Замена nicd аккумуляторов шуруповерта

Замена NiCd аккумуляторов на Li в шуруповертах (подробно)

Шуруповёрту много лет. Штатные NiCd батареи давно ушли в историю.
Само железо еще бодрое.
Стоимость новой батареи соизмерима со стоимостью нового шуруповёрта.
Она возможно новая при покупке, но уже не «молодая» и готова умереть.

Валялся еще один шуруповерт в таком же состоянии.
Решил переделать на Li батареи.
Просчитал чего это стоит и загрустил. пока не зашёл на Али экспресс.
На Али стоимость нужных компонентов в 2 раза ниже, чем у нас.
Три года тому назад переделка 2-х шуруповёртов с 2-мя комплектами зарядки обошлась мне порядка 3500 руб.
Один шуруповёрт — на даче, другой — дома.

Кабель в белой оплетке с аудиовилками на концах — для соединения блока платы стабилизации с аккумуляторным блоком шуруповёрта при зарядке. На время зарядки аккумуляторный блок с шуруповёрта снимаю.
В верху коробка светлого цвета с платой стабилизации напряжения и тока. Внизу справа бок питания от компьютера на 18 Вольт и провода.

Немного теории

1 бочонок NiCd выдает 1,2 В. Для 14 вольтового шуруповёрта нужно 12 штук.
Зарядка производится малым током (0,1 от максимального тока разряда).
При полной разрядке навсегда выходит из строя.
Имеет высокий саморазряд и память остаточного заряда.

1 аккумулятор 18650 (Li) Выдает от 2,4 до 4,3 В .
18 — диаметр в мм 650 — длина в мм
Ток заряда порядка 1С-2С (однократное или двукратное значение емкости) .
Иначе, если ёмкость 2800 мА/ч, ток заряда порядка 2,8 А
Если разряжается менее напряжения 2,4 В — навсегда выходит из строя.
При превышении напряжения 4,3 В — может взорваться.
Чтобы этого не происходило — существуют специальные КОНТРОЛЛЕРЫ, которые следят за током и напряжением заряда и разряда.
Продаются аккумуляторы на основе 18650 и со встроенными контроллерами.
У них длина больше на несколько мм и другое обозначение.

Итак, нужно запитать шуруповёрт с рабочим напряжением 14,4 Вольт.

Берём 4-ре Li аккумулятора: 4 шт х 4,3 В =17,2 Вольт — это максимальное значение, которое при зарядке превышать нельзя.
Для шуруповёрта
17,2 -14,4 = 2,8 В (превышение) не страшно.
Для каждой батареи нужен отдельный контроллер.
Он будет следить за каждым аккумулятором отдельно.
Для этого контроллеры объединяют по несколько штук на одной плате.
Нам понадобится плата контроллеров на 4 аккумулятора.

Приступаем

Материалы (цены не привожу, т.к делал это 3 года тому назад) на один комплект:
1. Аккумуляторы 18650 — 8 шт (на 2 блока)
2. Контроллеры на 4 элемента 18650 — 2 шт.
3. Блок питания от компьютера (ноутбука) на 18 Вольт — 1 шт.
4. Плата стабилизатора питания — 1 шт.
5. Цифровые вольтметры 3 шт.
6. гнезда и провода (мелочевка).
7. Корпус для платы стабилизатора 1 шт.
8. Сварочная лента для точечной сварки

Блок питания от ноутбука

(сетевой на 220 В с выходом 18 В постоянного напряжения).

Старый зарядный блок не подойдет — он слаботочный.

Почему требуется такой сетевой блок питания: — нужно сформировать напряжение порядка 18 вольт с током порядка 2 А — это как раз блок от ноутбука.

Можно купить отдельно или порыться в закромах запчастей от старых ноутбуков.

Я нашел в закромах (у знакомых). Разъем (приборную часть) пришлось покупать в радиомагазине.

Более низкое напряжение не годится, так как есть входные ограничения по напряжению для платы стабилизации.

Блок платы стабилизатора

(корпус купил в «Чип и Дип»). Можно и самому склеить.

Плата стабилизатора внутри блока.

Просверлил в корпусе отверстия для вентиляции.
Слева вверху гнездо для подключения аккумуляторного блока шуруповёрта — от обычного аудио входа. Крепится «родной» гайкой.
Слева внизу гнездо для подключения сетевого блока питания. Крепится «родной» гайкой.
Справа — цифровой вольтметр.
В торце вырезано отверстие, вставлен цифровой вольтметр, который зафиксирован термоклеем.

Красной стрелкой отмечены потенциометры, которыми выставляется выходной ток и выходное напряжение (на аккумуляторный блок шуруповёрта). Надписи «I» и «U» сделал белой краской сам.

После монтажа, подключаем блок питания и выставляем выходное напряжение по цифровому вольтметру.
Я выставил 16,8 В, а не 17,2 В (с запасом по 0,1 В на каждый аккумулятор).

Слева гнездо для блока зарядки (сетевого).
Справа гнездо для провода идущего к аккумулятору шуруповёрта.
На блоке платы стабилизатора и аккумуляторном блоке 15,7 В. До минимального разряда еще далеко.

Вольтметры на блоке платы стабилизатора и аккумуляторном блоке шуруповёрта позволяют оценить процесс зарядки. Если где-то в проводах или разъеме обрыв — это будет видно сразу.

Один раз отвалилась пайка. Вольтметр сразу показал не допустимо низкое напряжение.
На поиск неисправности ушло минут 5 с учетом разборки блока аккумуляторов.

Предельные значения напряжений на аккумуляторном блоке наклеены на дно блока аккумуляторов шуруповерта скотчем.

Вольтметр на блоке аккумуляторов позволяет оценить степень заряда. Обычно ставлю на подзарядку, когда будет 11-12 Вольт

Надпись — чтобы, чтобы не забыть.

Когда первый раз включаем зарядку, в разрез провода между блоком платы стабилизатора и аккумуляторным блоком шуруповёрта нужно вставить амперметр и на плате стабилизатора установить нужный ток потенциометром «I» (1-2 А в зависимости от емкости конкретных элементов 18650).
Выставил ток 1 А стареньким тестером ТЛ-4.

Аккумуляторный блок шуруповёрта (корпус «родной»)

На аккумуляторном блоке контрольный вольтметр, гнездо для подключения зарядки и выключатель вольтметра (виден плохо из-за черного цвета).

Надписи о значении напряжения и распайки разъема далеко не лишние.
Нужны при ремонте.

Батарейный блок изнутри.

Слева направо:
— выключатель вольтметра,
— гнездо для заряда,
— цифровой вольтметр.
Вольтметр когда не нужен — выключен. Он для оценки степени разряда.

Контроллер на 4 аккумулятора

Контроллер нужно брать с выходным током на 15-16 А.
Если будет меньше, контроллер при большой нагрузке или старте шуруповерта будет отключать аккумулятор.

Монтаж сделан толстым проводом, так токи там большие!

Аккумуляторы скреплены между собой термоклеем (получилась батарея).

Батарея прикреплена термоклеем к стенкам блока.
Плата контроллера после распайки прикреплена термоклеем к батарее.

Технологические нюансы.

Литиевые аккумуляторы боятся перегрева.
Если вы разбирали батарею, то видели, что между собой отдельные элементы скреплены точечной сваркой металлической лентой.
Лента продается На Али экспресс. Варить же её — не просто.

Если припаивать паяльником, то нужно это делать мощным и кратковременными касаниями.

Я же сделал точечную сварку из трансформатора микроволновки.
Потренировался в сварке и всё получилось.

Про точечную сварку ленты таким трансформатором можно найти видео на ютубе.

На сайте можно почитать статьи про Li батареи, контроллеры и т.п.

Если в наличии есть старые блоки аккумуляторных батарей, исправные батареи можно извлечь и использовать. Желательно — одинаковые. по типу.

Условие годности отдельных элементов — не менее 2,4 В на элементе.

Ленту приваренную к элементам — не отдирать от корпуса, а обрезать посредине.
К обрезкам гораздо проще припаять толстый провод для формирования новой батареи.
Три года не знаю проблем с Li аккумуляторами. Заряд — порядка 1-1,5 часа.
Месяцами лежат и не теряют емкость.
По весу блок аккумуляторов ЗНАЧИТЕЛЬНО легче.

То ли от куртки, то ли от сумки остался шнурок с регулировочной клипсой. Приделал его к ручке шуруповёрта. Если нужно, вешаю за шнурок шуруповёрт на руку. И не нужно искать место куда его положить. например при работе на лестнице.

Второй экземпляр зарядного блока сделал в одном корпусе.
Вместо компьютерного блока питания был куплен преобразователь с 220 на 24В и ток 3А.

Источник

Как заменить банки в аккумуляторе шуруповерта

Как известно, любой аккумулятор рано или поздно вырабатывает свой ресурс и нуждается либо в частичной замене элементов питания, либо его следует поменять полностью. Если речь идет о шуруповерте, для кого-то бывает гораздо легче купить новый, чем заменить в нем батарейки, потому что это требует и времени, и определенного мастерства. Однако при наличии навыков и умения замена аккумуляторов в шуруповерте может стать хорошей альтернативой покупке нового. Во многих случаях она обходится дешевле.

В качестве батареек в шуруповертах обычно используются никель-кадмиевые или литий-ионные элементы. Никель-кадмиевые аккумуляторы более неприхотливы и, если будет проведена частичная замена элементов в таком блоке, он будет работать еще долгое время. Частичную замену литиевых батареек тоже можно провести, но осуществить это немного сложнее. Следует иметь в виду, что паять придется не только сами элементы, но и балансировочную плату. Также в последнее время любители электроники часто меняют батареи шуруповерта своими руками, с nicd аккумуляторов на литиевые. Это хороший выход из положения в том случае, если шуруповерту приходится работать часто и интенсивно. Емкость литий-ионных АКБ гораздо выше, а количество циклов — больше.

Как отремонтировать никель-кадмиевую батарею шуруповерта

Специфика никель-кадмиевых банок заключается в том, что по окончании срока службы содержимое их электролита может высыхать. В данном случае иногда помогает перезаливка дистиллированной водой. О восстановлении аккумулятора шуруповерта этим и другими способами читайте здесь →

Но если задуматься над тем, что лучше и заведомо эффективнее, все-таки стоит решиться на замену аккумуляторов шуруповерта. Заливка помогает далеко не всегда. Гораздо выше вероятность того, что инструмент будет хорошо работать с батареей, в которой будет проведена частичная замена банок. Разумеется, при условии, что все делается правильно.

Наконец, процесс заливки, сам по себе, является ничуть не менее трудозатратным, чем процесс ремонта батарей. А если он окажется неэффективным по причине того, что АКБ просто высохли, будет очень досадно.

Разбираем блок и ищем «слабое звено»

Перед тем как начинать ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками, следует иметь в виду, что вскрывать сам аккумуляторный блок следует максимально аккуратно. Иногда для этого требуется много терпения, потому что изготовители блоков всегда норовят сделать так, чтобы к батарейкам подобраться было как можно сложнее. Это и понятно. Большинство производителей заинтересованы в том, чтобы мастера не ремонтировали аккумулятор шуруповерта самостоятельно и не возились с банками, а, не задумываясь, приобретали новый инструмент, часто за довольно большую цену.

После вскрытия аккумулятора следует изъять из его пластмассового корпуса все батарейки. Важный момент: не забудьте перед проведением этой манипуляции предварительно зарядить АКБ . Заряжать можно не больше трех часов. Потом, уже после изъятия банок, нужно будет с помощью мультиметра провести замеры показателей напряжения на каждой из них.

Далее следуйте такому алгоритму действий:

• После того как измерите U каждой из банок, запишите результаты. Вероятнее всего, элементы с наименьшим показателем напряжения и придется потом убирать.
• Теперь разрядите аккумуляторную связку. К ней можно подключить нагрузку в виде лампочки.
• Снова повторите процесс зарядки , замерьте напряжение на каждой батарейке и отпаяйте те, у которых самые слабые показатели .

Безусловно, перед тем как проводится замена аккумуляторов в шуруповерте, следует приобрести новые элементы, аналогичные старым, желательно с небольшим запасом. Приобретайте батарейки с одинаковым показателем емкости.

Устанавливаем новые банки

Перед установкой в аккумуляторный блок новых батареек важно учесть определенные тонкости, без которых сделать все правильно будет невозможно. Прежде всего, важно помнить о соблюдении полярности во время пайки . А также уяснить разницу между обычной пайкой и принципом точечной сварки. Потому что пластины, соединяющие элементы питания между собой, припаивать обычным способом не рекомендуется.

В случае, если у вас нет аппарата для точечной сварки, попробуйте воспользоваться обычным паяльником. Но делать все следует четко, аккуратно и максимально быстро. Главное — не допустить критического перегрева аккумуляторов. Используйте только качественный свинцовый припой.

Кстати, именно в таких случаях и проявляется одно из главных преимуществ никель-кадмиевых батарей. Подвергаясь определенному риску во время ремонта, они имеют довольно большие шансы «выстоять» перед высокими температурами вследствие крепкого металлического корпуса и состава, не имеющего повышенной взрывоопасности. Литиевые элементы гораздо менее стойки к «прошиванию» и более капризны.

Поставьте каждую батарейку в той последовательности, которая была соблюдена в старой связке, и соберите заново аккумуляторный блок. После того как аккумулятор будет собран заново, нужно «раскачать» его, как следует, чтобы уравновесить потенциал всех элементов и убрать то, что называется «эффектом памяти». Проведите новому аккумулятору, как минимум, два или три цикла «заряда-разряда». Как известно, никель-кадмиевые батареи не рекомендуется постоянно «подзаряжать» без предварительной полной разрядки, что в процессе работы бывает не всегда возможно.

В дальнейшем, при эксплуатации отремонтированного аккумулятора необходимо время от времени полностью разряжать его с последующей полной зарядкой — для предотвращения частого возникновения «эффекта памяти». Это рекомендуется делать, как минимум, раз в полгода. Так можно продлить срок работы никель-кадмиевых элементов с оптимальной выработкой их ресурсов, без накопления ими ненужной информации о предыдущих подзарядках.

Замена никель-кадмиевых аккумуляторов в шуруповерте на литиевые

В последнее время на форумах, посвященных электротехническим инструментам, часто описывается процесс замены никель-кадмиевых АКБ шуруповерта на Li Ion аккумуляторы. И это не случайно. Более современные элементы на основе лития имеют гораздо большую емкость . А количество рабочих циклов у них больше , как минимум, в полтора-два раза.

Очень часто кадмиевые батарейки меняют на популярные литиевые 18650, названные так на основании своих размеров. Поменять батареи на литий можно в том случае, если инструмент работает ежедневно, либо очень часто. Большое количество циклов литий-ионных аккумуляторов оптимально подойдет для профессиональных мастеров, которые используют инструмент каждый день.

Для того чтобы переделать шуруповерт с «с кадмия на литий», понадобятся аккумуляторы 18650 и специальный модуль зарядки. Данный модуль позволяет заряжать аккумулятор и отдавать нагрузку на одних и тех же выводах (та самая защитная плата, о которой говорилось в начале). В таких модулях имеется защита от короткого замыкания между элементами.

Как спаять элементы

Пайку настоятельно рекомендуется проводить именно аппаратом контактной сварки — вследствие того, что литиевые аккумуляторы еще более чувствительны к нагреванию, чем кадмиевые. Если никель-кадмиевые батарейки могут выдержать манипуляции с паяльником, то для лития все же лучше использовать метод контактной сварки.

Для соединения аккумуляторов между собой понадобится тонкая металлическая полоска. Сами полоски можно нарезать из мягких консервных банок. Все соединяемые поверхности предварительно нужно протереть спиртом, а затем начать точечную сварку с помощью аппарата. Длительность импульса подбирается экспериментально таким образом, чтобы не было прожига и чтобы соединение было надежным. Для надежности соединения пластины с контактной поверхностью батарейки лучше сделать несколько точечных соединений.

Лишняя часть полоски отрезается, и свободный ее край соединяется с другим аккумулятором. Далее все элементы соединяются друг с другом по этому же принципу. Безусловно, с соблюдением полярности.

Вся готовая сборка фиксируется друг с другом с помощью изоленты. Лучше сделать два оборота изоленты с одной стороны и два оборота с другой — для большей надежности. После этого контакты аккумуляторов снова соединяются металлической полосой. Получается готовая новая батарея, к которой теперь нужно присоединить плату (модуль).

Модуль можно припаять к новому аккумулятору уже обычным паяльником.

Минусовой провод аккумуляторной сборки подсоединяется на плате к выводу B-, а плюсовой — к выводу B+. Контактные клеммы подсоединяются к клеммам P- и P+, балансировочные отводы — к выводам B1, B2 и B3. Для припоя лучше использовать качественный флюс, который очень хорошо растекается по всей поверхности. Плюсовой провод припаивается напрямую, а к минусовому контакту припаивается толстый провод с сечением не менее 0,5 мм 2 , так как по нему будет протекать ток не менее 10 ампер.

После этого припаиваются балансировочные провода с небольшим сечением.

Далее:

• к контакту B3 подключают точку соединения третьего и четвертого аккумуляторов;
• к контакту B2 — точку соединения второго и третьего ;
• к контакту B1 — точку соединения первого и второго (отсчет начинаем с плюсового контакта).

После зарядки аккумулятора проверяем напряжение на всех его элементах. U на каждом из них не должно превышать 4,2 вольта.

После того как новый аккумуляторный блок готов, разбираем старый никель-кадмиевый аккумулятор. Изымаем только старые батарейки, а старые термодатчики оставляем на месте, потому что зарядное устройство шуруповерта без них работать не будет. Припаиваем внутрь пластмассового корпуса новый блок, а пространство, оставшееся внутри, заполняем пенопластом.

Таким образом, если возникает необходимость замены аккумулятора в шуруповерте, можно сделать ее своими руками. В случае со старыми, но надежными кадмиемыми батареями можно воспользоваться методом их частичной замены на новые. А если есть желание собственноручно сваять себе «профессиональный и мощный шуруповерт», можно с успехом полностью поменять аккумуляторный блок на литий-ионные элементы.

Источник