Как переделать шуруповерт на литий ионные аккумуляторы

Перед тем как переделать шуруповерт с никель-кадмиевых на литий-ионные аккумуляторы, нужно знать ответы на некоторые вопросы.

Например, точно знать напряжение, которое выдавал старый АКБ. Обычно эти сведения можно прочитать по наклейке на батарее. Если там нет таких данных или они стерлись, придется разбирать аккумуляторный блок и по количеству установленных в шуруповерте элементов определять величину напряжения.

Также нужно знать, что, кроме положительных качеств, таких как высокая удельная емкость, низкий саморазряд, отсутствие эффекта памяти, есть ряд особенностей. Они боятся перезарядки, глубокой разрядки, перепада температур – их нельзя нагревать выше 45 градусов. Опасны и низкие температуры, на морозе емкость приборов падает.

После замены Ni-Cd на li-ion заряжать аккумулятор можно будет в любое время, а не ждать, пока он полностью разрядиться.

Восстановление функциональности

После того как неисправный элемент определен, его обрезают и с помощью паяльника припаивают новый. Восстановить работу литий-ионных батарей невозможно, но реанимировать другие виды элементов можно попробовать. Для этого можно применить 1 из 2-х методов:

1. Сжатия или уплотнения. Этот метод эффективен в том случае, если электролит в наличии, но потерял объем.
2. Прошивка напряжением и усиленным током. Этот способ подходит для устранения эффекта памяти и может немного повысить емкость элемента.

Однако ни один из этих методов не способен полностью устранить проблему. Скорее всего, спустя немного времени неисправность вернется, поэтому гораздо эффективней заменить вышедшие из строя элементы.

Подготовка старого аккумулятора к переделке

При переделке шуруповерта на литий ионные АКБ потребуются высокотоковые элементы типа 18650. Батареи от старых ноутбуков использовать нельзя, ведь у них токоотдача от 3 до 4 А, а аккумулятор шуруповерта должен быть способен отдавать не менее 15 А. К тому же емкость и другие характеристики аккумуляторов должны быть практически одинаковы. Поэтому лучше приобретать их вместе у одного продавца.

Батареи должны быть заряжены одинаково, поэтому их стоит заряжать по отдельности. И только после этого собирать их воедино.

Те, кто не хочет паять, может приобрести готовую сборку.

Смотреть на Aliexpress

Принцип работы ЗУ

Инструментально это осуществляется при помощи перекидных контактов, приводящихся в действие рычажком реверса.

Хотя этот ток напрямую связан с максимальным рабочим, потому обычно здесь проблем нет.

Кроме того, иногда выводят разъем для балансировки аккумуляторов шуруповерта. В большинстве случаев ремонт трещотки шуруповерта заключается в очистке ее составляющих от загрязнений и в нанесении новой смазки. Сверление отверстий для литий-полимерного аккумулятора — тоже не проблема. Теперь аккуратненько, вынимаем механизм включения из корпуса, придерживая возвратную пружину.

А чтобы пользоваться шуруповертом, пока аккумулятор будет заряжаться, можно сделать сетевой адаптер. После последней разрядки аккумулятора его отключают от зарядного устройства и хранят без подключения к шуруповерту.

Время работы микросхемы U1 настроено на один час работы, после чего питание снимается с транзистора Q1 и, соответственно, с реле. После такого ремонта кнопка послужит еще какое то время, но все равно придется приобрести новую! Увеличивая величину затяжки, тем самым вы глубже ввинчиваете саморез. Для этого полная разборка шуруповерта не потребуется.

Во время тренировки заряжать аккумулятор следует около 10 часов, чтобы снабдить его максимально возможной энергией. Надеемся, статья была вам полезной. Разборка блока, например, для ремонта аккумулятора шуруповерта Hitachi изображен ниже , очень проста — откручиваем шурупы по периметру и разъединяем корпус. Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1.

Ёмкость штатного аккумулятора — 1 А-ч. Шуруповёрт комплектуется двухсторон- ней битой фото 3. Собираем 12V аккумулятор шуруповерта на 5 Ah.

Выбираем схему сборки аккумуляторов по ёмкости, напряжению и доступному пространству

В зависимости от напряжения, требуемого для питания, определяем, сколько аккумуляторов 18650 для шуруповерта необходимо соединить последовательно. Зависимость количества батарей от напряжения:

• для 12 вольт – 3 шт.;
• для 14 вольт – 4 шт.;
• для 18-20 вольт – 5 шт.

Если позволяет место, то для увеличения емкости в два раза можно соединить параллельно имеющимся батареям еще столько же.

Какой литиевый аккумулятор выбрать?

В 7 из 10 случае для шуруповертов применяют 12-вольтовые аккумуляторные батареи.

Величина напряжения — определяющий фактор при выборе. Его можно уточнить в технической документации к прибору, в интернете.

• Значение разрядного тока. Шуруповерты работают от аккумуляторов с высоким параметром разрядного тока. Уточнить необходимый параметр для конкретной модели можно в технической документации. Делать выбор батарейки только по ее емкости — ошибка, поскольку основным параметром является ток. Он может колебаться в пределах 15-30 А, иногда до 40 А.
• Характеристики литий-ионных элементов. Аккумуляторы стандарта 18650 должны иметь одинаковые характеристики емкости.
• Количество новых батареек. Расчет выполнить несложно. Соотношение следующее — 3 Ni-CD равны 1 Li-ion. 12-вольтовый старый блок заменяют на блок из 3 литий-ионных элемента.

Рассчитывая число новых источников помнят, что повышенное напряжение (например, вместо 3 Li-ion взамен 10 Ni-CD взять 4 литиевых) увеличит износ оборудования, сократит срок эксплуатации. Но мощность увеличится. Поэтому нужно взвесить все за и против. Не стоит спешить и с установкой источников в инструмент. Первоначально их нужно полностью зарядить.

Какая плата BMS нужна и как её подключить

Литиевые аккумуляторы 18650 боятся перезарядки и глубокой разрядки. При последовательном соединении элементов невозможно гарантировать синхронную работу элементов. Если одна банка будет иметь меньшую емкость, то при зарядке она пополнится энергией быстрее остальных, и при дальнейшей зарядке произойдет перезарядка. При работе батарея меньшей емкости разрядится быстрее остальных, что может привести к глубокому разряду.

Все эти проблемы поможет решить плата защиты с балансировкой. BMS платы:

• защищают от короткого замыкания;
• восстанавливаются после срабатывания защиты;
• следят за напряжением на каждой банке и отключают нагрузку, когда хотя бы одна из ячеек полностью разряжается (защита от глубокого разряда);
• осуществляют балансировку (защита от перезарядки).

Плата BMS для шуруповерта должна выдерживать максимальный пиковый ток не менее 30 А. Кроме того, при выборе нужно ориентироваться на количество последовательно соединенных банок. Для шуруповерта на 12 В требуется 3 батареи, выбираем плату 3S. Если для питания нужен источник на 14 В, то покупаем 4S, а для 18 В приобретаем 5S.

Как подключить к плате BMS последовательно 2, 3 или 4 банки, показано на рисунке.

Можно также использовать смешанное, последовательно параллельное соединение. В таком случае к последовательно соединенным банкам подключаем параллельно столько же элементов питания.

Изготовление БП на базе аккумуляторного отсека шуруповерта

Имеем в наличии два китайских аккумуляторных шуруповерта. Аккумуляторный отсек присутствует только у одного из них; да и тот, за давностью лет, к сожалению, перестал держать заряд. Покупать новый аккумуляторный отсек или заменять аккумуляторы не представлялось экономически целесообразным ввиду того, что стоимость его стоимость зачастую сравнима со стоимостью нового аналогичного шуруповерта.

Сделать модернизацию аккумуляторного блока для получения удобного в пользовании БП от сетевого напряжения с небольшими финансовыми затратами. В итоге вышло порядка 7 долларов, так как многое было в наличии.

• Понижающий трансформатор 220/12 (был в наличии)
• Диодный мост КВРС 2510 (1,5 доллара)
• Регулируемый стабилизатор напряжения 20А (3 доллара)
• Конденсатор 10000мкФ/25В (1 доллар)
• Два диода (были в наличии)
• Сетевые разъемы 4 штуки (1 доллар)
• Вентилятор 12В (был в наличии)
• Радиатор (был в наличии)

• Строительный фен с регулировкой температуры — для выдавливания нужной формы пластмассового корпуса
• Мини-дрель гравер — для шлифовки и доводки отверстий под штекера
• Паяльник 100Вт — для правки пластмассы
• Три струбцины для выдавливания

Для этого используем мощный паяльник 100Вт. Пластик хорошо плавится. Остатки удаляем круглогубцами и до необходимой формы отверстия дорабатываем мини-дрелью с необходимыми насадками.

Аналогичным образом делаем отверстия для оставшихся двух штекеров.

Ввиду того, что имеющийся в наличии трансформатор, немного (на 4 мм) не входил в аккумуляторный отсек, то было решено увеличить последний путем выдавливания при нагревании пластмассы. ABS-пластик заметно размягчается после 100 градусов по Цельсию. Закрепляем блок вместе с трансформатором с помощью трех струбцин и остатков ДСП. Постепенно подогреваем строительным феном пластик и подкручиваем параллельно ручки струбцин. Добиваемся нужной степени выдавливания и даем пластику остыть. После этого снимаем нагрузку.

В результате получаем приемлемую форму блока.

Схема соединения элементов достаточно проста.Трансформатор — диодный мост — стабилизатор напряжения — конденсатор.

На транзистор был закреплен радиатор для отвода тепла. Дополнительно подключен вентилятор для улучшения циркуляции воздуха. Также впоследствии сделал десяток отверстий в корпусе для улучшения циркуляции воздуха. Конденсатор был помещен в вертикальную часть блока. Напряжение на выходе было выставлено 14,4В

В проводку внутри шуруповертов был добавлен диод для защиты от переплюсовки.

Напряжение питания на выходе БП без нагрузки = 14,4В. На холостом ходу при подключении одного шуруповерта =12,8В (ток 1,3А) В рабочем режиме ток приближается к 3А. На холостом ходу при подключении двух шуруповертов =10,2В

Для использования БП были спаяны три кабеля питания длиной: 2,7 м, 4,9 м, 10,4 м. Падение напряжения при их использовании соответственно: 0,2В — 0,3В — 0,9В (при холостом ходу, т.е. ток 1,3А)

Температурный режим при работе двух шуруповертов в режиме ХХ в течении трем минут удовлетворительный. Температура поднялась до 55 градусов по Цельсию.

Видео (фотоколлаж), отображающее процесс изготовления:

Видео, отображающее процесс демонстрации работы:

P.S. Есть подозрение, что в посте слишком много фото. Если так и есть — прошу извинить. Первый пост — не совсем понятно в каком объеме нужно все излагать и показывать.

Точечная сварка

Наиболее безопасный способ соединения банок — это точечная сварка. Ее суть состоит в следующем: к месту сварки прижимаются электроды. Через них в течение небольшого промежутка времени пропускается большой ток. За это время металл пластины успевает расплавиться и привариться к батарее. При этом тепло не успевает проникнуть внутрь аккумулятора и причинить ему вред.

Она выполняется так:

• на ровную поверхность устанавливаем банки, которые необходимо соединить, для удобства их можно обмотать изолентой или скотчем, чтобы они располагались так же как в готовой сборке;
• поверх батареи кладем соединительную ленту;
• прижимаем к ленте электроды и включаем ток.

Аппарат для точечной сварки можно приобрести или сделать своими руками.

С какими сложностями можно столкнуться при модернизации?

Прежде чем приступать к работе, надо определить целесообразность доработки. Некачественный или уже давно эксплуатируемый инструмент разумнее не переделывать — нерентабельно. Цена необходимых материалов и затраченных усилий составит 2/3 стоимости самого оборудования.Рациональнее купить новый шуруповерт или дрель. Стоит обдумать и другие моменты:

• Литиевые аккумуляторные батареи стандарта 18650 (только они подойдут в качестве замены) имеют длину 6.5 см и диаметр 1.8 см. Посадочное гнездо для Ni-CD не подойдет для Li-ion. Размещать батареи придется в корпусе АКБ. При этом потребуется самостоятельно выполнить монтаж проводов и защитной микросхемы.
• На выходе Li-ion напряжение равно 3.6 В. Этот параметр у Ni-CD равен 1.2 В. Новые АКБ могут быть просто несовместимы с оборудованием.
• Литий-ионные АКБ не выдержат перезарядное напряжение больше 4.2 В и разрядное до 2.7 В. Работа в таком режиме очень быстро выведет из строя аккумуляторные элементы, поэтому установка защитной платы обязательна.
• Родное зарядное устройство (прилагаемое к оборудованию для работы от Ni-CD) в 8 из 10 случаев использовать для Li-ion нельзя. Потребуется купить новое. Если в планах покупки нет, тогда надо еще переделать и зарядное устройство шуруповерта для работы от литиевых аккумуляторов, что тоже может иметь свои трудности.

Переделкой инструмента всех неудобств не исключить.

Новый литиевый АКБ выказывает плохие эксплуатационные характеристики при использовании в условиях низких температур. Надо взвесить все за и против, приступая к работе.

Один минус уже указан — быстрое снижение емкости элементов при температуре окружающей среды ниже +7-+100С. Есть и еще один — цена аккумуляторов, но в отличие от Ni-CD элементов литий-ионные батарейки значительно долговечнее. Никель-кадмиевые АКБ химически непредсказуемые. При выходе из строя одного аккумулятора, оставшиеся не дадут нужного напряжения для работы оборудования.

Замену проводят и по другим причинам:

• Емкость литий-ионных батареек в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых тех же параметров;
• Нет «эффекта памяти» заряда. Зарядку можно проводить при любом разряде элемента, в любое время.
• Стандарт 18650 облегчит вес конструкции. Будет проще и легче работать.

Не надо забывать о необходимости устанавливать защитную плату (перегреваясь, Li-ion элемент взрывается, может спровоцировать возгорание) в ходе работ.

Советы домашних умельцев

Несмотря на большой выбор профессионального и бытового инструмента в магазинах, многие домашние мастера изготавливают этот инструмент своими руками из простых и доступных материалов.

Чаще всего умельцы изготавливают мини аккумуляторную отвёртку своими руками для разборочно-сборочных и ремонтных работ с офисной техникой, электрическими игрушками и другими видами креплений с миниатюрными винтами, болтами и гайками. Для этих целей они используют:

• четыре батарейки АА на 1,5 вольта с корпусом от старого пульверизатора;
• два трёхконтактных металлических тумблера;
• электромотор на 6 вольт и редуктор от детской игрушки;
• пластиковый магазин для бит;
• две пластиковые бутылки.

Кроме этого, потребуются недорогие материалы и стандартный бытовой инструмент:

• силиконовый клей;
• пластиковая полоска;
• изоляционная лента;
• ножницы;
• отвёртка;
• кусачки;
• паяльник.

Есть смысл поменять NiCd батареи в аккумуляторной отвёртке на литиевые. Выгоды очевидны:

• Li-ion аккумуляторы используются чаще, их легче купить;
• их можно заряжать, не дожидаясь полной разрядки;
• ёмкость, а следовательно, и мощность литиевых батарей больше, чем у кадмиевых аналогов.

Здесь будет рассмотрен пример переделки аккумуляторной отвёртки на литиевые батареи, которые используются при ремонте системных блоков, принтеров и другой оргтехники. Поэтому её зарядка будет осуществляться от порта компьютера.

Для переделки на литий потребуются:

• плата контроллера заряда ТР 4056 без защиты (можно купить на любом радиорынке); Плата для зарядки литиевых аккумуляторов продаётся на компьютерных рынках
• литиевые батареи от ноутбука;
• соединительные провода различной длины;
• набор надфилей;
• термопистолет с клеем.

Для уменьшения штатного зарядного тока платы с 1 А вдвое следует перепаять резистор сопротивлением 1,2К на резистор 2,4К.

Замена аккумуляторов производится довольно просто, для этого специальные электротехнические навыки не нужны.

1. Аккуратно разъединяем половинки корпуса. Для этого откручиваем винты и снимаем одну половинку. Корпус отвёртки разбирается на две части после откручивания всех соединительных болтов
2. Извлекаем старые кадмиевые батарейки и прикидываем, куда поместить гнездо USB. Приемлемый вариант — в плоскости разъёма. После отсоединения блока NiCd батареек нужно определить место для установки разъёма USB, через который прибор будет заряжаться
3. Фрезой вырезаем в пластмассовом корпусе на стыке углубление для USB и светодиодов зарядки. Корпус отвёртки обычно выполнен из толстого пластика, поэтому для аккуратного изготовления отверстия лучше пользоваться специальным инструментом
4. Вставляем литиевую батарейку и контроллер зарядки на свои места. Соединяем проводами между собой и электродвигателем. Фиксируем диэлектрической пастой. Размещаем литиевые батарейки в рукоятке отвёртки и подсоединяем к плате зарядки и к электродвигателю
5. Собираем корпус аккумуляторной отвёртки. Для этого обезжириваем стык и наносим клей. Потом прижимаем половинки корпуса друг к другу и стягиваем винтами. Обезжириваем стык и наносим на него термоклей
6. Подсоединяем шнур для зарядки к включённому компьютеру и к гнезду USB на корпусе отвёртки. Для проверки правильности сборки нужно подключить отвёртку к компьютеру — индикаторы зарядки долны загореться
7. Ждём окончания процесса зарядки. Как только индикаторы загорятся синим светом, можно начинать пользоваться отвёрткой. Отвёрткой можно пользоваться после того, как индикаторы загорятся синим цветом

Эта работа производится в следующем порядке.

1. Раскрутить половинки корпуса, не забывая про откручивание скрытых шурупов.
2. Извлечь старые батарейки аккумулятора с отрезанием проводов, концы заизолировать.
3. Выяснить напряжение из маркировки, нанесённой на рукоятку.
4. Удалить старый адаптер для зарядки.
5. Вместо него подобрать новый адаптер питания, с ограничением по току чуть выше номинального напряжения.
6. Собрать с соблюдением обратной последовательности. В самом простом варианте вместо аккумулятора внутрь отвёртки можно вставить адаптер питания и выпустить наружу кабель с клеммным разъёмом

Методы соединения элементов батареи

Блок, который аккумулирует энергию, можно собрать разным способом. Существует три вида сборки:

• пайка;
• точечная сварка;
• кассеты.

Паять необходимо как можно быстрее, поэтому нужен мощный паяльник примерно на 100 Вт. Литиевые батареи боятся перегрева, поэтому их нельзя долго нагревать, высокая температура приводит к повреждению. При отсутствии опыта стоит прибегнуть к услугам профессионала.

Техника соединения элементов в блок с помощью точечной сварки считается наилучшей. С работой лучше справится мастер, у которого имеется специальный сварочный аппарат.

Не очень надежным способом считаются специальные кассеты. Полученные контакты имеют значительное переходное сопротивление, которое при высоком токе начнет быстро разрушаться.

Элементы соединяют последовательно, тогда напряжение суммируется, а величина емкости не изменяется. Последовательно соединенные аккумуляторы не все одновременно выходят из строя, потому в некоторых случаях из двух аккумуляторных батарей шуруповерта можно восстановить одну рабочую банку, выбрав исправные. Но надо иметь в виду, что прослужит она недолго. Поэтому специалисты советуют к такому ремонту прибегать в редких случаях.

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.