Шуруповерт з літій-іонним акумулятором

Шуруповерт настільки тісно втиснувся в життя сучасної людини, що без нього не обходиться жоден ремонт або будівельні роботи в будинку і на виробництві. Головна зручність інструменту в його мобільності, що забезпечується за рахунок знімного автономного акумулятора. Саме тому даний пристрій і отримало назву «акумуляторний шуруповерт». Часто при експлуатації виникає питання про те, як переробити акумулятор шуруповерта, так як нікель-кадмієві батареї мають великий недолік в порівнянні з літієвими – це низький термін служби. Щоб не купувати новий електроінструмент з Li-Ion акумулятором, можна модернізувати стару АКБ, замінивши в ній нікель-кадмієві банки.

Що таке акумулятор шуруповерта і якими бувають АКБ ?

Портативність шуруповерта забезпечується за рахунок застосування незалежного джерела живлення. У якості такого джерела виступає акумуляторна батарея, принцип роботи якої аналогічний звичайній батарейці для годин або пульта дистанційного керування. Тільки акумулятор для електроінструменту має напругу в кілька десятків разів більше, ніж звичайна пальчикова батарейка.

Акумулятор в дію призводить двигун шуруповерта. При обертанні якоря електромотора відбувається передача обертального моменту на редуктор. Редуктор знижує або підвищує швидкість обертання (в залежності від встановленого режиму) робочого органу – патрона, в якому фіксуються насадки. Незалежне джерело живлення в ролі акумулятора на шуруповерт – це ключовий елемент, без якого робота пристрою просто неможлива.

Часто власники недорогих шуруповертов стикаються з такою ситуацією, як швидкий розряд батареї. Причиною того є матеріал виготовлення незалежного джерела живлення. Розрізняють три основних види акумуляторів для шуруповерта:

  • Нікель-кадмієві – найпростіші, недорогі і недовговічні. Ще одним недоліком такого матеріалу є невеликий запас заряду

  • Нікель-металгідридні – вдосконалена модифікація кадмієвих, які мають підвищену стійкість до частих зарядів і розрядів (але при цьому вони швидко розряджаються). Вплив низьких температур негативно відбивається на тривалості роботи джерела

  • Літій-іонні – це нова ера акумуляторів, які не тільки тримають довго заряд (повільне витрачання за рахунок великої місткості), але ще і здатні служити не менше 10 років

Часто власники тільки після покупки шуруповерта, який поставляється з нікель-кадмієвих акумулятором, усвідомлюють про те, що «потрібно було вибирати електроінструмент з літій-іонним акумулятором». Причину покупки електроінструменту з нікель-кадмієвих джерелом також легко пояснити, адже з таким АКБ прилад коштує в кілька разів дешевше.

Нікель-кадмієві і металгідридні – навіщо потрібно їх замінювати

Одними з найперших акумуляторів, які стали застосовуватися в електроінструментах, були нікель-гібридні джерела. До переваг таких пристроїв відноситься оптимальний запас ємності і низькі показники нагріву банок, якщо порівнювати їх з гідридними. Крім того, такі джерела є недорогими, і при цьому ефективно справляються зі своїм основним завданням при їх правильному застосуванні.

До переваг нікель кадмієвих пристроїв відносяться:

  1. Низький ризик перегріву в порівнянні з гідридними

  2. Нікель-кадмієві джерела містяться всередині металевого корпусу, який забезпечує високі показники стійкості і герметичності

  3. Якщо правильно експлуатувати, то нікель-гідрид буде служити не менше 3-5 років, проте саме з тієї причини, що приладом часто доводиться використовувати в екстремальних умовах, термін служби АКБ різко знижується з першого дня покупки

  4. Низька вартість, яка робить такі пристрої затребуваними

  5. Не бояться глибокого розряду

Для продовження експлуатаційного ресурсу АКБ, щоб не питати себе, як переробити акумулятор шуруповерта на літій, необхідно дотримуватися просту інструкцію із застосування Ni-Cd батарей:

  • Працювати інструментом можна і потрібно до повного розряду АКБ

  • Заряджати джерело потрібно до повного заповнення ємності

  • На відміну від літієвих, зберігати кадмієві джерела живлення краще в розрядженому вигляді

  • Наявність «ефекту пам’яті» є недоліком, однак його можна легко усунути шляхом повторного проведення трьох циклів «заряду-розряду»

Гідридні з’явилися після кадмієвих, однак вони не отримали велику популярність, так як швидко розряджаються, і не підходять для потужних моделей гвинтоверти. У гідридних відсутня «ефект пам’яті», а також вони менш шкідливі для навколишнього середовища, на відміну від кадмієвих. Якщо ваша батарея, яка складається з кадмієвих або гідридних джерел, то рано чи пізно виникне необхідність її заміни. Придбати нову батарею на шуруповерт маловідомої марки або застарілої моделі практично неможливо, тому виникає необхідність модернізувати стару. Зі старої кадміївої батарейки можна зробити ще більш якісну, але для цього знадобиться розібратися, як переробити акумулятор шуруповерта.

Чи можна переробляти АКБ шуруповерта достоїнства і недоліки

Отже, якщо поставлена ​​мета переробки старого акумулятора електроінструменту на літій, то для початку можна порівняти всі переваги і недоліки цієї задумки. По суті переробка приладу є «самопалом», що в підсумку може призвести до поломки самого шуруповерта. Це потрібно враховувати ще при міркуванні до реалізації задумки. Найнебезпечніше в такому підході – це наявність ймовірності згоряння електродвигуна, але доречно це тільки в тому, випадку, якщо неправильно розрахувати спад напруги.

Перед тим, як переробити шуруповерт на літій-іонний акумулятор виробництва потрібно з’ясувати всі достоїнства (вони ж плюси) такого підходу:

  • Мала енергетична щільність літій іонних джерел, що відбивається на вазі АКБ. Після переробки вага АКБ зменшиться на 100-180 грам

  • Швидкий заряд літієвих акумуляторів на відміну від кадмієвих

  • Повна відсутність ефекту пам’яті у літій-іонних пристроїв. Якщо індикатор показує, що залишається небагато заряду, то можна поставити батарею на зарядку, не чекаючи її повного розряду

Всі ці переваги вказують на те, що все-таки є сенс провести перероблення АКБ шуруповерта з нікель-кадмію на літій-іонну батарею. Однак не будемо поспішати, і розберемося з недоліками літієвих джерел живлення:

  1. Труднощі збірки АКБ відповідного номіналу. Такі труднощі пов’язані з тим, що одна банка li-ion видає 3,6-3,7 вольта, а аналогічні елементи Ni-Cd і Ni-MH мають 1,2 вольта. У підсумку виходить, що для збору 12-вольта потрібно взяти 10 кадмієвих банок, а ось отримати аналогічне напругу з літію не вийде, так як 3,7 * 3 = 11,1 вольт, що недостатньо, а якщо використовувати 4 елементи, то напруга буде завищеним, що призведе до виходу з ладу електромотора. Виготовити АКБ на шуруповерт, який має номінал 12 В, з самих літій іонних джерел практично неможливо. Але при великому бажанні можна використовувати мікросхему для обмеження напруги

  2. Розміри літієвих банок більше (вони довше), ніж кадмієві, навіть за умови, що їх потрібно в 2 рази менше. Крім банок, в конструкцію корпусу АКБ потрібно також вмістити контролер заряду-розряду (це невелика електронна плата)

  3. Необхідність перероблення не тільки акумулятора, але ще і зарядного пристрою, так як після переробки знадобиться підвищити вихідну напругу. Що не переробляти заводський блок живлення, хоча це не займає багато часу, можна купити універсальний зарядний пристрій для акумулятора шуруповертов

  4. Заряд знижується зі зниженням температури, тому експлуатувати прилад на вулиці в сильні морози не рекомендується

  5. Висока вартість літієвих банок на відміну від кадмієвих

  6. Контроль заряду в межах від 2,7 до 4,2 вольта. Якщо не дотримуватися цих параметри, то АКБ може вийти з ладу

У процесі переходу на літієві джерела є багато недоліків, тому після їх з’ясування, у багатьох відразу відпадає бажання переробляти акумулятор шуруповерта, так як його простіше відремонтувати. Якщо всі ці недоліки не є для вас перешкодою, тоді переходимо до реалізації задумки.

Підготовка до переробки шуруповерта акумулятора

Процес підготовки ґрунтується на виборі джерел живлення. Для цього спочатку з’ясовуємо, який параметр напруги має старий акумулятор. Якщо штатна АКБ не працює, то не поспішайте її утилізувати. Адже від неї потрібен корпус, в якому і знадобиться розмістити нові літієві банки.

Якщо напруга електроінструменту становить 14 вольт або 18 вольт, то реалізувати переробку буде простіше, ніж на 12 В. Вибирати для реалізації задумки потрібно літієві банки типу 18650. При їх покупці потрібно враховувати ємність і розрядний струм, величина якого повинна бути не менше 20-30 ампер. Якщо величина напруги пристрою становить 18В, тоді знадобиться 5 літієвих банок.

Це цікаво! Щоб дізнатися величину напруги, яку видає старий кадмієвий акумулятор, потрібно підключити до його висновків щупи мультиметра і виміряти різницю потенціалів. Якщо батарея пошкоджена або неробоча, то аналогічну маніпуляцію потрібно зробити для зарядного блоку.

На завершальному етапі підготовки знадобиться також вибрати контролер (мікросхема для захисту нових елементів від перегріву). Вибирається він по номінальній напрузі і току. Якщо брати 4 банки по 3,7 вольт, тоді знадобиться контролер відповідного номіналу 14,5В. Величина робочого струму повинна бути менше в 2 рази, ніж гранично допустиме значення.

Якщо гранично-допустима величина струму становить 25-30 Ампер (при підключенні приладу на зарядку або в момент пуску електродвигуна інструменту), тоді контролер потрібно вибирати із значенням струму в 2 рази менше – 12-15А. Контролер знадобиться окремо придбати, як і літієві банки. Тепер, коли відомо, що потрібно для переробки акумулятора шуруповерта, можна приступати до реалізації завдання.

Як переробити акумуляторний шуруповерт на літієвий акумулятор

Коли всі необхідні матеріали та інструменти підготовлені, можна з’ясувати, як переробити шуруповерт на літій іонні акумулятори. Інструкція по переробці акумулятора шуруповерта на літій має наступний вигляд:

  • Для початку потрібно розібрати пластиковий корпус штатного акумулятора. Зазвичай шуруповерти, якщо комплектуються нікель-кадмієві АКБ, то в наборі їх присутній 2 штуки. Коли перший виходить з ладу, значить використовувати його в якості донора, з якого виготовляється модернізована версія джерела живлення

  • Щоб розібраті корпус джерела, нужно витягнути 3, 4 або 6 кріпільніх елементів. Усередіні корпусу виявиться відповідна кількість нікель-кадмієвіх банок (10 и больше штук)

  • Всі банки з’єднані послідовно, що в підсумку дозволяє отримувати сумарну напругу.

  • Наша основна мета не просто відремонтуваті застарілу кадмієві батареї, а замінити її на банки на літієві джерела. Для цього видаляємо всі банки шляхом перекушуванн контактів

  • На корпусі повинен залишитися тілько контактний роз’єм з плюсовою и мінусовою клемою, а також термодатчик

  • Термодатчик не завжди видаляється.

  • Якщо хто не сильний в електроніці, то контролер потрібен обов’язково, так як його головне призначення – це захист елементів від перегріву

  • Коли корпус акумулятора шуруповерта готовий до прийняття нових літієвих банок, їх необхідно спаяти між собою послідовно. Для споювання використовується провід перерізом не менше 2,5 кв. мм. Якщо використовувати провід меншого перетину, то при проходженні великих струмів відбудеться зниження потужності пристрою

  • Спаювати банки літієві потрібно швидко, щоб вони не нагрівалися, або ж скористатися точковим зварюванням. Щоб швидко припаяти дріт до банку, знадобиться потужний паяльник потужністю вище 60 Вт

  • До сполученим послідовно банкам потрібно припаяти контролер. Схема з’єднання показана на фото

  • Навіть якщо ви не розбираєтеся в електроніці, то згідно схеми на фото вище, не складе великих труднощів спаяти відповідні дроти

  • Тепер отриману конструкцію з припаяними клемами потрібно розмістити всередині корпусу

  • Після того, як акумулятор шуруповерта перероблений, потрібно зібрати його, і зробити тестове випробування на інструменті. Якщо працює шуруповерт з модернізованою батареєю, то і буде її заряджати блок

Це цікаво! За бажанням можна в корпус акумулятора встановити цифровий вольтметр, який буде показувати величину напруги. Тільки відразу ж не забувайте встановити перемикач, щоб мати можливість вимикати вимірювач напруги, інакше він буде постійно показувати величину і при цьому розряджати батарею.

Ніяких труднощів в процесі реалізації робіт практично не виникає, якщо всі складові деталі обрані правильно. Тепер, якщо збираєтеся модернізувати портативний електроінструмент (причому не тільки шуруповерт, але і портативні кутові дрилі, болгарки), то з наявністю інструкції, як переробляється акумулятор шуруповерта, не складе великих труднощів реалізувати процес самостійно в домашніх умовах.

Після складання саморобного пристрою, його можна встановити в інструмент і випробувати якість функціонування. Однак незабаром виникне необхідність зарядити перероблений акумулятор, тому розберемося, як це зробити.

Зарядка переробленого акумулятора шуруповерта

Якщо при переробці акумулятора термодатчик залишився на місці, то можна сміливо підключати модернізовану батарейку до штатного зарядного блоку і заряджати його. Щоб виключити перегрівання банок, в конструкції АКБ передбачена установка мікроконтролера. При постановці на зарядку АКБ потрібно враховувати один момент – це величина зарядного напруги блоку повинна бути вищою за номінал акумулятора. Якщо величина напруги на блоці менше, тоді потрібно зробити невелику реконструкцію зарядного устрйоства.

Інструкція по правильній зарядці літій-іонного акумулятора передбачає дотримання наступних рекомендацій:

  1. Заряджати модернізований акумулятор тепер можна не тільки після повного розряду АКБ, а й в будь-який відповідний момент, наприклад, під час перерви при роботі

  2. Літієві акумулятори швидше набирають заряд, тому час зарядки скорочується з 5-8 годин до 2-3, що залежить від ємності пристрою

  3. На зарядних є індикатори, які сигналізують про завершення заряду шляхом загоряння зеленого світлодіода

Тепер з поставленим завданням, як переробити акумулятори шуруповерта, зможе впоратися кожен, хто поставив собі таку мету. Навіщо переробляти джерело живлення від шуруповерта на літій, багато хто не розуміє, однак через кілька років користування електроінструментом, таке питання починають задавати собі більшість власників гвинтоверти. Переробити під літій акумулятор не складає великих труднощів, тим більше, якщо вам цікава ця процедура. І не важливо, якої марки ваш інструмент – Макіта чи ще щось, головне, щоб при переробці дотримувалася інструкція від самого початку і до кінця.