Все за и против переделки аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы
Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd аккумулятора для шуруповёрта на литиевые элементы.
Аккумулятор шуруповёрта
Доводы «за»
Начнём с преимуществ:
- Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
- Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
- У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.
Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.
Доводы «против»
- Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
- Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
- В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
- Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
- Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
- Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.
Детали и инструменты для переделки
Для перевода имеющегося шуруповерта на литий надо приобрести:
- комплект Li-Ion аккумуляторов;
- плату контроллера заряда (BMS):
- провода сечением не менее 2,5 кв.мм (лучше в силиконовой изоляции).
Из инструментов понадобятся:
- паяльник мощностью не менее 40 ватт с комплектом расходников, включая кислотный флюс;
- мелкий слесарный инструмент (отвертки, скальпель и т.п.).
Сам процесс достаточно творческий, зависит от имеющихся исходных условий и конструкции шуруповерта, поэтому по ходу переделки, возможно, потребуется еще что-то. К этому надо быть готовым.
Перед переделкой электроинструмента для работы на батареях Li-Ion надо учесть будущие условия эксплуатации. Литий-ионные элементы непригодны для работы в условиях низких температур.
Преимущества литий-ионных аккумуляторов
Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают низкой ценой, выдерживают много зарядных циклов, не боятся низких температур. Но ёмкость батареи будет снижаться, если поставить ее на заряд, не дождавшись полного разряда (эффект памяти).
Никель-кадмиевые аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы имеют следующие преимущества:
- высокая емкость, которая обеспечит большее время работы шуруповерта;
- меньшие размеры и вес;
- хорошо сохраняет заряд в нерабочем состоянии.
Но литиевый аккумулятор для шуруповерта плохо выдерживает полный разряд, поэтому заводские инструменты на таких аккумуляторах оснащают дополнительными платами, защищающими работу батареи от перегрева, КЗ, избыточного заряда во избежание взрыва, полного разряда. При установке микросхемы непосредственно в аккумулятор происходит размыкание цепи, если неиспользуемая батарея находится отдельно от инструмента.
Выбор аккумуляторов
Часто для шуруповертов используются батареи напряжением 12 В. Факторы, которые необходимо учитывать при выборе Li-Ion аккумулятора для шуруповерта:
- В подобных инструментах применяются элементы с высокими значениями разрядного тока;
- Во многих случаях емкость элемента находится в обратной зависимости от тока разряда, поэтому нельзя выбирать его только по емкости. Главным показателем является ток. Значение рабочего тока шуруповерта можно посмотреть в паспорте инструмента. Обычно это от 15 до 30-40 А;
- Не рекомендуется при замене аккумулятора шуруповерта на Li-Ion 18650 использовать элементы с разными значениями емкости;
- Иногда встречаются советы применить литиевый аккумулятор от старого ноутбука. Это абсолютно недопустимо. Они рассчитаны на гораздо меньший ток разряда и имеют неподходящие технические характеристики;
- Количество элементов считается, исходя из примерного соотношения – 1 Li-Ion на 3 Ni-Cd. Для 12-вольтовой батареи понадобится для замены 10 старых банок поставить 3 новых. Уровень напряжения будет слегка снижен, но если установить 4 элемента, то повышенное напряжение сократит срок службы электродвигателя.
Важно! Перед сборкой необходимо произвести полный заряд всех элементов для уравнивания
Переделка шуруповерта «Makita» на литиевый аккумулятор
Есть «Makita» шуруповерт с аккумулятором емкостью 1,3 А/ч и напряжением 9,6 В. Чтобы сменить на нем источник питания на литий-ионный, потребуется 3 компонента 18650. Переделка предоставит старому инструменту новые возможности: увеличит продолжительность работы на одном заряде, добавит мощность, так как рабочее напряжение поднимется до 10,8 В.
Для конструкции потребуется использовать BMS, управляющий контроллер, поддерживающий режим работы литиевых элементов в рабочих пределах. С этим прерывателем зарядка каждой банки будет равномерной без превышения 4,2 В, нижнее напряжение 2,7 В. Здесь применяется встроенный балансир.
Параметры контроллера должны сопровождать работу инструмента при повышении рабочего тока до 10-20 А. Обеспечить работу без отключения сможет плата на 30 А Sony VTC4, рассчитанная на емкость 2100 А/ч. Из 20 амперных подойдет Sanyo UR18650NSX принимающие энергии 2600А/ч. Плата нужна для 3 элементов, что маркируется в классификации 3S. При этом в плате должно быть 2 контакта, плюс и минус. Если выводы имеют обозначения с буквами «Р-«, «Р», «С-», они предназначены для более поздних моделей шуруповертов.
Пошаговая инструкция переделки шуруповерта Makita на литиевые аккумуляторы выглядит так.
- Разобрать аккумулятор на клею можно, если на весу обстукивать место соединения молотком с мягкой головкой. Направление удара вниз, в стык по нижней части корпуса.
- Взять от старой сборки только контактные пластины, аккуратно отсоединив их от батареи. Датчик и размыкатель нужно оставить.
- Спаять 3 элемента последовательно, пользуясь флюсом ТАГС и перемычками с изоляцией. Сечение провода должно быть больше 0,75 мм2.
- Собрать схему с контроллером, и соединить блок питания с контактными разъемами проводами 1,5 квадрата.
- Проверить работоспособность схемы и собрать корпус, снова посадив его на клей.
В шуруповерте со старым зарядным устройством DC9710 после окончания зарядки литиевого аккумулятора 18650 красный светодиод на панели выключится. За уровнем заряда следит встроенный контроллер.
ЗУ Makita DC1414 Т используют для зарядки источников питания на 7.2-14,4 В. Пока идет зарядка, горит красный свет. Но при зарядке литиевого аккумулятора, его напряжение не укладывается в стандарты солевых изделий, и после 12 В зарядное начнет мигать красным и зеленым. Но нужная зарядка уже есть. Шуруповерт готов к работе.
Неисправности и ремонт зарядного устройства для АКБ
Чтобы произвести ремонт зарядки, необходимо иметь хотя бы минимальные знания в радиоделе, а также прибор для “прозвонки” радиодеталей устройства — тестер. Все зарядные устройства для шуруповертов похожи между собой и имеют следующие узлы:
- низковольтную часть, включающую в себя выпрямитель преобразователя, а также схему, которая обеспечивает подачу питания для зарядки АКБ;
- понижающий инвертор;
- сетевой выпрямитель.
Сетевые выпрямители можно назвать самыми выносливыми элементами зарядников, если их правильно эксплуатировать. Но если зарядка предназначена для работы от электросети 120-130 В, и во время подключения ее через конвертор сгорает предохранитель, то чтобы починить ее, неисправность следует искать именно в выпрямителе. В зарядных устройствах, работающих от 220 В, часто горят высоковольтные транзисторы инвертора. В то же время, остальная электроника зарядки и выпрямитель инвертора выходят из строя очень редко. Также причиной того, что не работает зарядное устройство, можно считать пробитые или вздутые конденсаторы.
Перед поиском неисправности потребуется разборка корпуса зарядного устройства. Делать это следует аккуратно, поскольку большинство корпусов собирается на 1 шурупе и на защелках, которые легко ломаются.
Все составляющие электронной схемы зарядки необходимо проверять тестером. Чаще всего, оказывается неисправным конденсатор выпрямителя. Даже если при визуальном осмотре вы увидите вздувшиеся электролиты, их необходимо перепаять, заменив на исправные аналоги. Далее, установив предохранитель с нужным номиналом, можно проверить работу платы в режиме зарядки АКБ. Если проблем не обнаружено, показатели тока и напряжения находятся в пределах нормы, то плату можно монтировать в корпус.
Если плата зарядного устройства все равно отказывается работать, и зарядка батареи не происходит, тогда необходимо искать неполадки дальше. Исправность предохранителя, а также наличие напряжения на конденсаторе свидетельствует о том, что неисправность находится в инверторе. Диагностика инвертора является сложной задачей и требует наличие определенного опыта, а также специальной аппаратуры — осциллографа. Если опыта и аппаратуры нет, то отремонтировать зарядку можно, поочередно проверяя все радиодетали, меняя транзисторы и микросхемы преобразователя, и каждый раз проверяя плату на работоспособность.
Также при визуальном осмотре можно заметить и пробитые диоды. Они будут отличаться своей желтизной вследствие перегрева. Если хотя бы один диод (диодного моста) пробивает, он коротит на себя трансформатор. Случившееся вызывает перегрев остальных диодов, вследствие чего возникает перегрев обмоток трансформатора и их межвитковое замыкание. Поэтому нужно проверить тестером все подозрительные диоды и обе обмотки трансформатора. Проверка чаще всего показывает обрыв на первичной обмотке.
Стоит знать, что практически во всех трансформаторах такого типа стоит тепловая защита, которая срабатывает при температуре 130°С. Обычно этот датчик находится под верхними слоями изоляции трансформатора. Если заменить датчик нечем, то на свой страх и риск можно просто спаять ножки датчика, исключив обрыв. Далее, следует вернуть снятую с обмоток изоляцию на место и проверить работоспособность зарядного устройства. В большинстве случаев, данная неисправность трансформатора устраняется довольно простым способом.
Доводы «за»
- Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
- Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
- У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.
Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.
Сколько и каких аккумуляторов приобретать
В большинстве случаев для переделки любого шуруповерта на литиевые аккумуляторы используют элементы типоразмера 18650. Эта цифра означает линейные размеры:
- длина 65 мм (на самом деле чуть больше);
- диаметр 18 мм.
Эти батареи относятся к категории пальчиковых — имеют цилиндрическую форму с выводами положительного и отрицательного полюсов с противоположных сторон. Напряжение одного элемента в полностью заряженном состоянии составляет 3,6 вольт. Для каждого шуруповерта надо набрать необходимое напряжение. Его можно найти на корпусе старого аккумулятора.
| Напряжение штатной батареи, В | Количество литий-ионных элементов | Итоговое напряжение, В |
|---|---|---|
| 10,8 | 3 | 10,8 |
| 12 | 3-4 | 10,8 или 14,4 |
| 14 | 4 | 14,4 |
| 18 | 5 | 18 |
Очевидно, что из 3,6-вольтовых элементов не всегда удается набрать напряжение, строго равное номиналу. Так, для 18 в все получается идеально, а для 12 в придется довольствоваться или чуть меньшим, или чуть большим напряжением. Надо понимать, что в первом варианте немного упадет крутящий момент, а во втором он увеличится, но надо быть готовым к снижению ресурса механической части. К тому же есть вероятность, что повышенное напряжение может вывести из строя электронную схему управления. Хотя отзывы в сети говорят, что в этом плане все работает нормально.
