решение применяется практически в любых аккумуляторах другого инструмента. Это надежное и щадящее соединение аккумуляторов. При этом губительный нагрев самих литиевых элементов питания минимален.
Аккуратно отдираем или откусываем кусачками металлическую ленту, чтобы отсоединить банки друг от друга. Со стороны платы их тоже соединили между собой лентой и посадили на клей на картонную прокладку. Это сделано, чтобы ничего не замкнуть на плате. Нужно не забыть ее вернуть на место при обратной сборке аккумулятора.
Новые литий-ионные элементы питания в виду отсутствия аппарата для точечной сварки будем паять хорошо прогретым мощным паяльником очень быстро. Мы же помним, что нагрев литий-ионных аккумуляторов уменьшает их срок эксплуатации и вообще взрывоопасен.
Особое внимание обращайте на состояние проводов внутри аккумулятора. Они могут быть надломленные или потертые. Их нужно качественно изолировать или заменить на свежие. Так как я проводил ремонт аккумулятора шуруповерта на выезде в полевых условиях, то пришлось применить гениальное изобретение инженерного ума. Достал изоленту синюю радиотехническую.
При разборке аккумулятора шуруповерта Interskol ДА-10/10.8 ЭР я был приятно удивлен – в бюджетный шуруповерт поставили термодатчик для контроля температуры элементов питания. Получается, что при перегреве литиевых банок – схема защиты отключает питание, пока температура не восстановится до нормальной. Правда у хозяина ни разу не получалось его загнать в такой режим. Этот термодатчик аккуратно отдираем, чтобы не сломать – потом разместим его в том же месте на новых банках.
Спаивать элементы питания
можно по-разному, например толстыми проводами. Я решил припаять оторванную металлическую ленту, снятую со старых банок. Сначала залудил ленты в местах будущих контактов с двух сторон. Потом хорошо прогретым паяльником с каплей припоя залудил контакты батарей. Но так, чтобы они сильно не нагревались – давал им остыть. Потом прижал ленту к контактам банок и припаял ленту опять же без сильного перегрева банок аккумулятора.
Сложнее всего паяются минусовые выводы, но с хорошим флюсом дело идет очень быстро. Правда флюс потом лучше все-таки отмыть для чистоты внутренностей аккумуляторной батареи.
При сборке не забываем вернуть на место картонную прокладку между банками и платой. Это чтобы свежая пайка не замкнула ничего на плате.
На этом ремонт и восстановление литий-ионной аккумуляторной батареи шуруповерта Interskol ДА-10/10.8 ЭР завершен. Примерно таким же образом ремонтируются почти все аккумуляторы популярных производителей шуруповертов: Bosch, Makita, DeWALT, Metabo, Hitachi, Elitech, Skil и мой любимый Зубр. На этом завершаю свой рассказ про ремонт аккумулятора шуруповерта. Вопросы задавайте в комментариях. А еще лучше в соответствующей ветке на нашем форуме или пишите на почту лично Мастеру Пайки.
С уважением, Мастер Пайки. Удачных ремонтов!
Для ремонта мне понадобились:
При замене или ремонте оторванных банок в первую очередь прочищаю места паек наждачной бумагой. Чтобы лужение было качественное, чистить нужно как можно тщательнее от этого будет зависеть и качество самой пайки, что, в свою очередь, будет также влиять и на пропускную способность тока проходящего через него.
Далее, наношу паяльный флюс и лужу места паек батарей и пластин.
Вместо флюса также можно использовать канифоль (в этом случае не совсем удобно), паяльную кислоту (некоторые со временем разрушают пайку, токсичные пары), таблетку аспирина (сильный запах при плавлении). Пользоваться последними двумя способами дома не советую.
В завершение, соблюдая полярность, припаиваю оторванные батареи на свои места и собираю аккумулятор.
Вроде нет ничего проще, чем взять в руки паяльник и нехитрыми манипуляциями припаять батареи на место, но не все так просто при пайке никель-кадмиевых (Ni-Cad), никель-металлгидридных (Ni-MH) и тому подобных аккумуляторов имеются некоторые нюансы. Несоблюдение тонкостей может привести как к негодности аккумуляторной батареи (резкое падение емкости), так и его зарядного устройства.
Ремонт
Крышка аккумуляторного отсека была закреплена четырьмя винтиками. Открутив их, увидел, что перемычки (пластинки) между батареями были просто разорваны.
Перемычки к батареям, как правило, приварены точечной сваркой. Так как такой сварки у меня нет, перемычки всегда припаиваю при помощи паяльника обычным припоем.
Ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками
Шуруповерт — один из ручных инструментов, который должен быть в арсенале каждого мастера. При правильном обращении он может служить многие годы. Но когда «идет» ремонт случается всякое, и при падении даже с незначительной высоты он или его аккумулятор может получить повреждения и перестать работать. Что и случилось с инструментом, который мне принесли на ремонт. При падении у шуруповерта вышел из строя аккумулятор (выяснил путем перестановки рабочего). Данную проблему вполне можно решить своими силами, не тратя деньги на новый инструмент!
Советы
Если вы решите сами отремонтировать вышедший из строя аккумулятор, обязательно обратите внимание на следующие моменты!
Батареи соединяются последовательно, то есть минус батареи к плюсу следующего и т. д.
На батареях полярность иногда не указывают в таких случаях желательно узнать его мультиметром (как правило, выпуклый и меньшего диаметра конец плюс).
Если прибора нет, то надо посмотреть, как соединены между собой другие банки и, припаять в той же последовательности.
Ni-Cad, Ni-MH и тому подобные батареи очень чувствительны к высокой температуре, поэтому контакт паяльника с аккумулятором надо свести к минимуму! Сам паяльник в этом случае лучше брать мощнее (60 Ватт и выше), чтобы при кратковременном касании успеть полудить и спаять место пайки, но, не успев при этом разогреть само тело батареи.
Дома для лужения и пайки лучше использовать флюс или канифоль.