Фонарь светодиодный – установка li-ion аккумулятора вместо кислотного

Переделка фонариков на литиевые аккумуляторы

В предыдущей статье мы рассмотрели очень хорошую современную микросхему – контроллер заряда литиевых батарей, теперь пришло время применить эту схему в действии, модернизировав несколько карманных фонарей. Далее смотрите пару применений плат ЗУ с TP4056 в фонариках:

Аккумуляторы взяты от старых сотовых телефонов, найдены с одинаковыми ёмкостями, сбалансированы и спаяны в блок. В первом варианте 1,5 А во втором 1 А. Заряжаются быстро – примерно 1-3 часа, в зависимости от применённого БП по току.

Далее занялся переделкой ещё одного старого походного фонарика под литиевый аккумулятор 18650, под него нарисовал печатку, вышла почти как оригинал, но поменьше. Опробовал зарядку, работает. Соберу весь фонарь. 

А вот доделал ещё один старый походный фонарик. Есть возможность менять линзы, для разной фокусировки светового потока. Заменил кислотный аккумулятор на АКБ типа 18650 и добавил ЗУ на той-же TP4056, ёмкость применённого аккумулятора 1,3 А:

Ещё один случай. Отдали мне неплохой корпус от древнего фонарика на лампочке накаливания, с подзарядкой от сети.

Встроенный в него гелевый аккумулятор был давно и безнадёжно мёртв. Немного поразмыслив, было решено встроить в него блок запараллеленых литиевых аккумуляторов 4 штуки по 800 мА каждый, и расширить функционал встраиванием в корпус двух светодиодов на 60 мА и 150 мА.

На место снятой выдвижной вилки была выпилена дополнительная алюминиевая пластинка-радиатор и прикручен smd светодиод на рабочий ток 150 мА. А на место бывшей лампочки поставлен 8 мм круглый светодиод на 60 мА.

Оставалось внутри много свободного места, соответственно в фонарик было встроено готовое ЗУ на опять же ТР4056. Светодиоды на платке зарядного идеально подошли под отверстие бывшего светодиода включения. Под эти светодиоды индикации заряда был выточен конусный индикатор из оргстекла и вклеен в корпус. Получился компактный и ресурсоёмкий (3,2 А) карманный фонарик с подзарядкой от 5 В.

На корпус было ещё добавлено защитное оргстекло, для защиты светодиода от пыли. А это разобранный корпус, для более понятного визуального ознакомления с начинкой переделанного фонарика. Осталось ещё пустое место, вполне можно добавить и повышающий преобразователь для подзарядки сотового телефона.

Таким образом старым электронным конструкциям и приборам можно дать возможность служить и дальше, применив современную электронную базу в новом техническом качестве. И всё это поможет сделать небольшая дешёвая микросхема 4056. С вами был Igoran.

   Форум по ЗУ

Источник: http://radioskot.ru/publ/zu/peredelka_fonarikov_na_litievye_akkumuljatory/8-1-0-978

DIY фонарик на Li-Ion аккумуляторе

Хотя световой день становится длиннее, а ночи короче фонарик имеет важное значение в быту.

В последнее время большое распространение получили светодиодные фонарики, которые в первую очередь отличаются высоким КПД излучения в видимой области спектра, в отличие от ламп накаливания, низким энергопотреблением, а также имеют малый вес, при значительной яркости. К недостаткам можно отнести, только наверное неестественный спектр излучения.

Ну с фонариком вроде все понятно. Значить необходимо переходить к тому, ради чего это все велось. Если есть какой нибудь фонарик, то его можно усовершенствовать поставив в него Li-ion аккумулятор. Например заменив батарейки или вышедший из строя щелочной аккумулятор.

Но не все так просто как кажется, аккумулятору данного типа необходимо в процессе заряда постоянно контролировать напряжение, так как из-за его превышения аккумулятор может загореться, поэтому в корпус аккумуляторов встраивают контроллер заряда аккумулятора, который защищает аккумулятор от превышения напряжения заряда. Также этот контроллер может ограничивать глубину разряда и ток потребления. Тем не менее надо учитывать, что не все аккумуляторы снабжаются защитой. В погоне за себестоимостью или ёмкостью защиту могут не ставить. Ну что время приступать!

Для построения фонарика на Li-ion аккумуляторе нам понадобится:

1. Какой нибудь фонарик
2. Li-ion аккумулятор (с любого старого телефона, можно даже не новый)
3. Ненужное зарядное устройство от телефона
4. Светодиоды для замены лампочки

Фонарик

Фонарик можно взять любой, какой есть в наличии – это не важно. Главное чтобы он был не разбитый и в будущем мог выполнять свою основную функцию. 

Li-Ion аккумулятор

Аккумулятор для фонарика необходимо подобрать по размеру корпуса самого фонарика, лучше конечно взять аккумулятор от телефона, так как в нем есть контроллер заряда. Но это не значит, что другие аккумуляторы не подойдут. Контроллер заряда можно припаять и аккумулятору у которого его нет.

 Он необходим для того что-бы аккумулятор не был перезаряжен выше напряжения 4.2…4.3 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Сердцем контроллера является 6-и лапая микросхема (Даташит) и двойной полевой транзистор (Даташит). Я предлагаю доделать контроллер световой индикацией заряженного состояния.

Для этого в цепь затвора полевого транзистора (OС) включим ключ со светодиодом. 

Перед установкой аккумулятора, его желательно проверить на работоспособность. Для этого его необходимо полностью зарядить, а затем через нагрузку разрядить. При этом необходимо засечь время за которое он полностью разрядится. Я разряжал аккумулятор лампочкой от канагонки (3.7В, 1А), если аккумулятор держит больше 10 мин, то он вам послужит еще очень хорошо.

Зарядное устройство

Зарядное устройство подойдет от любого мобильного телефона главное, чтобы оно было рабочее. При необходимости его можно установить как в сам фонарик, так и вывести разъем для его подключения.

Лампочка

Лампочку можно заменить светодиодами – это увеличит время свечения фонарика. Для замены необходимо взять лампочку аккуратно разбить в ней стекло и к цоколю припаять светодиод, затем для прочности залить внутреннюю полость клеем. После всего этого светодиодная лампочка будет готова к работе. 

Общая схема фонарика

Первая версия.

Вторая версия

Фотографии готового фонарика

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://cxem.net/house/1-402.php

Доработка LED фонарика (установка драйвера и замена светодиода на CREE X-PE)

$4

Этот фонарик был куплен на EBAY около 4-5 лет назад. Ссылка на продавца не сохранилась, да и врядли он еще продает этот товар. Но и сейчас  я неоднократно вижу на многих торговых площадках братьев-близнецов этого фонарика, поэтому мне кажется этот обзор еще актуален.

Тем более принципы доработки этого фонарика можно применить и к другим подобным изделиям.

Фонарик верой и правдой отслужил мне несколько лет.

Светодиод я не могу опознать. Что-то маленькое, с низким тепловыделением, но достаточно яркое.

Я не пользовался им особенно интенсивно и он меня устраивал. В не было никаких ненужных мне режимов. Кнопка выключения в торце, как мне нравится. Есть уплотнительные резинки. Изначально он работал на трех элементах ААА. Потом у меня появились LiIon аккумуляторы 18650 и я попробовал запихнуть в фонарик такой элемент.

Как  ни странно, он без проблем поместился. Почему я решил его разобрать и доработать? Просто мой маленький сын как-то вытащил мой другой фонарик, играл с ним целый день и в нем сгорел от перегрева светодиод.

Я разобрал тот фонарик и увидел что светодиод установлен так что нет никакого теплоотвода и вообще нет драйвера. Ужас! Поэтому я решил глянуть как устроен герой моего сегодняшнего обзора.

Не хотелось бы чтобы если вдруг придется им интенсивно воспользоваться он подвел в самое неподходящее время. Придется разбирать.

Выключатель разбирать незачем, а вот ту обойму в которой находится светодиод и драйвер придется посмотреть.

Видно что эта обойма металлическая, что уже неплохо. Мне попадались фонарики у которых эта деталь была из пластмассы.

Видно что внутри большое отверстие и плата светодиода касается обоймы только своими краями, площадь соприкосновения небольшая и без термопасты.

Приподнимаем плату светодиода. А где же драйвер?

Драйвер состоит из контактной платы и куска провода. Да уж, китайцы видно сделали ставку на надежность

На контактной площадке есть пружина. Вот почему был такой запас в размерах и элемент 18650 без проблем поместился в корпус.

Не могу налюбоваться на лаконичный китайский драйвер перед тем как отправить его в помойку.

По хорошему, поменять бы эту обойму на такую, чтобы внутри не было такой дырки, чтобы плата светодиода полностью прилегала ко всей поверхности для лучшего теплоотвода.

Но токарного станка у меня нет, а заказывать токарю на заводе изготовление этой детали нерентабельно, проще купить другой фонарик, цена будет сопоставима. Поэтому решаю здесь оставить все как есть, только улучшить контакт и помазать перед сборкай контактирующие поверхности термопастой.

Порывшись в своих закромах нахожу настоящий драйвер. Наверно это не самый лучший экземпляр, но он реально работает и он у меня уже есть, не нужно заказывать и ждать посылки. Вот он, красавец.

Тоже есть пружинка, это обязательно нужно, силиконовые провода и 3 режима.

Новый драйвер вошел в обойму плотно, с натягом, как здесь и был.

Чуть повредил дорожку на драйвере. Сам виноват. Пришлось соединить проволочкой. Работало бы и без нее, но припаял для надежности.

Заодно решил заменить светодиод на что-то более интересное. В закромах выкопал следующие:

Первый слишком большой, второй мощнее, но греется как печка. Выбираю третий, СREE XP-E.

Вот он крупнее.

А вот тот что стоял изначально. Может кто может его опознать?

Промазываю термопастой места соприкосновения обоймы и платы светодиода. Врядли это решит проблему кардинально, но чуть-чуть но это должно улучшить охлаждение светодиода. Чуть-чуть термопасты и на резьбу по которой обойма вкручивается в корпус фонарика для улучшения теплоотвода на корпус. Собираем.

Диаметр кристалла у светодиода CREE меньше чем у того что стоял раньше и он больше выступает вперед. Чтобы пучок света был без темного пятна в центре нужно чуть отодвинуть отражатель от светодиода. Но так как плата светодиода прижимается к теплоотводящей обойме самим отражателем, приходится подложить под отражатель фоторпластовую шайбочку.

Проверяем – работает. Яркость сопоставима с яркостью того светодиода что стоял изначально. Но ладно, пусть уж остается CREE. Надеюсь не перегреется…

Кнопка работает как и положено, включает-выключает. Если не нажимать на кнопку до конца, а только чуть-чуть придавливать, переключается режим работы фонарика.

Режимов всего 3: полная яркость, половинная яркость и строб. Режима SOS, слава Богу, нет. Он мне точно не нужен. Я бы и от строба отказался, тем более что мне встречалась информация по перешивке таких драйверов.

Но подумав, решил строб оставить, а вдруг пригодится?

Вот видео работы фонарика после доработки:

На видеосъемке видна модуляция света, результат работы драйвера. Так и должно быть, глазом это не видно, только на видео. 

Здесь можно увидеть как работает фонарик в режимах полной и половинной яркости, а также в режиме строба.

Вывод: фонарик стоил очень недорого, имеет хороший прочный конструктив и хороший потенциал для доработки. После модернизации его эксплуатационные качества улучшились и теперь он вполне соответствует моим запросам.

Источник: https://www.kupislonica.ru/dorabotka-led-fonarika-ustanovka-drajvera-i-zamena-svetodioda-na-cree-x-pe/

Литиевые аккумуляторы для обычных фонариков | Каталог самоделок

Карманные фонари можно модернизировать с помощью микросхемы. Для этого достаточно контроллера заряда литиевых батарей. Можно рассмотреть применение плат зарядного устройства с ТР 4056 в обычных фонариках:

Для работы понадобятся аккумуляторы от старых мобильных телефонов. Их емкости должны быть одинакового размера. Подходящие сбалансированные аккумуляторы спаивают в блок. В одном варианте применения использована сила тока 1,5 А, а в другом – 1 А. В зависимости от подключенного блока питания время зарядки колеблется в пределах 1-3 часов.

Любой старый походный фонарик можно превратить в литиевый аккумулятор 18650. Достаточно нарисовать печатку чуть меньшего размера, чем оригинал. При подключении зарядки, устройство должно работать.

После этого можно попробовать провести замену кислотного аккумулятора. К карманному фонарю подключается АКБ типа 18650 и запоминающее устройство ТР 4056. Емкость приемного блока питания – 1,3 А.

Процесс преобразования фонарика в литиевый аккумулятор детально представлен на следующем примере. Исходное устройство имеет лампочку накаливания и заражается от сети.

Встроенный в корпус гелиевый аккумулятор отслужил свой срок. Реанимировать его можно, встроив в блок 4 штуки запараллеленых литиевых батарей по 800 мА. Увеличить функционал устройства позволит пара светодиодов на 60 мА и на 150 мА.

Место выдвижной вилки занимает дополнительная алюминиевая пластинка-радиатор. Тут же можно расположить smd-светодиод. Рекомендуемый рабочий ток: 150 мА. Вместо лампочки достаточно поставить круглый светодиод мощностью 60 мА и диаметром около 8 мм.

Свободное место по размеру соответствует готовому запоминающему устройству ТР 4056. Старый светодиод включения имеет подходящее отверстие, поэтому проблем с установкой нового на платке не будет.

Предварительно нужно выточить конусный индикатор заряда из оргстекла и вклеить его в корпус.

В результате получится компактный карманный фонарик с большим энергетическим ресурсом до 3,2 А и возможностью подзарядки от 5В.

Дополнительную защиту для устройства обеспечит защитное оргстекло. Его добавляют в конструкцию для того, чтобы оградить светодиод от пыли.

  На фото разобранного корпуса хорошо видны все внутренности переделанного фонаря. В пустое пространство допустимо вмонтировать повышающий преобразователь. Это добавит полезных функций устройству.

К примеру, без труда можно будет подзарядить мобильный телефон.

Путем не хитрых преобразований любой старый прибор продолжит служить своему владельцу в новом качестве. Для этого достаточно применить современную электронную базу.

Читайте также:  Технологии ремонта для домашнего мастера

Источник: https://volt-index.ru/electronika-dlya-nachinayushih/litievyie-akkumulyatoryi-dlya-obyichnyih-fonarikov.html

Светодиодный фонарик RXQ-808

Подарили как-то вот такой китайский фонарик: семь светодиодов; питание от герметичного свинцово-кислотного аккумулятора (номинальное напряжение – 4V, ёмкость неизвестна, какой-либо маркировки на нём нет); схема заряда от сети ~220V; трёхпозиционный переключатель (среднее положение – режим заряда; крайнее положение, ближнее к излучающей части – светятся все 7 светодиодов; второе крайнее положение – светятся только 4 светодиода). Но “китай”, он и есть “китай”, качество фонарика оказалось “ниже среднего”: во-первых, если вставить вилку фонарика в сетевую розетку при неправильно установленном положении переключателя, то “сгорают” светодиоды, во-вторых, главное, батарея крайне низкого качества – уже минут через 10-15 непрерывной работы, яркость свечения заметно падает. Встал вопрос о том, как можно превратить данное устройство во что-то более или менее приличное.

Решение оказалось достаточно простым – вместо свинцово-кислотной батареи можно использовать два запараллеленных Li-ion аккумулятора типа 18650 (аккумуляторы должны быть полностью идентичными!), вот например батареи типа SAMSUNG ICR18650-26C, ёмкость каждого элемента – 2600mAh (хотя для большинства элементов типа 18650, это значение всё же – 2200mAh.), их общая ёмкость будет, соответственно, составлять 5200mAh, а номинальное напряжение – 3.7V, что весьма близко к 4V прежней батареи (т.е. не нужно никаких переделок в блоке светодиодов).

Для практической реализации всего этого: вынимаем старую батарею,  плату заряда, выдвижную вилку; для установки Li-ion элементов возможно придётся срезать несколько рёбер жёсткости внутри корпуса фонарика.

Устанавливаем Li-ion элементы, их можно закрепить, например, клеем-расплавом (“клеящий пистолет”), заряд аккумуляторов теперь будет осуществляться при помощи внешнего зарядного устройства, для этого в торце фонарика делаем отверстие и устанавливаем  разъём питания (в принципе любой подходящий, к нему у вас соответственно должен быть и штекер).

Для заряда нужно использовать зарядное устройство, предназначенное для работы с Li-ion аккумуляторами (желательно большой ёмкости), например, ROBITON SmartCharger-4-Li-Ion.

Если в фонарике, из-за неправильного положения переключателя при подключении к сети, сгорели все штатные светодиоды, то их можно заменить на светодиоды, используемые для подсветки вот в этих веб-камерах (выпаять из камер с неисправным сенсором изображения), суммарное потребление этих семи светодиодов будет составлять около 108mA, с “родными” светодиодами – около 70mA. Т.е. в идеальном случае, время работы фонарика в первом варианте (108mA), с двумя элементами ёмкостью 2200mAh, будет составлять около 40 часов, а во втором (70mA) – около 60. По сравнению с тем что было, весьма неплохо, практика, кстати, подтверждает эти цифры, переделанный фонарик проработал непрерывно более двух суток.

Схема китайского светодиодного фонарика RXQ-808 (непеределанного).

На сайте “Электрон55.ру” работает форум.

Источник: http://electron55.ru/misc/655-rxq-808

Литий против свинца

Источник: https://alex-avr2.livejournal.com/54747.html

Переделка аккумулятора шуруповёрта на Li-Ion

Ничего нового я в этой статье не скажу, но просто хочется поделиться опытом апгрейда аккумуляторов моего старого шуруповёрта Makita.

Изначально данный инструмент был рассчитан на никель-кадмиевые аккумуляторы (которые давно уже умерли, как умерли и купленные на смену такие же). Недостатки Ni-Cd известны: низкая ёмкость, небольшой срок жизни, высокая цена.

Поэтому уже давно производители аккумуляторного инструмента перешли на литий-ионные батареи.

Ну, а что делать тем, у кого инструмент старый? Да всё очень просто: выбросить Ni-Cd банки и заменить их на Li-Ion популярного формата 18650 (маркировка обозначает диаметр 18 мм и длину 65 мм).

Какая нужна плата и какие нужны элементы для переделки шуруповёрта на литий-ион

Итак, вот мой аккумулятор на 9,6 В и ёмкостью 1,3 А·ч. При максимальном уровне заряда он имеет напряжение 10,8 вольт. Литий-ионные элементы имеют номинальное напряжение 3,6 вольта, максимальное – 4,2.

Следовательно, для замены старых никель-кадмиевых элементов на литий-ионные мне потребуются 3 элемента, их рабочее напряжение будет 10,8 вольт, максимальное – 12,6 вольт.

Превышение номинального напряжения никак не повредит мотору, он не сгорит и при большей разнице, беспокоиться не надо.

Литий-ионные элементы, как это всем давно известно, категорически не любят перезаряд (напряжение выше 4,2 В) и чрезмерный разряд (ниже 2,5 В). При таких превышениях рабочего диапазона элемент очень быстро деградирует.

Поэтому литий-ионные элементы всегда работают в паре с электронной платой (BMS – Battery Management System), управляющей элементом и контролирующей как верхнюю, так и нижнюю границу напряжения.

Это плата защиты, просто отсоединяющая банку от электрической цепи при выходе напряжения за границы рабочего диапазона. Поэтому помимо самих элементов, потребуется такая плата BMS.

Теперь два важных момента, с которыми я несколько раз неудачно экспериментировал, пока не пришёл к правильному выбору. Это – максимально допустимый рабочий ток самих Li-Ion элементов и максимальный рабочий ток BMS-платы.

В шуруповёрте рабочие токи при высокой нагрузке достигают 10-20 А. Поэтому и элементы нужно покупать такие, которые способны отдавать высокие токи. Лично я успешно пользуюсь 30-амперными элементами 18650 производства Sony VTC4 (ёмкостью 2100 мАч) и и 20-амперными Sanyo UR18650NSX (ёмкостью 2600 мАч).

Они нормально работают в моих шуруповёртах. А вот, например, китайские TrustFire 2500 мАч и японские светло-зелёные Panasonic NCR18650B на 3400 мАч не годятся, они на такие токи не рассчитаны.

Поэтому не надо гнаться за ёмкостью элементов – даже 2100 мАч более чем достаточно; главное при выборе – не просчитаться с максимально допустимым током разряда.

И точно так же, BMS-плата должна быть рассчитана на высокие рабочие токи. Я видел в Youtube, как народ собирает аккумуляторы на 5-ти или 10-амперных платах – не знаю, лично у меня такие платы при включении шуруповёрта сразу уходили в защиту. По-моему, это выброс денег.

Скажу так, что сама фирма Makita ставит в свои аккумуляторы 30-амперные платы. Поэтому я пользуюсь 25-амперными BMS, купленными на Алиэкспрессе. Они стоят около 6-7 долларов и ищутся по запросу «BMS 25A».

Поскольку нужна плата на сборку из 3-х элементов, то надо искать такую плату, в названии которой будет «3S».

Ещё один важный момент: у некоторых плат на зарядку (обозначение «С») и нагрузку (обозначение «P») могут идти разные контакты. Например, плата может иметь три контакта: «P-», «P+» и «C-», как на родной макитовской литий-ионной плате.

Такая плата нам не подойдёт. Зарядка и разрядка (charge/discharge) должны осуществляться через один контакт! То есть, на плате должно быть 2 рабочих контакта: просто «плюс» и просто «минус».

Потому что наше старое зарядное устройство также имеет только два контакта.

В общем, как уже можно было догадаться, я со своими экспериментами выбросил массу денег как на неправильные элементы, так и на неправильные платы, совершив все ошибки, которые можно было совершить. Зато получил бесценный опыт.

Как разобрать аккумулятор шуруповёрта

Как разобрать старый аккумулятор? Есть аккумуляторы, где половинки корпуса крепятся винтами, но есть и на клею. Мои аккумуляторы как раз из последних, и я вообще долгое время считал, что их невозможно разобрать. Оказалось, что возможно, если у тебя есть молоток.

В общем, с помощью интенсивных ударов в периметр кромки нижней части корпуса (молоток с нейлоновой головкой, аккумулятор нужно держать в руке на весу) место склейки успешно разъединяется. Корпус при этом никак не повреждается, я уже 4 штуки так разобрал.

Интересующая нас часть.

От старой схемы нужны только контактные пластины. Они прочно приварены к верхним двум элементам точечной сваркой. Отковырять сварку можно отвёрткой или плоскогубцами, но ковырять надо максимально аккуратно, чтобы не сломать пластик.

Всё почти готово для дальнейшей работы. Кстати, штатные термодатчик и размыкатель я оставил, хотя они уже не особо актуальны.

Но очень даже вероятно, что наличие этих элементов необходимо для нормальной работы штатного зарядного устройства. Поэтому настоятельно рекомендую их сохранить.

Собираем литиево-ионный акумулятор

Вот новые элементы Sanyo UR18650NSX (по этому артикулу их можно найти на Алиэкспрессе) ёмкостью 2600 мАч. Для сравнения, старый аккумулятор имел ёмкость всего 1300 мАч, в два раза меньше.

Надо припаять провода к элементам. Провода нужно брать сечением не менее 0,75 кв.мм, ведь токи у нас будут немалые. Провод с таким сечением нормально работает с токами более 20 А при напряжении 12 В.

Паять литий-ионные банки можно, кратковременный перегрев им никак не повредит, это проверено. Но нужен хороший быстродействующий флюс. Я пользуюсь глицериновым флюсом ТАГС. Полсекунды – и всё готово.

Припаиваем другие концы проводов к плате согласно схеме.

На контактные разъёмы батареи я всегда пускаю ещё более толстые провода по 1,5 кв.мм – потому что место позволяет. Прежде чем их припаивать к ответным контактам, на плату надеваю отрезок термоусадочной трубки.

Она необходима для дополнительной изоляции платы от аккумуляторных элементов. В противном случае острые края пайки легко могут протереть или проткнуть тонкую плёнку литий-ионного элемента и вызывать замыкание.

Можно и не применять термоусадку, но хотя бы что-то изолирующее проложить между платой и элементами совершенно необходимо.

Теперь всё заизолировано как надо.

Контактную часть можно укрепить в корпусе аккумулятора парой капелек супер-клея.

Аккумулятор готов к сборке.

Хорошо, когда корпус на винтах, но это не мой случай, поэтому я просто снова склеиваю половинки «Моментом».

Зарядка батареи производится штатным зарядным устройством. Правда, алгоритм работы меняется.

У меня есть два зарядных устройства: DC9710 и DC1414 T. И работают они теперь по-другому, поэтому я расскажу, как именно.

Зарядное устройство Makita DC9710 и литий-ионная батарея

Раньше заряд аккумулятора контролировало само устройство. При достижении полного уровня оно останавливало процесс и сигнализировало о завершении зарядки зелёным индикатором. Но сейчас контролем уровня и отключением питания занимается установленная нами схема BMS. Поэтому по завершении зарядки красный светодиод на зарядном устройстве просто выключится.

Если у вас именно такое старое устройство – вам повезло. Потому что с ним всё просто. Горит диод – идёт зарядка. Погас – зарядка завершена, аккумулятор полностью заряжен.

Зарядное устройство Makita DC1414 T и литий-ионная батарея

Здесь есть небольшой нюанс, который нужно знать. Это ЗУ поновее и предназначено оно для зарядки более широкого диапазона аккумуляторов от 7,2 до 14,4 В. Процесс зарядки на нём идёт как обычно, горит красный светодиод:

А вот когда аккумулятор (которому в случае NiMH-элементов положено иметь максимальное напряжение 10,8 В) достигнет 12 вольт (у нас же Li-Ion элементы, у которых максимальное суммарное напряжение может составлять 12,6 В), заряднику снесёт крышу. Потому что он не поймёт, какой именно аккумулятор он заряжает: то ли 9,6-вольтовый, то ли 14,4-вольтовый. И в этот момент Makita DC1414 войдёт в режим ошибки, попеременно мигая красным и зелёным светодиодом.

Это нормально! Ваша новая батарея всё равно зарядится – правда, не до конца. Напряжение будет составлять примерно 12 вольт.

То есть какую-то часть ёмкости с этим зарядным устройством вы упустите, но мне кажется, это можно пережить.

Итого модернизация аккумулятора обошлась примерно в 1000 рублей. Новый макитовский Makita PA09 стоит в два раза дороже. Причём мы в итоге получили вдвое большую ёмкость, а дальнейший ремонт (в случае нескорого выхода из строя) будет заключаться только в замене литий-ионных элементов.

Источник: http://scooter777.ru/article/4328

Замена старого Ni-Mh аккумулятора шуруповерта на Li-Ion ячейки

30.08.2015

 “Сколько будет стоить поменять старые никелевые аккумуляторы на литий-ионные в моем шуруповерте”, -это, пожалуй, один из самых популярных вопросов, которые можно услышать от наших клиентов. И действительно, проблема достаточно распространенная. У многих найдется старый аккумуляторный шуруповерт (гайковерт, перфоратор, лобзик, триммер и т.д.

) в котором штатные аккумуляторы вышли из строя, а новые купить либо нет возможности, так как они могут быть сняты с продажи или просто не хочется тратиться на заведомо устаревшую технологию, а хочется сразу заменить Ni-Mh аккумуляторы на Li-Ion и дать, зачастую, дорогому и качественному электроинструменту вторую жизнь.

Причин для такого желания действительно множество:    – первая, и основная, это то, что Li-Ion аккумуляторы обладают гораздо большей электрической плотностью, чем Ni-Mh батареи.      Проще говоря, при одинаковом весе, Li-Ion аккумулятор будет обладать большей электрической емкостью чем Ni-Mh.

Соответственно, установив в старый корпус Li-ion аккумуляторы мы получаем гораздо более продолжительное время работы инструмента.    – ток заряда у высокомощных Li-ion аккумуляторов, особенно у свежих моделей, может достигать значений 1С – 2С (однократное или двукратное значение емкости).     Т.е.

такой аккумулятор можно зарядить за 1 – 0,5 часа, при этом не превысив рекомендуемые производителем параметры и, соответственно, не снижая срок службы аккумулятора.

Но и останавливающих факторов для выполнения такой задумки достаточно:    – В силу технологических ограничений Li-ion аккумуляторы не могут быть заряжены свыше чем 4,25-4,35В  и разряжены ниже чем 2,5-2,7В (указывается в технических характеристиках для каждого конкретного аккумулятора). При превышении этих значений вы можете повредить аккумулятор и вывести его из строя.

Для защиты Li-Ion аккумулятора используются специальные контроллеры заряда-разряда, которые держат напряжение на Li-Ion ячейке в разрешенных пределах. Т.е кроме самих аккумуляторов вам понадобится еще и контроллер заряда-разряда.    – Напряжение Li-ion аккумуляторных батарей всегда кратно 3,7В (3,6В) в то время как у Ni-Mh батарей оно кратно 1,2В.

Это связано с номинальным напряжением (величина напряжения, которая держится на Li-Ion аккумуляторе достаточно продолжительное время в середине вольт-амперной характеристики разрядной кривой) на отдельной ячейке. У Li-ion аккумуляторов это напряжение равно 3,7В, у Ni-Mh – 1,2В. Поэтому вы никогда не сможете собрать из Li-Ion аккумуляторов 12В батарею.

В номинале, она может быть 11,1В (3 последовательно) или 14,8В (4 последовательно). Более того, напряжение Li-Ion ячейки меняется в процессе работы от полностью заряженного- 4,25В до полностью разряженного -2,5В. Таким образом напряжение 3S (3 serial – 3 последовательных соединения) аккумуляторной батареи будет меняться в процессе работы от 12,6В (4,2х3) до 7.5В (2.5х3).

Для 4S батареи- от 16,8В до 10В.    – Li-Ion аккумулятор типоразмера 18650, а 99 процентов всех Li-Ion аккумуляторных батарей состоят из ячеек типоразмера 18650, имеет отличные габаритные размеры от Ni-Mh ячеек. Габарит ячейки 18650 составляет 18 мм в диаметре и 65 мм в высоту. Важно “прикинуть” сколько Li-Ion ячеек влезут в ваш корпус.

При этом надо понимать, что для аккумулятора 11,1В вам понадобится количество Li-ion ячеек кратное 3. Для батареи в 14,8В – четырем. При этом должно остаться место для размещения контроллера заряда-разряда и коммутационных проводов.    – Зарядное устройство (ЗУ) для Li-ion аккумуляторов отличается от зарядного устройства для Ni-Mh аккумуляторов.

 Справедливости ради, надо отметить, что ЗУ поставляемые с многими шуруповертами являются универсальными ЗУ и могут заряжать как NI-Cd, Ni-Mh так и Li-ion батареи. Убедитесь в том, что ваше ЗУ обладает такой возможностью.

   – Стоимость Li-ion аккумуляторов. а она, по сравнению с Ni-Mh аккумуляторами может отличаться в разы.

Если все вышесказанное вас не отпугнуло, то рассмотрим пример процесса изготовления Li-Ion аккумуляторной батареи взамен имеющейся у нас Ni-Mh аккумулятора от гайковерта DEWALT DC840.

Данный гайковерт комплектуется двумя Ni-Mh аккумуляторными батареями напряжением 12В емкостью 2,6Ач.

Для начала мы определимся с выбором номинального напряжения для нашей Li-ion аккумуляторной батареи.

Выбор стоит между 3S Li-ion батареей с диапазоном напряжений 12,6В – 7,5В и 4S Li-Ion батареей с диапазоном напряжений 16,8В – 10В. Мы остановимся на втором варианте, так как:     а) Напряжение на батарее достаточно быстро опускается с максимального до номинального, т.е.

с 16,8В до 14,8В, а для электромотора, чем собственно говоря и является гайковерт, превышение в 2,8В не является критичным.     б) Минимальное напряжение у 3S Li-Ion батареи составит 7,5В, что крайне мало для нормальной работы электроинструмента. И КПД у 4S батареи в данном случае будет выше чем КПД 3S Li-Ion аккумулятора.

    в) Установив 4 Li-ion ячейки мы тем самым повысим электрическую емкость нашего аккумулятора.

Итак, с 1м пунктом разобрались: делаем 4S (14,8В) Li-Ion аккумуляторную батарею.

Второе. Определяемся с выбором Li-ion ячеек.

Для этого нам надо определить ограничивающие факторы.     В случае с изготовлением Li-Ion аккумулятора для электроинструмента основным ограничением является максимальный ток нагрузки. В настоящее время существуют Li-Ion аккумуляторы с допустимым номинальным (длительным) током нагрузки в 20-25А.

Импульсные (кратковременные, до 1-2сек) значения тока нагрузки могут достигать 30-35А. При этом вы не нарушите структуру аккумулятора.     В наш корпус от старого Ni-Mh аккумулятора может комфортно влезть до 6 Li-Ion ячеек 18650.

Соответственно мы не можем собрать 4S2P (4 последовательных соединения и 2 параллельных) Li-ion батарею, для которой понадобится 8 ячеек а должны уложиться в 4 ячейки. Естественно, что в этом случае, каждая из ячеек должна “держать” однократную величину максимального тока нагрузки во всем диапазоне режимов работы электроинструмента.

Определяем максимальный ток, протекающий в аккумуляторе в процессе работы гайковерта.     На видео ниже видно, что мы подсоединили гайковерт к лабораторному источнику питания (ИП) с максимальным током в 30А. Регулятор ограничителя максимального тока выставляем на максимально возможное значение.

Выставив напряжение ИП близкое к номинальному напряжению нашей будущей аккумуляторной батареи мы начинаем плавно нажимать на курок. Ток, потребляемый гайковертом. поднимается до 5А.     Теперь нажмем на курок очень резко,- тем самым мы, практически, “закорачиваем” цепь питания. Ток импульсно взлетает до 20 – 30А.

Может быть он и взлетел бы и выше, но мощность ИП не позволяет этого увидеть. Надо понимать, что это будет кратковременный ток нагрузки в случае очень резкого нажатия на курок гайковерта. И любой шуруповерт/всечтоугодноимеющееэлектродвигатель будет вести себя именно таким образом.

Именно поэтому смешно слышать утверждения покупателей, мол, у вас нерабочие контроллеры и плохие аккумуляторы, потому, что, видети-ли, мой шуруповерт потребляет всего 4А,- я измерял,- и я взял аккумуляторы Samsung 22F с емкостью 2200мАч (самые дешевые с максимальным током в 3А) и контроллер на 8А и у меня ничего не работает… А незащищенные Li-ion аккумуляторы и контроллеры обмену/возврату не подлежат. Тут, я думаю, все понятно… Незнание законов не освобождает от ответственности…

    Теперь зажмем наконечник гайковерта в зафиксированные тиски и посмотрим до какого значения будет повышаться ток потребления при режимах работы, когда в гайковерте срабатывает трещетка. Величина тока подскакивает до 10-12А.

    На этом этапе мы определились с величиной тока  нагрузки. В нашем случае она составит: на холостом ходу 5А, при резком старте 30А, при максимальной нагрузке – 12А. Соответственно. мы выбираем Li-ion ячейки с номинальным током нагрузки 10-20А и импульсным в 25-30А.

    Нам подойдут модели Li-ion аккумуляторов (в наличии, на момент написания статьи): 18650 2000мАч LG INR18650HD2 3,7В 25A , 18650 2500мАч LG ICR18650HE4 3,7В 20A , 18650 2600мАч SONY US18650VTC5 3,6В 30A, 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A .

Мы остановились на 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A для обеспечения максимальной емкости.

Выбор контроллера (платы защиты от переразряда-перезаряда).

Контроллер должен удовлетворять двум параметрам:     номинальному рабочему напряжению ( в нашем случае 14,8В)

    номинальному рабочему току.

    С напряжением все понятно: если батарея на 14,8В то и контроллер должен быть на 14.8В, если батарея на 11,1В то и контроллер следует выбирать с номинальным напряжением в 11,1В.

    Параметр “номинальный рабочий ток” определяет “пропускную способность” платы защиты. Т.е. контроллер на 4А расчитан на ток в 4А и при 8А у него сработает защита от перегрузки. Контроллер на 16А номинальной нагрузки будет “уходить в защиту” при 30±10А. Все эти параметры указаны на вкладке “Характеристики” для каждой конкретной модели контроллера.

    При этом, у одного экземпляра контроллера ток ограничения может быть равен 30А а у другого 50А. И оба этих контроллера будут формально исправны. Но мы ограничены еще и в габаритах, поэтому контроллер следует выбирать таким образом, чтобы он влез в ваш корпус от старой батареи.

Исходя из вышеописанных условий, мы выбрали плату защиты для 14,8В батареи модели HCX-D177 со значением номинального рабочего тока в 16А и пороговым значением максимального тока в 30±10А.

Итак, мы определились с комплектующими для нашей Li-ion  аккумуляторной батареи. С ЗУ проблем не возникло, так как оно рассчитано на работу как с Ni-Mh так и с Li-ion  аккумуляторами.

Плюс к тому, при условии, что мы ставим контроллер заряда-разряда, мы застрахованы от перезаряда нашей батареи. 

Приступаем к процессу разборки-сборки.

Вскрываем старый аккумулятор, отвинчивая 5 шурупов.Достаем старую Ni-Mh батарею

Видно, что контактная площадка, которая входит в зацепление с контактной группой гайковерта, приварена к плоскости минусового контакта одной из Ni-Mh ячеек.

Отрезаем точки сварки при помощи многофункционального инструмента DREMEL 4000 с установленным отрезным камнем. В результате у нас остается непосредственно контактная группа от аккумуляторной батареи.

Припаиваем к кокнтактам провода с сечением не менее 2мм2 для силовых выводов и 0,2мм2 для подключения терморезистора и вклеиваем контактную площадку в корпус аккумулятора при помощи термоклея.

Подбираем 4 ячейки LG INR18650HG2 3000мАч по внутреннему сопротивлению на измерителе внутреннего сопротивления аккумуляторов. Его значение должно быть одинаковым для всех четырех аккумуляторов в нашей батарее.

Li-Ion ячейки LG INR18650HG2 склеиваем термоклеем таким образом, чтобы обеспечить максимально-удобное расположение в корпусе.

Сварку ячеек производим на станке для контактной сварки при помощи никелевой сварочной ленты с сечением 2х10мм.

Устанавливаем плату защиты.

На этом этапе мы уже можем оценить на сколько мы облегчили вес нашей батареи.

Вес старых Ni-Mh аккумуляторов составлял 536 гр. Вес новой Li-Ion  батареи равен 199гр. Таким образом, выигрыш в весе составляет 337 гр, что достаточно ощутимо в процессе работы. При этом, энергетическая емкость у нас увеличивается с 31,2Вт*ч (12В * 2,6Ач) в оригинальной Ni-Mh батарее до 44,4Вт*ч (14,8В * 3Ач) Устанавливаем батарею в корпус. Пустоты заполняем мягким упаковочным материалом.

Батарея готова

    Подключаем ее к нашему гайковерту.

    На видео продемонстрировано, что при резком нажатии на курок срабатывает защита по току у нашей платы защиты. Но в реальных условиях такой режим использоваться, скороее всего, не будет.

Если специально не пытаться добиться срабатывания защиты, то гайковерт ведет себя абсолютно прогнозируемо. Зажимаем наконечник в губки тисков.

Как и ожидалось, мощности батареи хватает с лихвой для срабатывании трещетки, ограничивающей усилие кручения.

Разряжаем Li-ion батарею нашего гайковерта на электронной нагрузке. Ток разряда выставляем 5А. График разряда представлен на иллюстрации ниже.

Вставляем аккумулятор в штатное ЗУ. Ток заряда, при замере, составил 3А, что укладывается в допустимые значения тока заряда для данных Li-ion ячеек (для LG INR18650HG2 максимальный ток заряда составляет 4А, что указано на вкладке Характеристики).

По времени, работа по замене Ni-Mh аккумуляторов на Li-Ion аккумуляторы заняла около 2ух часов (с проверкой всех параметров на оборудовании – около 4ех часов). В принципе, все это можно сделать и самому “на коленке”, но контактную сварку и подбор аккумуляторов без специального оборудования сделать невозможно.

Стоимость замены Ni-Mh аккумулятора на Li-Ion.

Посмотрим, что у нас получается по стоимости:    – стоимость 4ех Li-ion аккумуляторов 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A, на момент написания статьи, составляет 4 х 550руб = 2200руб    – стоимость контроллера заряда разряда с балансиром HCX-D177 составляет 1240руб

   – стоимость работы по сварке и сборке равна 800руб

Итого, получается, что самодельная Li-ion батарея 14,8В 3Ач стоит 4240руб

Найдем аналогичную Li-Ion батарею заводского исполнения для какого-либо другого шуруповерта. Аккумулятор Makita 194065-3 имеет абсолютно идентичные параметры.

На момент написания статьи такой аккумулятор стоил от 5500 руб до 6500 руб.

Получается, что прямая экономия составляет 1300 до 2300руб. И, при этом, не следует забывать о том, что батарею, которую мы сделали, купить невозможно в принципе!

Компания Запас Мощности выполняет работы по переделке Ni-Mh аккумуляторов от шуруповертов на Li-Ion. Стоимость вы можете посчитать сами аналогично тому, как мы сделали это выше, т.е суммарная стоимость аккумуляторов, контроллера и стоимости работы.

Гарантия, на предоставляемые услуги, составляет 6 мес. Гарантия оказывается только в том случае, если работы проводились с использование наших комплектующих

PS. Отдельное спасибо за предоставленный подопытный гайковерт и моральную поддержку 🙂 компании Rent4Event.

Источник: http://www.zapas-m.ru/articles/replace_old_ni-mh_battery_for_cordless_screwdriver_li-ion_cell/