Чем паять аккумуляторы для шуруповерта при замене

Ультрабюджетная точечная сварка литиевых аккумуляторов дома

В жизни каждого «радиогубителя» возникает момент, когда нужно сварить между собой несколько литиевых аккумуляторов — либо при ремонте сдохшей от возраста АКБ ноутбука, либо при сборке питания для очередной поделки. Паять «литий» 60-ваттным паяльником неудобно и страшновато — чуть перегреешь — и у тебя в руках дымовая граната, которую бесполезно тушить водой.

Коллективный опыт предлагает два варианта — либо отправиться на помойку в поисках старой микроволновки, раскурочить её и достать трансформатор, либо изрядно потратиться.

Мне совершенно не хотелось ради нескольких сварок в год искать трансформатор, пилить его и перематывать. Хотелось найти ультрадешёвый и ультрапростой способ сваривать аккумуляторы электрическим током.

Мощный низковольтный источник постоянного тока, доступный каждому — это обычная б.у. АКБ от машины. Готов поспорить, что он у вас уже есть где-то в кладовке или найдётся у соседа.

Чтобы сваривать аккумуляторы током от батареи, нам нужно будет выдавать ток короткими импульсами в считанные миллисекунды — иначе получим не сварку, а выжигание дыр в металле. Самый дешёвый и доступный способ коммутировать ток 12-вольтовой батареи — электромеханическое реле (соленоидное).

Проблема в том, что обычные автомобильные реле на 12 вольт рассчитаны максимум на 100 ампер, а токи короткого замыкания при сварке в разы больше. Есть риск, что якорь реле просто приварится. И тогда на просторах Алиэкспресс я наткнулся на мотоциклетные реле стартера. Подумалось, что если эти реле выдерживают ток стартера, причём много тысяч раз, то и для моих целей сгодится. Окончательно убедило вот это видео, где автор испытывает аналогичное реле:

Моё реле было куплено за 253 рубля и доехало до Москвы меньше, чем за 20 дней. Характеристики реле с сайта продавца:

Предназначено для мотоциклов с двигателем 110 или 125 кубов
Номинальный ток — 100 ампер сроком до 30 секунд
Ток возбуждения обмотки — 3 ампера
Рассчитано на 50 тыс. циклов
Вес — 156 граммов

Агрегат порадовал качеством — под контакты выведены два омеднённых резьбовых соединения, все провода — залиты компаундом для водонепроницаемости.

На скорую руку собрал «тестовый стенд», контакты реле замыкал вручную. Провод использовал одножильный, сечением 4 квадрата, зачищенные наконечники фиксировал клеммником. Для подстраховки снабдил одну из клемм к АКБ «страховочной петлёй» — если бы якорь реле решил бы пригореть и устроить короткое замыкание, я бы успел сдёрнуть клемму с АКБ за эту верёвку:

Испытания показали, что машинка работает на твёрдую пятёрку. Якорь очень громко стучит, а электроды дают чёткие вспышки; реле не пригорает. Чтобы не тратить никелевую полосу и не практиковаться на опасном литии, мучил лезвие канцелярского ножа. На фото вы видите несколько качественных точек и несколько передержанных:

Передержанные точки видны и на изнанке лезвия:

Едем дальше. Как показал эксперимент на лезвии, выдержать необходимую длину импульса для сварки вручную невозможно, надо делать управление от тактовой кнопки или на микроконтроллере.

Сначала нагородил простую схему на мощном транзисторе, но быстро вспомнил, что соленоид в реле хочет кушать аж 3 ампера. Порылся в ящике и нашёл взамен транзистору MOSFET IRF3205 и набросал простую схему с ним:

Схема довольно нехитрая — собственно, MOSFET, два резистора — на 1К и 10К, да диод, предохраняющий цепь от индуцированного соленоидом тока в момент обесточивания реле.

Сначала пробуем схему на фольге (с радостными щелчками жжёт дырки насквозь через несколько слоёв), потом достаём из загашника никелевую ленту для соединения аккумуляторных сборок. Коротко жмём кнопку, получаем громкую вспышку, и рассматриваем прожжённую дыру. Блокноту тоже досталось — прожгло не только никель, но и пару листов под ним 🙂

Даже сваренную двумя точками ленту разделить руками не выходит.

Очевидно, что схема работает, дело за тонкой настройкой «выдержки и экспозиции». Если верить экспериментам с осциллографом того же товарища с YouTube, у которого я подсмотрел идею с реле стартера, то на срыв якоря уходит около 21мс — от этого времени и будем плясать.

Дополняем схему — вместо нажатий кнопки вручную доверим отсчёт миллисекунд Ардуине. Нам понадобятся:

Ремонт аккумулятора шуруповерта с заменой элементов питания своими руками

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

Определение неисправности

Перед тем, как устранить неисправность, требуется выяснить, действительно ли она присутствует. С этой целью выполняются следующие действия:

От изделия отключить батарею, при этом она должна быть полностью заряженной.
Разобрать корпус аккумулятора при помощи отвертки.
Извлечь из изделия все банки.
При помощи вольтметра на каждой банке замеряется напряжение. Для никель-кадмиевых изделий нормальным считается показатель в 1,2 Вольта, для литиевых — от 3,6 до 3,8 Вольт.
После проведения замеров определяют на какой детали напряжение меньше всего, именно она будет некачественной.
Аккумулятор необходимо собрать и установить в инструмент, после чего полностью его разрядить.
После этого требуется еще раз разобрать деталь, после чего повторно произвести замеры. Элемент с самыми низкими показателями нужно менять.

Важно! Заменить некачественные элементы достаточно просто, они подключаются в обычной последовательности с учетом плюсов и минусов. Это относится ко всем моделям Makita, Бош, Зубр, Метабо, Деволт, Интерскол, Диолд, AEG.

Блок питания от ноутбука

(сетевой на 220 В с выходом 18 В постоянного напряжения).
Старый зарядный блок не подойдет — он слаботочный.

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

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

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

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

Общие рекомендации по ремонту

В отношении никель-кадмиевых аккумуляторов выделяют следующие особенности:

У подобных элементов присутствует элемент памяти. По классической схеме их необходимо трижды зарядить и столько же раз разрядить. Для новой детали правила точно такие же.
В качестве замены выбирают абсолютно аналогичный, чтобы не нарушить работу всего устройства.

Требуется подготовить необходимые инструменты
В отношении литиевых аккумуляторных батареек также есть определенные правила, которые требуется учитывать:

Нельзя использовать пайку. Подобные детали не переносят воздействия высоких температур и быстро выходят из строя. Допустимо использовать только очень мощный паяльник, но при этом работать требуется очень быстро.
Подобрать подобные элементы проще, потому что на рынке встречаются как иностранные, так и отечественные изделия, аккумуляторы которых являются одинаковыми.

Как разобрать аккумулятор

Аккумуляторные блоки домашнего инструмента по своему устройству почти не отличаются друг от друга, независимо от модели инструмента (Bosch, Макита, Хитачи). Они упакованы в пластмассовый корпус, состоящий из двух частей. Количество батарей может быть разным, в зависимости от выходного вольтажа используемого инструмента. Все элементы спаяны в определенной последовательности. Выводные концы или клеммы, на которых обычно производятся замеры напряжения батареи, выведены наружу.

Большинство аккумуляторных блоков шуруповерта или дрели устроены так, что они очень просто разбираются, независимо от того, проводим мы ремонт аккумулятора шуруповерта Интерскол, или же другой модели. Несколько крепежных винтов нужно вывернуть с помощью обычной отвертки. Есть аккумуляторы, которые разбираются сложно, но поддаются разбору отверткой и перочинным ножом. Ножиком удаляется клеящий слой, а острым саморезом раздвигаются две сопрягаемые поверхности.

Отличие батарей шуруповертов друг от друга может заключаться в наличии или отсутствии термодатчика, который автоматически отключает аккумулятор при условиях критического нагрева (выше 50°С). Датчик постоянно отслеживает температуру не только под нагрузкой, но и в условиях текущего заряда аккумуляторной батареи. Контроллер считывает все данные и обрабатывает их, «запоминает» емкость и другие показатели. Как только емкость достигает 80-90%, а напряжение — 14 В, блок управления все отключает. Такие аккумуляторы служат годами, не теряя своих технических характеристик.

На рынке предлагается большое количество недорогих моделей шуруповертов. Более дешевые устройства не имеют таких технических устройств, и за всеми процессами нужно следить самостоятельно.

Замена никель-кадмиевых аккумуляторов в шуруповерте на литиевые

Замена аккумуляторов шуруповерта своими руками на литиевые осуществляется при помощи расчета их количества при условии, что на один элемент потребуется 3,7 В. Например, для изделия мощностью в 14,4 В необходимо подготовить 4 банки Li-Ion стандарта 18650.

Также стоит учитывать разницу в размерах. Чтобы поменять АКБ понадобится приобрести контроллер заряда-разряда, который устанавливается дополнительно в корпус с банками. Кроме того, не исключается, что придется заменить зарядное устройство.

Преимущества второго варианта

Второй вариант является более подходящим, так как напряжение в батарее довольно быстро падает с максимального показателя до минимального (с 16,8 до 14,8 В). Для электрического мотора, чем, собственно говоря, не является шуруповерт, превышение в 3.5,8 В не является критичной отметкой.

Самый низкий показатель напряжения у 3S-Li-Ion-модификации. Он равен 7,5 В, что является недостаточным для производственной деятельности электрического приспособления. Смонтировав четыре конфигурации, мы увеличим электрическую емкость аккумулятора.

Технология замены Ni-Cd на Li-ion в шуруповерте

Литиевые элементы отличаются долговечностью, поэтому многие владельцы шуруповертов думают о том, что заменять ими никель-кадмиевые изделия.

Технология замены включает несколько этапов, которым требуется обязательно следовать.

Определение количества Li-ion аккумуляторов

В основном параметры аккумулятора нанесены на нем самом либо на шуруповерте. Для определения количества необходимых элементов требуется разделить указанное на инструменте напряжение на 1,2В (это номинальное напряжение одной никелевой банки).

Чтобы выяснить, сколько литиевых деталей потребуется на замену, деление проводится на 3,7 В — это нормальный показатель для данного вида банок.

Полученный результат рекомендуется округлять в большую сторону, это не скажется негативно на инструменте, а просто увеличит немного его мощность.

Требуется правильно подобрать все необходимые элементы для замены

Выбор Li-ion аккумулятора

Производители предлагают литий-ионные и литий-полимерные элементы. Вторые отличаются меньшим размером и большей безопасностью, однако и стоят они дороже. При этом они не способны отдавать в работу большие токи. Поэтому специалисты рекомендуют брать обычные литий-ионные банки.

Лучше, если у элемента будут приваренные гибкие отводы, потому что подобные детали не любят повышенных температур и лишней пайки. Рекомендуется посмотреть несколько вариантов в магазинах, чтобы выбрать наиболее подходящую модель.

Как влияет величина напряжения аккумулятора на продолжительность работы шуруповерта

Вопрос о том, как влияет величина напряжения аккумулятора на длительность работы изделия, интересует многих. Чтобы понять какая мощность у изделия, требуется умножить напряжение на емкость батареи.

Для справки! Например, у шуруповерта с батареей мощностью 14,4 В и емкостью 1,5 А/ч мощность будет составлять 21,6 Вт.

Готовые сборки 18650 аккумуляторов

В качестве замены лучше приобретать готовые сборки 18650 аккумуляторов. Можно сделать это на китайских торговых онлайн-площадках либо в других интернет-магазинах.

Выбор платы защиты BMS

Литий-ионные аккумуляторы требуют внимательного отношения и соблюдения определенных требований. Роль защиты выполняет плата BMS. Именно данный элемент не допускает превышение напряжения более 4,2 В и снижения меньше 2,55 В на один аккумулятор во время зарядки. Кроме того, элемент держит под контролем максимально допустимый ток и сохраняет необходимый баланс между батареями.

Основными параметрами при выборе является количество последовательно соединенных элементов. В интернете можно посмотреть таблицу, в которой указаны все необходимые параметры и с ее помощью подобрать подходящую плату.

Сделать замену можно даже в домашних условиях, главное — соблюдать последовательность

Блок питания для зарядки

Для литий-ионных аккумуляторов зарядные устройства выбирают, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов в батарее. Чем их больше, тем больше должно быть выходное напряжение.

Зарядка аккумуляторов штатным ЗУ от шуруповерта

При желании можно приобрести специальную универсальную плату для литиевого аккумулятора. Ее устанавливают в родное зарядное устройство. Однако специалисты рекомендуют использовать не доработки, а подходящие зарядки именно для этого вида батарей.

Индикатор емкости литиевой батареи

Индикаторы встречаются светодиодные и цифровые. Вторые дешевле, но не удобны в использовании. Лучше выбирать светодиодные варианты, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов.

Держатель 18650 аккумуляторов

Держатели для аккумуляторов 18650 также лучше приобретать готовые. При желании можно найти в онлайн-магазинах хорошие варианты по приемлемым ценам.

Подключение к шуруповерту

Резкое нажатие на курок провоцирует срабатывание защитного механизма по току. Увы реальные такой защитный режим сомнительно 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 И допустимо для литиевых ячеек. Для конфигурации LG INR18650HG2 максимальным током заряда станет четыре И указано в технической характеристике.

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:

Сжатия или уплотнения. Этот метод эффективен в том случае, если электролит в наличии, но потерял объем.
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.

Последовательность действий

Полностью разряжаем аккумулятор.
Вынимаем из гнезда шуруповерта и вскрываем его при помощи прямой отвёртки.
Удаляем все старые банки и методом распайки снимаем соединительные пластины.
Спаиваем новую электрическую цепь на основе новых элементов.
Выполняем несколько циклов заряда и разряда акб.

Первые три этапа не должны вызвать особых трудностей, поэтому их нет смысла расписывать подробно. Самый важный момент — при новой пайке соблюсти порядок полярности элементов цепи.

Читайте здесь, как выполнить ремонт шуруповерта.

Из этой статье вы узнаете об электролобзике.

Здесь имеется ввиду тип соединения, он последовательный, подразумевающий соединение элементов от минусового к плюсовому полюсу.

Используя прежние клеммы «пластины», начинайте сборку цепи, соблюдая имеющуюся конфигурацию для форм-фактора вашейакб. В противном случае трудно будет вставить весь силовой блок обратно в его корпус.

Процедуру заряда и разряда акб следует произвести несколько раз с перерывом, и дать отстояться после этого примерно сутки

В процессе заряда важно при помощи мультиметра измерять напряжение на каждой банке, оно должно быть 1.3 В

Совет мастера: спайка ведется при максимальном нагреве паяльника, поэтому избегайте передержки на контактах банок во избежание их преждевременного выгорания.

Процесс замены банок значительно снижает затраты на покупку новойакб, не исключение и отечественный инструмент. К примеру, всем известный инструмент российского производителя Интерскол не обойдется дешевле, чем зарубежные аналоги.

Но у него есть небольшое преимущество — широкая сеть сервисных центров, которые смогут избавить вас от самостоятельной замены элементов аккумулятора шуруповерта.

Как разобрать шуруповерт вы узнаете из этого видео:

Мы предлагаем вам посмотреть видео, как ремонтировать аккумулятор шупупрверта:

Устранение эффекта памяти

Не всегда восстановление АКБ шуруповёрта требует каких-то радикальных действий. Часто восстановить ёмкость аккумулятора помогает попеременная полная зарядка (до погасшей лампочки зарядки) и полный разряд батареи. Этот метод называют ещё «раскачать аккумулятор».

Как стереть эффект памяти аккумулятора

Он связан с так называемым «эффектом памяти» и свойственен аккумуляторам шуруповёрта на основе никеля. И особенно сильно он проявляется в никель-кадмиевых. Он возникает, когда разряженный до нуля аккумулятор не полностью заряжается и начинает эксплуатироваться или наоборот. Это приводит к укрупнению кристаллов активного вещества, что уменьшает площадь его активной поверхности.

Соблюдайте рекомендации завода изготовителя для режимов заряда и разряда.

Удалить этот эффект или значительно снизить его помогает так называемая «тренировка» аккумулятора. Она заключается в повторении циклов полного заряда и разряда.

Для этого восстанавливаемую батарею полностью разряжают, используя, например, лампочку. Затем полностью заряжают и снова подвергают разрядке. Повторить процесс раз 5 и если отдельные элементы АКБ исправны, характеристики вернутся к норме или близко к ней.

Диагностика

Выход из строя силовых блоков происходит, когда шуруповёрты часто использовали, как дрель. Активная перегрузка может вызвать закипание электролита внутри аккумуляторов. Это чревато вздутием их корпусов и вытеканием электролита.

Чтобы опрометчиво не совершать траты на приобретение новых АКБ, нужно произвести диагностику старых батарей. Всё может обойтись только ремонтом зарядных элементов. Проверку батареи осуществляют в таком порядке:

АКБ подключают к зарядному устройству.
Через полчаса делают замер напряжения. Величина вольтажа обычно составляет 13 вольт. Через 2 часа напряжение на клеммах АКБ составит 14в. Окончательно батарея покажет 17в.
Если по истечении 60 минут после начала процесса зарядки сила тока составит 1 А и более, то аккумулятор полностью исправен.
Далее проверяют АКБ под нагрузкой. Обычно подключают лампу мощностью 40 Ватт либо берут 12 вольтовую лампочку для фары авто мощностью 35 Ватт.
Если через три минуты напряжение на клеммах бокса будет меньше 12,4 в, то одна из банок или сразу несколько штук требует замены.

Измерение напряжения АКБ

Замена Ni-Cd аккумуляторов шуруповерта на 18650 ⁠ ⁠

Давно задумал заменить сдохший аккум на шуруповерте. Думаю, у многих есть подобная проблема. Купить новый шурик сразу на Li-ion аккумуляторах можно, но тут дело интереса. Шуруповерт такой примерно: