Шуруповерт не запускается – как решить вопрос
При проверке работы шуруповерта при наполовину заряженном аккумуляторе, двигатель запускался даже под нагрузкой стабильно. Но когда он был заряжен полностью, то шуруповерт, даже на холостом ходу, запускался только после многократного нажатия на клавишу включения.
Полазил щупом осциллографа по плате BMS и выяснил, что срабатывает защита по току. Дело в том, что в момент пуска двигателя шуруповерта сопротивление его обмоток определяется активным сопротивлением проводов и составляет десятки Ом. Поэтому пусковой ток в первый момент может составлять и сотню ампер.
Для исключения ложных срабатываний защиты в плате BMS обычно предусмотрена задержка ее срабатывания около 100 ms, что очевидно для данного шуруповерта оказалось недостаточно. Для стабильного запуска двигателя потребовалось увеличить задержку для срабатывания защиты до половины секунды (500 ms). Электрической схемы платы не было, поэтому решил увеличить время задержки методом научного тыка.
Предстояло найти точку в схеме, к которой припаять вывод конденсатора относительно минуса или плюса аккумуляторов. Для этого был взят конденсатор емкостью 0,47 mF и к одному из его концов припаян тонкий проводок. Второй его конец был припаян к отрицательному выводу аккумуляторов.
Затем свободным концом конденсатора производилось последовательное прикосновение ко всем выводам сопротивлений и конденсаторов, и каждый раз нажималась клавиша пуска двигателя на шуруповерте. Перед каждым следующим прикосновением выводы конденсатора замыкались, чтобы его разрядить и исключить повреждение схемы.
Но точку относительно минуса найти не удалось. Поэтому свободный конец провода был припаян к положительному выводу аккумулятора и проделана такая же операция, которая увенчалась успехом. Прикосновение вывода конденсатора к точке, указанной на фотографии двигатель шуруповерта стал запускаться уверенно даже под нагрузкой.
Для надежности решил увеличить емкость конденсатора до 2,2 mF. Он был одним концом припаян непосредственно к положительному выводу аккумулятора, а второй вывод подсоединен к левому выводу резистора 1 кОм с помощью проводника.
Возможно, есть и более рациональное решение, но проверка шуруповерта в работе показала эффективность установки дополнительного конденсатора. Двигатель как на холостом ходу, так и под нагрузкой запускался безотказно.
За $10 и пару вечеров удалось вернуть в строй, казалось бы, бесполезный шуруповерт. Надеюсь, что мой опыт поможет многим решиться на восстановление работоспособности заброшенных шуруповертов и других аккумуляторных инструментов.
Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 14 В
При переделке шуруповертов разной мощности и фонариков с Ni-Cd на Li-ion, чаще используют аккумуляторы форм фактор 18650. Они легко встают в контейнер или гнездо, так как вместо двух-трех родных устанавливают один литиевый. Переделка АКБ шуруповерта должна вестись с учетом особенностей литиевых аккумуляторов на 18650.
Этот вид источников энергии не переносит глубокий разряд и излишний заряд. Значит, необходимо использовать платы управления величиной напряжения. Так как каждая батарея имеет свой характер, их заряд корректируется балансиром. Смысл переделки шуруповерта с напряжением на 14,4 В заключен в создании прибора с использованием литиевых аккумуляторов для облегчения ручного инструмента и повышения его работоспособности. Больше всего для этих целей подходят литиевые аккумуляторы 18650.
При подборе комплектующих, следует учесть, пусковой ток шуруповерта высок, необходимо выбрать соответствующий BMS на нужное количество банок и не менее чем на 30 А. Для переделки зарядки шуруповерта на литиевый аккумулятор необходимо запастись хорошим паяльником, не кислотным флюсом и толстыми проводами для выполнения перемычек.
Комплектация:
- Литий-ионные банки в количестве 4 шт.
- Контроллер li-ion аккумулятора на 4 банки, хорошо подходит CF-4S30A-A. В нее встроен балансир, контролирующий заряд каждого элемента.
- Термоклей, флюс для паяния ТАГС, припой.
- Термостойкий скотч;
- Соединительные перемычки или толстый провод в изоляции сечением не менее 0,75 квадрата, порезанный для мостиков.
Порядок работы по переделке шуруповерта под 18650:
- Разобрать корпус и извлечь из контейнера связку из 12 Ni-Cd элементов.
- Убрать гирлянду, оставив разъем с выводами «+» и «-» . Вместо термодатчика установится термопара от контроллера.
- Спаять сборку, учитывая, что нельзя использовать кислоту, только нейтральный флюс и чистый припой. В период соединения нельзя разогревать крышки. Работать точечно.
- Подключить балансировочные точки к контроллеру, согласно схеме. На плате разъемы предусмотрены.
- Соединить сборку с выводами плюса и минуса.
- Проверить работоспособность схемы. Если все работает, собранную АКБ, контроллер разместить в гнезде, закрепить с помощью герметика.
Если ЗУ не универсальное, потребуется дополнительная переделка. Шуруповерты на 12 V с универсальным зарядным устройством собирают так же, но используется защитная схема подключения 3х18650 3,7 В на литиевые аккумуляторы. Точно так же переделывается отвертка с использованием комплекта АКБ 18650 в количестве 2 элементов.
Сколько будет стоить замена Ni-Mh на литиевое устройство?
Каких затрат денег потребует переделка шуруповерта на ?
Цена на такое устройство складывается из стоимости нескольких составляющих:
- конфигурация 4S-аккумулятора основываясь на лития стоит две тысячи двести р.;
- покупка контролера для зарядки не разрядки плюс балансира обходится в одна тысяча двести сорок р.;
- стоимость сварочной работы не сборки составляет восемьсот р.
Получается, что литиевый аккумулятор, сделанный в кустарных условиях, обоходится в четыре тысячи двести сорок р.
При сравнении возьмем аналогичную конфигурацию из лития фабричного производства. К примеру, устройство Makita 194065-3 предназначено для шуруповерта. Оно обладает аналогичными параметрами. Несмотря на высокую смысл переделать аккумулятор шуруповерта нужно 14,4. Стоимость такого прибора составляет шесть тысяч пятьсот р. Получается, что переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы экономит две тысячи триста р.
Подключение к шуруповерту
- Резкое нажатие на курок провоцирует срабатывание защитного механизма по току. Однако реальные такой защитный режим не будет нужен при пользовании инструментом. Если не провоцировать защиту специально, то работа шуруповерта различается стабильностью.
- Наконечник следует зажать в тиски. Мощность батареи свободно вызывает срабатывание трещотки, которая ограничивает увеличение количества оборотов кручения.
- Литиевая батарея шуруповерта разряжается на электронной нагрузке. Показатель тока разряда должен равняться пять А.
- Аккумулятор вставляется в штатное ЗУ. Показатель тока заряда при измерении равен три Что допустимо для литиевых ячеек. Для конфигурации LG INR18650HG2 максимальным током заряда станет четыре Что указано в технической характеристике.
Электрическая схема переделки шуруповерта под Li-Ion аккумуляторы
Комплектующие изделия подобраны, и теперь можно составить электрическую сборочную схему. Источником работы шуруповерта является бытовая электропроводка, с которой через зарядное устройство и плату BMS заряжаются аккумуляторы. На плате BMS есть две печатные площадки, к которым подключается зарядное устройство и шуруповерт. Кстати, если аккумулятор почти разряжен, а надо работать, то можно одновременно заряжать его и работать шуруповертом.
Выводы аккумуляторов припаиваются непосредственно к плате BMS, так как при работе шуруповерта они отдают большой ток и чем короче и большего сечения проводники, тем меньше потери энергии.
Непосредственно к выводам аккумуляторов подключается через кнопку включения индикатор уровня заряда. Одно деление соответствует 25% . Литиевые аккумуляторы не обладают эффектом памяти и их можно заряжать в любой момент, не ожидая полной разрядки.
Производители Li-Ion аккумуляторов рекомендуют, чтобы аккумулятор набрал полную мощность его пару раз надо полностью разрядить с последующей полной зарядкой.
При сборке схемы, для исключения выхода из строя компонентов, требуется неукоснительное соблюдение полярности подключения. На схеме провода положительной полярности обозначены красным цветом, а отрицательной – синим.
Как заряжать аккумулятор, правила
Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.
Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.
С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.
Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?
Не разряжать полностью
Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.
Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца
Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?
Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.
Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки
Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки
Хранение с небольшим зарядом
Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.
Заряжать только оригинальной зарядкой
Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:
- Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
- Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.
Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.
Не перегревать аккумулятор при зарядке
Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.
Особенности выбора литиевых аккумуляторов
Больше чем для половины шуруповертов применяют аккумуляторные батареи 12 В.
При подборе нового аккумулятора учитывают:
- Величину разрядного тока. Этот параметр указан в технической документации. Значения колеблются в пределах 15-30 А, в отдельных моделях он составляет 40 А.
- Характеристики литий-ионных элементов. Аккумуляторы 18650 должны иметь такие же параметры, как и емкости.
- Количество новых батареек. 1 Li-ion равна 3 Ni-CD.
Не нужно торопиться ставить источники питания в шуруповерт. Первым делом необходимо, чтобы они полностью зарядились. Если инструмент будут интенсивно эксплуатировать, то первое, что скорее всего выйдет из строя – аккумулятор, как наиболее уязвимая деталь. Его исправность проверяют при помощи мультиметра.
Защита для АКБ и переделка контроллера аккумуляторов.
С аккумуляторами разобрались, продолжаем нашу переделку аккумулятора шуруповерта под Li-ion.
Литию нужен контроллер защиты. Который будет защищать аккумуляторные банки от перегрузки по току, переразряда, перезаряда, а так же балансировать банки при зарядке.
Из тех, что я пробовал по соотношению цена качество, мне больше понравился такой контроллер.
Отлично работает. С нагрузкой справляется. Но есть и свои минусы. Защита не снимается автоматически. Для ее снятия нужно подать напряжение на АКБ ну или просто поставить его на зарядку на пару секунд.
Второй недочет на некоторых шуруповертах может срабатывать защита при резком нажатии на курок шуруповерта, да и вообще настроена она не под наши банки (которые легко справятся с токами и побольше), а исходя из даташита на ключевые транзисторы (которые тоже рассчитаны на больший ток) контроллера защиты аккумуляторов ее можно загрубить.
Оба недочета я исправил следующим образом.
Доработка контроллера литиевых аккумуляторов. На рисунке платы видим два смд резистора с маркировкой R010. Их номинал 0.01 Ом каждый. Они задают на какой ток нагрузки будет срабатывать защита.
Я добавил еще один такой же резистор 0.01 Ом на свой контроллер аккумуляторов см. схему. К нему можно еще добавить пленочный конденсатор, как раз полезно, чтобы при резком нажатии на курок не срабатывала защита.
Верхняя часть схемы отвечает за режим «Power». При включеном положении транзисторные ключи вообще не работают и нагрузки на них нет. Но и защиты тоже. Поэтому этот режим лучше не использовать.
Предохранитель на 15 Ампер в данном режиме осуществляет защиту по току. Ставим на свой вкус. Диод берем по мощнее. У меня стоят два импульсных диода в параллель на 6А каждый (вместе 12А), то что под руку попалось в общем.
Можно подключить маленький цифровой вольтметр, например, такой чтобы следить за контролем разряда.
Я подключил вместо вольтметра самодельный индикатор разряда настроенный на 12В. Его сработка совпадает со сработкой платы защиты при работе в обычном режиме.
Так же для наглядности параллельно индикатору разряда (на схеме это вольтметр) подключил светодиод через 2КОм резистор, чтобы сразу видеть когда включен режим «Power».
Для работы шуруповертом режим «Power» я практически не использую, но он нужен для снятия сработавшей защиты. Просто переключаем туда и обратно и можно крутить дальше.
Банки паяем по схемке ниже:
Запихал все это дело обратно в корпус.
Такой у меня получился переключатель в режим «Power». Он же используется для сброса защиты.
Сзади расположились два индикатора. Красный светодиод оповещает о включенном режиме «Power». Желтый загорается при включенном режиме «Power», когда аккумулятор сядет до 12 вольт.
Так же добавил розетку. USB с напряжением аккумулятора. Главное, чтобы ни кто по ошибке не вставил телефон подзарядить:) Использую на стройке для прослушивания адаптированного приемника и светодиодной лампы.
Уже месяц тестирую новую переделку аккумулятора под литий, теперь мне все нравиться. АКБ долго не садиться. Шурик легко справляется с большими нагрузками.
Осталось еще одно. Быстрая зарядка, как в топовых моделях:)
Что необходимо знать перед переделкой?
Литиевые батарейки продаются в специализированных магазинах. Перед их покупкой необходимо учитывать определённые нюансы.
Выбирайте элементы, исходя из напряжения и ёмкости исходного аккумуляторного блока. Показатели у каждой батарейки в аккумуляторе должны быть одинаковы. Также следует учесть количество используемых блоков в АКБ.
Так, планируется сборка аккумулятора с напряжением в 14,4 вольта. Для этого потребуется 12 банок, напряжение каждой из которых должно составлять 1,2 вольта. Необходима также установка контроллера с напряжением в 14,4 В, а также защитную плату во избежание перегрева и возгорания АКБ в дальнейшем.
Для вычисления показателя напряжения старого аккумулятора к его выводам (или к выводам зарядного блока) подключаются щупы мультиметра и измеряется разность потенциалов.
Меры безопасности при работе с АКБ
При сборке батареи следует помнить, что токи при работе шуруповерта могут достигать 11-12 ампер, поэтому площадь пятна контакта соединительных шинок между элементами должна быть максимальной. Поэтому вариант соединения точечной сваркой, часто предлагаемый в интернете, не самый лучший. Лучше припаять шинки по всей площади контакта аккумулятора. При этом надо понимать, что элементы очень чувствительны к перегреву, поэтому паять надо быстро и уверенно, применяя кислотные флюсы – корпуса аккумуляторов делают не из меди или латуни. Желательно применять теплоотводы, в роли которых могут выступать пассатижи и т.п.
Надо следить, чтобы брызги кислоты во время пайки не попадали на другие поверхности, потому что это впоследствии приведет к коррозии в этих местах. Места паек надо тщательно промыть.
