Переделка отвертки на литиевые аккумуляторы 18650: Переделка электрической отвертки на литий за пол часа

Переделка электрической отвертки на литий за пол часа

У многих наверно дома есть электрические отвертки, фонари на аккумуляторах и т.д. у которых аккумуляторы не тянут.

У моей отвертки полностью заряженного аккумулятора хватает на пару тройку винтиков.

Аккумуляторы в отвертке кадмиевые в фонарях как правило свинцовые их всех сейчас довольно проблемно достать для замены. Что нам даст переделка устройств на литий.

1. Упрощение зарядки. Зарядка от микро усб, не надо искать где вы положили родную зарядку или где провод от фонаря.

2. Литиевый аккумулятор проще найти. Я например вообще брал банки из старого аккумулятора от ноута (можно найти или бесплатно или за минимальные деньги).

3. При замене кадмиевых. Нет эффекта памяти и заряжать можно в любой момент не дожидаясь полной разрядки.

4. Большая чем у штатных емкость аккумулятора зачастую даже при использовании б.у. банок.

И так что нам потребуется.

1. Плата контроллера заряда например на микросхеме TP4056. Продается у китайцев на али ебау и других площадках. За доллар пришлют обойму.

Выпускается в двух вариантах с защитой от переразряда и без. С защитой имеет смысл использовать если в самом аккумуляторе не стоит плата защиты. Для аккумуляторов типа 18650 и подобных плата защиты как правило установлена на отрицательном выводе, если минус сделан не из метала, а из стекло текстолита то это и есть плата защиты.

По размерам платы близки. (слева с защитой с права без)

WARNING. Для электрической отвертки защиту аккумулятора использовать нельзя ток защиты у них около 3А и хотя общее потребление у отвертки не большое но пусковые токи вырубают защиту.

Привожу схему платы с защитой аккумулятора (найдена на просторах интернета). Также в приложении добавлю документы на микросхемы.

Платы у китайцев имеют ток заряда в 1А если вы хотите заряжать от порта компьютера или от слабой зарядки необходимо уменьшить ток хотя бы до 0.5А. Для этого необходимо заменить резистор 1. 2К подключенный ко второй ноге микросхемы TP4056 на резистор большего номинала, для тока 0.5А примерно сопротивлением 2.4К (таблица токов зарядки в зависимости от сопротивления приведена в документе на микросхему).

Я планирую возможность зарядки от компьютера и заменяю данный резистор. Отпаяв и почистив площадки.

Припаял новый резистор.

Так как в наличии был только номиналом 2.2К то получил ток заряда в 0.52А. Что посчитал допустимым для зарядки от порта компьютера.

2. Аккумулятор можно как и купить новый так и изъять например из старого аккумулятора ноутбука.

В моем аккумуляторе находилось 6 банок соединенных попарно. Желательно все аккумуляторы разъединить (у меня в одной из пар одна из банок была полностью мертва) и измерить остаточное напряжение. Если есть выбор то брать банки с большим остаточным напряжением как правило и оставшиеся емкость у них тоже больше, хотя конечно лучше все же измерить реальную емкость. Батарея была на 4000 мА т. е. по 2000 мА на банку остаточная емкость составила приметно 1200-1400 мА в зависимости от банки.

К аккумуляторам приварены металлические полоски контактов их не надо отрывать а просто разрезать их между банками. К ним удобно и безопасно припаивать провода. Метал на контактах самих аккумуляторов тяжелее паять и если держать паяльник более секунды то есть опасность перегреть аккумулятор что выведет его из строя вплоть до возгорания.

3. Проводки паяльник тестер надфили термоклеевой пистолет и.т.д.

Приступим.

Вскрываем отвертку.

Удаляем аккумуляторы и штатную зарядку к ним. (если есть подсветка и для фонаря желательно измерить ток светодиодов на полностью заряженном аккумуляторе)

Прикидываем куда разместить новый аккумулятор и плату зарядки.

Теперь один из самых длительных этапов доработка корпуса.

Для его ускорения лучше воспользоваться механизацией.

Например китайскими фрезами.

Но мне больше нравятся старые советские у них лучше контроль и их меньше уводит.  Но к сожалению в продаже их сложнее найти.

Выбираем лишнюю пластмассу, добиваясь что бы разъем мини USB был минимально утоплен.

Спаиваем схему подключая аккумулятор и зарядку. И проверяем работу зарядки и отвертки, также если есть светодиоды освещения измеряем ток потребления от лития и сопротивление гасящего резистора.

Если ток светодиодов освещения сильно отличается от тока на штатных аккумуляторах, то корректируем сопротивление балансного резистора. Я подпаял параллельно еще один резистор.

Далее обезжириваем корпус и все детали изопропиловым спиртом или хорошим бензином калоша (этиловый спирт не обезжиривает). И заливаем все компоненты из термоклеевого пистолета. Излишки если что не сложно срезать ножом.

После сборки в отверстия которые предназначены для индикации зарядки заливаем клей из пистолета.

Когда клей немного остынет его излишки легко счистить. В итоге клей выполняет функцию световода и при зарядке отлично видно аккумулятор заряжается.

Или уже заряжен.

 

Бонус.

Переделка еще одной отвертки. Теперь аккумулятор можно заряжать не доставая из отвертки.  

Аккумулятор у нее съемный. (После переделки на нем появился разъем микро USB и индикатор заряда)

Комплект кадмиевых аккумуляторов и контакты были закреплены прямо на аккумуляторах.

 

С помощью термоклея изготовил обойму контактов.

Зарядку разместил в заднике и спаял все компоненты.

Переделка фонаря со свинцовым аккумулятором и зарядкой от сети заняло даже меньше времени поскольку подтачивать ничего и не пришлось.

Теги:

• Литий-ионный аккумулятор
• Фонарик
• Отвертка

Переделка Аккумуляторной Отвертки На Литий

17.05.2019 MaugulСтатьи

Переделка шуруповерта на литиевые батареи имеет смысл. Преимуществом будет то, что они имеют огромную электронную плотность. В ходе, установив такое устройство в корпус шуруповерта, мы сможем достигнуть роста длительности работы инструмента на много. Ток зарядки у литиевых аккумов высочайшей мощности, особенно у новых модификаций она иной раз достигает 1-2 С. Зарядить таковой устройство можно за 1 час, при всем этом не завышая рекомендуемые производителем характеристики и даже не портя качество изделия.

Большая часть устройств из лития заключено в призматический корпус, однако некие модели владеют цилиндрической формой. В таких батареях используются рулонные электроды и сепараторы. Корпус делается из алюминия иначе говоря стали. Положительный полюс выходит на корпусную крышку.

В призматических конфигурациях электроды имеют вид прямоугольных пластинок. Для обеспечения безопасности в батарее предвидено устройство, выступающее регулятором всех процессов и размыкающее электронную цепь при критичных ситуациях. Завышенная герметизация корпуса не дает вытекать наружу электролиту и просачиваться вовнутрь кислороду и влаге.

• По причине ограничений технологии показатель заряженности литиевых аккумов не обязан быть выше 4,25-4,35 В. Разряд не должен доходить до показателя 3.5,5-2,7. Это условие указывается в техническом паспорте для каждой определенной модели. При завышении этих значений можно без проблем вывести устройство из строя. Используются особые контроллеры зарядки и разрядки, которые сохраняют напряжение на литиевой ячейке во время нормы. Переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор с контроллером защитит устройство от сбоя в работах.
• Показатель напряжения литиевых аккумов кратен 3,7 В (3,6 В). У Ni-Mh-моделей миф показатель составляет 1,5 В. Это явление объяснимо. Номинальное напряжение в литиевых устройствах сохраняется на отдельной ячейке. Литиевый аккумулятор 12 вольт никогда собран не будет. Номинал составит 11,1 В (три поочередные ячейки) либо 14,8 В (четыре поочередные ячейки). Кроме того, показатель напряжения литиевой ячейки изменяется во время работы при рабочий вариант зарядке на 4,25 В, а при рабочей разрядке. на 3.5,5 В. Показатель напряжения 3S (3 serial. три поочередных соединения) будет изменяться при функционировании приспособления от 12,6 В (4,2х3) до 7,5 В (4,5х3). Для 4S-конфигурации Данный показатель колеблется от 16,8 до 10 В.
• Переделка шуруповерта на литиевые батареи 18650 (большинство изделий обладает конкретно этим размером) просит учета различия в габаритах с Ni-Mh-ячейками. Поперечник ячейки 18 650 равен 18 мм, а высота составляет 65 мм. Имеет принципиальное значение подсчитать, какое количество ячеек поместится в корпусе. При всем этом следует держать в голове, что для модели с мощностью 11,1 В для вас необходимо количество ячеек, кратное трем. Для модели с мощностью 14,8 В — четырем. Еще должен поместиться контроллер и коммутационные провода.
• Устройство для зарядки для аккума на базе лития отличается от приспособления для Ni-Mh-модификаций.

По тексту статьи будет рассмотрено, как происходит переделка шуруповерта на литиевые батареи Li-Po. Инструмент укомплектован парой Ni-Mh-аккумуляторных батарей с показателем напряжения 12 В и емкостью 4. 5,6 Ач. Будет рассмотрена переделка шуруповерта Hitachi. Литиевые батареи обеспечат устройству долговременную службу.

Переделка отвёртки на Li-on аккумулятор

Сначала следует правильно выбрать показателя номинала напряжения для устройства на базе лития. Выбор следует выполнить меж 3S-моделью (спектр ее напряжения составляет от 12,6 до 7,5 В) и 4S-Li-Ion-батареей (спектр напряжения. от 16,8 до 10 В).

2-ой вариант является более подходящим, так как напряжение в батарее достаточно стремительно падает с наибольшего показателя до малого (с 16,8 до 14,8 В). Для электронного мотора, чем, фактически говоря, и является шуруповерт, превышение в 3.5,8 В не является критической отметкой.

Самый маленький показатель напряжения у 3S-Li-Ion-модификации. Он равен 7,5 В, что является недостающим для производственной деятельности электронного приспособления.

Смонтировав четыре конфигурации, мы увеличим электронную емкость аккума.

Чтоб выполнить выбор ячеек основываясь на лития, следует наметить ограничительные причины. Сегодня выполняются литиевые устройства с допустимым значением нагрузки тока в 20-25 А.

Импульсные значения тока (недолговременные, до 1-2 сек) добиваются 30-35 А. Конфигурация аккума не будет нарушена.

Собрать 4S2P (четыре поочередных соединения и два параллельных) вы не сможете. Переделка шуруповерта на литиевые батареи 18650 подразумевает наличие восьми ячеек. Как им уложиться в четыре? На каждую ячейку ляжет критическая нагрузка тока.

Переделка 12В шуруповерта на литиевые батареи подразумевает подсоединение устройства к лабораторному источнику питания с показателем наибольшего тока в 30 А. Регулятор ограничителя ставится на наибольшее значение. Создав уровень напряжения источника питания близким к номинальному показателю грядущего аккума, начинаем плавное нажатие на курок. Ток, который потребляется шуруповертом, подымется до отметки 5 А.

Сейчас следует резко надавить на курок. Это закоротит цепь питания. Ток достигнет мощности 20-30 А. Вам, его показатель был бы еще выше, но мощность источника питания не даст это зафиксировать. Это будет недолговременный ток нагрузки при резком нажатии на курок шуруповерта. Неважно какая модель такового устройства отреагирует аналогично.

Дальше следует зажать наконечник шуруповерта тисками и пронаблюдать, до какого значения повысится ток употребления при режиме работы, когда в шуруповерте сработает трещотка. Показатель тока в данном случае увеличивается до 10-12 А.

Так можно обусловиться с величиной тока нагрузки. В данном случае он будет равен 5 А на холостом ходу и 30 А при резком начале, а при критической нагрузке составит 12 А. Изготовитель должен избрать литиевые ячейки, номинальный показатель тока нагрузки которых составит 10-20 А, а импульсный — 25-30 А.

Что нужно, происходит переделка шуруповерта на литиевые батареи. Штатная зарядка для устройства требуется непременно. Выбирая контроллера учтите, что устройство должен соответствовать двум характеристикам:

С напряжением что остается сделать нашему клиенту максимально ясно: если батарея 11,1 В, то и контроллер будет с таким же напряжением.

Понятие «номинальный рабочий ток» предполагает пропускную способность защиты платы. Таким макаром, контроллер на 4 А рассчитан на отметку тока 4 А, а при показателе 8 А на этот адрес ложится дополнительная нагрузка. В данном случае сработает защитное устройство. Эти технические данные изложены в паспорте каждой модификации контроллера. Здесь одна модификация может владеть показателем тока ограничения 30 А, а другая — 50 А. И оба эти устройства формально будут применимы для функционирования. Также для литиевого аккума имеется ограничение в габаритах. Потому следует получать таковой контроллер, который уместится в корпусе старенькой батарейки.

Переделка шуруповерта на литиевые батареи включает последующие этапы:

• Следует вскрыть старенькый аккумулятор, отвинтив 5 саморезов.
• Извлечь из корпуса Ni-Mh-батарею. Будет приметно, что контактная площадка, входящая в зацепление с контактной группой шуруповерта, приварена к минусовому контакту одной из Ni-Mh-ячеек. Точки сварки следует обрезать средством инструмента с встроенным туда отрезным камнем DREMEL 4000.
• К контактам припаиваются провода, сечение которых составляет не менее 2.7 мм 2.4 для силовых выводов и 0,3.5 мм 2 для терморезистора. Контактная площадка вклеивается в корпус аккума средством термоклея.
• По показателю внутреннего сопротивления на измерителе подбираются четыре ячейки. Значение является одним и этим же для всех 4 устройств.
• Литиевые ячейки склеиваются термоклеем так, чтоб они размещались в корпусе компактно.
• Сварка ячеек проводится на станке для контактной сварки средством сварочной ленты из никеля (показатель ее сечения обязан быть равен 2Х10 мм).

Переделка электроотвёртки на литий ионный аккумулятор стандарта 18650 при помощи ноутбука =)

Данный шаг может показать, как облегчена конструкция аккума из лития. Вес устройства Ni-Mh был равен 536 г. Вес нового устройства из лития равен 199 г, что будет полностью осязаемо. В весе удалось выиграть 337 г. Одновременно наблюдается повышение энергетической емкости.

Батарея устанавливается в корпус. Пустоты заполняются мягеньким материалом от упаковки.

• Резкое нажатие на курок провоцирует срабатывание защитного механизма по току. Однако реальные таковой защитный режим навряд ли будет нужен при использовании инвентарем. Если не стимулировать защиту специально, то работа шуруповерта различается стабильностью.
• Наконечник следует зажать в тиски. Мощность батареи свободно вызывает срабатывание трещотки, которая ограничивает повышение количества оборотов кручения.
• Литиевая батарея шуруповерта разряжается на электрической нагрузке. Показатель тока разряда должен приравниваться 5 А.
• Аккумулятор вставляется в штатное ЗУ. Показатель тока заряда при измерении равен 3 И допустимо для литиевых ячеек. Для конфигурации LG INR18650HG2 наибольшим током заряда станет 4 Что обозначено в технической характеристике.

Переделка шуруповерта на литиевые батареи займет приблизительно 4.5 часа. Если будет осуществлена проверка всех характеристик, тогда пригодится 4 часа.

Нашему клиенту остается выполняют без помощи других, без помощи другого человека. Однако контактную сварку и выбор аккумов без спец оборудования не провести.

Осуществлена переделка шуруповерта на литиевые батареи. Штатная зарядка, интегрированная в корпус, является безупречным вариантом. Однако цена контроллера довольно высочайшая. Обойдется устройство в 30 , что равнозначно цены самого аккума.

Чтоб провести тестирование уровня заряда аккума из лития на ходу, не применяя зарядное устройство, применяют особый индикатор RC helicopter lipo battery AKKU portable voltage meter tester alarm 2-6S AOK. Цена устройства очень низкая. У него имеются аналогичный устройству iMax6 разъем балансировки и зарядки. К батарее устройство подключается средством переходника. Это приспособление для контроля уровня напряжения является очень комфортным. Оно может замерить от 2-ух до 6 соединенных друг с другом поочередно ячеек из лития, также выдать суммарный показатель либо напряжение каждого элемента в отдельности с предельной точностью.

замена NiCd аккумуляторов на LiIon 18650 в электро отвертку. Good Master

Каких затрат денег востребует переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор?

Стоимость на такое устройство складывается из цены нескольких составляющих:

• конфигурация 4S-аккумулятора основываясь на лития стоит 2200 р.;
• покупка контролера для зарядки и разрядки плюс балансира обходится в 1240 р.;
• цена сварочной работы и сборки составляет 800 р.

Выходит, что литиевый аккумулятор, изготовленный самостоятельно, обоходится в 4240 р.

При сравнении возьмем аналогичную конфигурацию из лития фабричного производства. Например, устройство Makita 194065-3 создано для шуруповерта. Оно обладает подобными параметрами. Цена такового устройства составляет 6500 р. Выходит, что переделка шуруповерта на литиевые батареи сберегает 2300 р.

Источник

лития, переделка

Related Posts

Схема литий-ионной батареи

проста Когда дело доходит до разработки вашей схемы на основе литий-ионной батареи, я считаю, что вам также может быть полезна кулинарная книга с прямыми предложениями. Здесь я хотел бы дать вам коллекцию рецептов LiIon, которые хорошо работали для меня на протяжении многих лет.

Я буду говорить о конфигурациях ячеек с одной серией (1sXp) по простой причине – конфигурации с несколькими сериями я не считаю тем, с чем я много работал. Одни только конфигурации с одной серией приведут к довольно обширному описанию, но для тех, кто разбирается в обращении с LiIon, я приглашаю вас поделиться своими советами, хитростями и наблюдениями в разделе комментариев — в прошлый раз мы подняли немало интересных моментов. !

Зарядное устройство для дружественных соседей

Существует множество способов зарядить аккумуляторы, которые вы только что добавили в свое устройство, — в вашем распоряжении широкий выбор микросхем для зарядных устройств и других решений. Я хотел бы сосредоточиться на одном конкретном модуле, о котором я считаю важным, чтобы вы знали больше.

Вы, вероятно, видели повсюду синие платы TP4056 — они дешевы, и вы в одном заказе на Aliexpress, а дюжина плат обойдется всего в несколько долларов. TP4056 — это микросхема зарядного устройства LiIon, способная заряжать ваши аккумуляторы со скоростью до 1 А. Многие платы TP4056 имеют встроенную схему защиты, что означает, что такая плата также может защитить ваш LiIon-аккумулятор от внешнего мира. Эту плату можно рассматривать как модуль; вот уже более полувека площадь печатной платы остается неизменной до такой степени, что вы можете добавить плату TP4056 на свои собственные печатные платы, если вам нужна зарядка и защита LiIon. Я часто так делаю — это намного проще и даже дешевле, чем паять TP4056 и все его вспомогательные компоненты. Вот посадочное место KiCad, если вы тоже хотите это сделать.

Это микросхема линейного зарядного устройства. Если вам нужен 1 А на выходе, вам нужен 1 А на входе, а разница входного и выходного напряжения, умноженная на ток, преобразуется в тепло. К счастью, модули TP4056 достаточно хорошо выдерживают высокие температуры, и вы можете добавить радиатор, если хотите. Максимальный зарядный ток устанавливается резистором между землей и одним из контактов, резистор по умолчанию равен 1,2 кОм, что дает ток 1 А; для ячеек малой емкости вы можете заменить его резистором 10 кОм, чтобы установить предел 130 мА, и вы можете найти в Интернете таблицы для промежуточных значений.

В микросхеме TP4056 есть кое-что интересное, о чем большинство людей не знают, если используют модули как есть. Контакт CE микросхемы жестко подключен к VIN 5 В, но если вы поднимете этот контакт, вы можете использовать его для отключения и включения зарядки с помощью входа логического уровня от вашего MCU. Вы можете отслеживать зарядный ток, подключив АЦП вашего микроконтроллера к выводу PROG — тому же выводу, который используется для резистора установки тока. Также имеется контакт термистора, обычно подключаемый к земле, но адаптируемый для широкого спектра термисторов с помощью резистивного делителя, будь то термистор, прикрепленный к ячейке вашего мешочка, или тот, который вы добавили извне в свой держатель 18650.

С TP4056 тоже есть проблемы — это довольно простая микросхема. Эффективность не является обязательным условием при наличии настенного питания, но TP4056 действительно тратит приличную часть энергии в виде тепла. Модуль на основе импульсного зарядного устройства позволяет избежать этого и часто также позволяет заряжать более высокими токами, если это необходимо. Подключение ячейки в обратном порядке убивает микросхему, а также схему защиты — эту ошибку легко сделать, я делал это много, поэтому вам нужны запасные части. Если вы перепутаете контакты ячейки, выбросьте плату — не заряжайте свои ячейки неисправной микросхемой.

Кроме того, учитывая популярность TP4056, копии этой ИС производятся несколькими поставщиками микросхем в Китае, и я заметил, что некоторые из этих копий ИС ломаются легче, чем другие, например, больше не заряжают ваши элементы — опять же , держите запасные. TP4056 также не имеет таймеров зарядки, как другие, более современные ИС — тема, которую мы затронули в разделе комментариев к первой статье.

В целом, эти модули мощные и достаточно универсальные. Их даже безопасно использовать для зарядки элементов питания 4,3 В, так как из-за работы CC/CV элемент просто не будет заряжаться на полную мощность, что продлевает срок службы вашего элемента в качестве побочного эффекта. Если вам нужно выйти за рамки таких модулей, вы можете использовать множество ИС — линейные зарядные устройства меньшего размера, импульсные зарядные устройства, зарядные устройства со встроенными функциями питания и / или регулятора постоянного тока, а также множество ИС, которые делают LiIon зарядка как побочный эффект. Мир микросхем LiIon для зарядных устройств огромен, и в нем гораздо больше, чем в TP4056, но TP4056 — прекрасная отправная точка.

Цепь защиты, которую вы увидите повсюду

Как и в случае с зарядными ИС, существует множество конструкций, и вам следует знать об одной — комбинации DW01 и 8205A. Он настолько распространен, что по крайней мере одно из ваших устройств, купленных в магазине, вероятно, содержит его, и модули TP4056 также поставляются с этим комбо. DW01 — это микросхема, которая отслеживает напряжение вашей ячейки и ток, поступающий от нее и от нее, а 8205A — это два N-FET в одном корпусе, помогающие с фактической частью «подключить-отключить батарею». Дополнительный токоизмерительный резистор отсутствует — вместо этого DW01 отслеживает напряжение на переходе 8205A. Другими словами, те же полевые транзисторы, которые используются для отключения ячейки от внешнего мира в случае отказа, используются в качестве токоизмерительных резисторов. Этот дизайн дешев, распространен и творит чудеса.

DW01 защищает от перегрузки по току, переразряда и перезаряда — первые два случая довольно часто встречаются в хобби-проектах, а последний пригодится, если ваше зарядное устройство когда-нибудь выйдет из строя. Если что-то не так, он прерывает соединение между отрицательным выводом ячейки и GND вашей схемы, другими словами, он выполняет переключение на низком уровне — по простой причине полевые транзисторы, которые прерывают GND, дешевле и имеют меньшее сопротивление. Мы также видели некоторые взломы, сделанные с этим чипом — например, мы рассмотрели исследования хакера, который выяснил, что DW01 можно использовать в качестве переключателя программного питания для вашей схемы — таким образом, чтобы не ставить под угрозу безопасность. Вам нужно только подключить вывод GPIO вашего MCU к DW01, желательно через диод — этот комментарий описывает подход, который мне кажется довольно отказоустойчивым.

Когда вы впервые подключаете литий-ионный аккумулятор к комбинации DW01+8205A, иногда его выход активируется, а иногда нет. Например, если у вас есть держатель для 18650 и подключенная к нему схема защиты, вероятность того, что ваша схема включится, как только вы вставите батарею, составляет 50/50. Решение простое — либо внешнее зарядное подключить, либо закоротить OUT- и B- чем-нибудь металлическим (часто добавляю внешнюю кнопку), но с этим надоело разбираться. Так же, как и TP4056, комбинация DW01+8205A умирает, если вы подключаете батарею в обратном порядке. Кроме того, DW01 имеет внутреннюю разводку для отсечки переразряда 2,5 В, что технически невозможно изменить. Если у вас нет отдельного программно-управляемого отключения, FS312 является совместимой по выводам заменой DW01 с точкой переразряда 3,0 В, что поможет вам продлить срок службы вашей батареи.

Вы можете купить партию готовых модулей схемы защиты или просто использовать схему защиты, размещенную на плате модуля TP4056. Вы также можете накопить приличный запас цепей защиты, вынимая их из одноэлементных батарей всякий раз, когда ячейка вздувается или умирает — будьте осторожны, чтобы не проколоть ячейку, пока вы это делаете, пожалуйста.

Все способы получить 3,3 В

Для литий-ионного элемента 4,2 В полезный диапазон напряжений составляет от 4,1 В до 3,0 В — элемент на 4,2 В быстро падает до 4,1 В при подаче питания от него, а при 3,0 В или ниже, внутреннее сопротивление элемента обычно растет достаточно быстро, поэтому вы больше не будете получать много полезного тока из своего элемента. Если вы хотите получить 1,8 В или 2,5 В, это не проблема, а если вы хотите получить 5 В, вам понадобится какой-нибудь повышающий регулятор. Тем не менее, большинство наших чипов по-прежнему работают при напряжении 3,3 В — давайте посмотрим, какие у нас есть варианты.

© Raimond Spekking

Когда дело доходит до регулирования LiIon с напряжением до 3,3 В, линейные стабилизаторы почти уступают импульсным стабилизаторам с точки зрения эффективности, часто имеют меньший ток покоя (без нагрузки), если вы хотите работать с низким энергопотреблением, и более низкий уровень шума, если вы хочу делать аналоговые вещи. Тем не менее, ваш обычный 1117 не подойдет — это старая и неэффективная конструкция, а 1117-33 начинает шлифовать свои шестерни примерно при 4,1 В. Вместо этого используйте совместимые по выводам замены с низким падением напряжения, такие как AP2111, AP2114 и BL9.110 или AP2112, MIC5219, MCP1700 и ME6211, если вы не против SOT23. Все эти линейные регуляторы удобно обеспечивают 3,3 В с входным напряжением до 3,5 В, а иногда даже 3,4 В, если вы хотите питать что-то вроде ESP32. Трудно отрицать простоту использования линейного стабилизатора — достаточно одной микросхемы и нескольких конденсаторов.

Если вам нужен постоянный ток от 500 мА до 1000 мА или даже больше, вам лучше всего подойдет импульсный стабилизатор. Мой личный фаворит — PAM2306 — этот регулятор используется на Raspberry Pi Zero, он очень дешевый и доступный, и даже имеет две отдельные выходные шины. Учитывая его способность выполнять 100% рабочий цикл, он может выжать много сока из ваших ячеек, что часто желательно для проектов с более высокой мощностью, где время выполнения имеет значение. И эй, если вы получили Pi Zero с мертвым процессором, вы не ошибетесь, отрезав часть печатной платы и припаяв к ней несколько проводов. При проектировании собственной платы используйте рекомендации таблицы данных по параметрам катушки индуктивности, если весь процесс «выбора правильной катушки индуктивности» сбил вас с толку.

Итак, PAM2306 — это регулятор Pi Zero, и он также совместим с LiIon? Да, вы можете питать Pi Zero напрямую от литий-ионной батареи, так как все бортовые схемы работают до 3,3 В на контактах «5 В». Я тщательно тестировал его на своих устройствах, и он работает даже с Pi Zero 2 W. В сочетании с этим питанием и зарядным устройством у вас есть полный пакет «Linux с питанием от батареи» со всей мощью Raspberry Pi. обеспечивает – по цене всего нескольких компонентов. Одна проблема, на которую следует обратить внимание, заключается в том, что порт MicroUSB VBUS будет иметь напряжение батареи — другими словами, вам лучше заполнить порты MicroUSB горячим клеем на случай, если кто-то подключит туда блок питания MicroUSB, и коснитесь контрольных точек данных USB для USB. подключение.

Путь питания, чтобы соединить их всех

Теперь у вас есть зарядка, и у вас есть 3,3 В. Есть одна проблема, о которой я должен вам напомнить — пока вы заряжаете аккумулятор, вы не можете рисовать ток от него, так как зарядное устройство полагается на измерения тока для управления зарядкой; если вы путаете зарядное устройство с дополнительной нагрузкой, вы рискуете перезарядить аккумулятор. К счастью, поскольку у вас подключено зарядное устройство, у вас должно быть доступно 5 В. Было бы здорово, если бы вы могли питать свои устройства от этого источника 5 В, когда он есть, и использовать аккумулятор, когда его нет! Мы обычно используем диоды для таких решений по питанию, но это приведет к дополнительному падению напряжения и потерям мощности при работе от батареи. К счастью, есть простая трехкомпонентная схема, которая работает намного лучше.

В этой цепи питания P-FET играет роль одного из диодов, а резистор открывает FET, когда зарядное устройство отсутствует. P-FET не имеет падения напряжения, но вместо этого имеет сопротивление в доли Ома, поэтому вы избегаете потерь, когда зарядное устройство не подключено. Как только зарядное устройство подключено, полевой транзистор закрывается, и зарядное устройство питает вашу схему через вместо него диод. Вам нужен P-FET логического уровня — IRLML6401, CJ2305, DMG2301LK или HX2301A подойдут, и есть тысячи других, которые будут работать. Что касается диода, то стандартный Шоттки типа 1N5819(SS14 для SMD) подойдет. Это вездесущая схема, и она заслуживает своего места в наборе инструментов для схем.

Вы можете купить щиты и модули, которые содержат все эти части, а иногда и больше, на одной плате. Вы также можете купить микросхемы, которые содержат все или некоторые части этой схемы, часто улучшенные, и не беспокоиться о специфике. Однако эти ИС, как правило, более дорогие и гораздо более подвержены нехватке микросхем, чем решения на основе отдельных компонентов. Кроме того, когда возникают проблемы, понимание внутренней работы очень помогает. Таким образом, важно, чтобы основы были демистифицированы для вас, и вы не чувствуете себя вынужденным повторно использовать платы powerbank в следующий раз, когда захотите сделать свое устройство портативным.

Следите за тем, что делают другие форумы. Часто вы будете видеть описанную выше схему зарядное устройство + регулятор + цепь питания, особенно когда речь идет о более дешевых платах с чипами, такими как ESP32. В других случаях вы увидите более сложные решения для управления питанием, такие как чипы Powerbank или PMIC. Иногда они будут работать лучше, чем простая схема, иногда наоборот. Например, некоторые платы TTGO с батарейным питанием используют чипы powerbank и чрезмерно усложняют схему, что приводит к странному поведению и неисправностям. С другой стороны, другая плата TTGO использует PMIC, который больше подходит для таких плат, что обеспечивает безупречную работу и даже детальный контроль управления питанием для пользователя.

Взламывайте портативные устройства так, как вы не могли раньше

Теперь вы знаете, что нужно для добавления входного разъема литий-ионного аккумулятора в ваш проект, и секреты плат, которые уже поставляются с ним. Это ни с чем не сравнимое чувство — взять с собой на прогулку проект микроконтроллера, когда вы проверяете свою концепцию. Надеюсь, я немного приблизил вас к его переживанию.

В следующий раз я хотел бы поговорить об аккумуляторах с несколькими последовательными ячейками — BMS, балансировке и зарядке LiIon-аккумуляторов от разных источников. Это, однако, займет у меня много времени, чтобы подготовиться, так как я хотел бы сначала закончить несколько связанных проектов, и я рекомендую вам ознакомиться с нашим обзором, если вы хотите узнать об этом. А пока желаю вам удачи в создании ваших проектов на батарейках!

Преобразование литий-ионной батареи Nikon EN-4 – путешествие А.К. Сионга с фотооборудованием

Раньше у меня было две камеры Nikon серии D1 – Nikon D1 и D1X. Они, наряду с D1H, были первыми цифровыми камерами Nikon профессионального уровня — по сути, корпусами Nikon F5 с цифровыми внутренностями. Эти камеры питались от перезаряжаемой никель-металлгидридной (NiMH) батареи Nikon EN-4.

Большие и тяжелые, эти батареи также были печально известны тем, что не сохраняли заряд после некоторого использования. Они были проклятием для фотографов, использующих камеры серии D1, поскольку им приходилось брать с собой от 3 до 4 таких тяжелых батарей на фотовылазку, так как этих батарей в среднем хватало примерно на 300 снимков каждая.

Это было 20 лет назад, серия D1 уже давно вытеснена более новыми моделями цифровых камер Nikon профессионального уровня – серией D2 и последней из профессиональных моделей D5. Компания Nikon, осознавая недостатки NiMH аккумуляторов, заменила аккумуляторы новых моделей на более надежные литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.

Недавно я купил на eBay 2,7-мегапиксельную камеру Nikon D1H за 50 долларов. 50 долларов — это дешевый способ снимать камерой Nikon профессионального уровня, хотя и с разрешением 2,7 мегапикселя. Он поставлялся с 2 Nikon EN-4 и 1 послепродажным EN-4. Один из Nikon EN-4 сдох — зарядное устройство уже не могло его оживить. Я видел другого продавца на eBay, предлагающего Nikon D1X с переделанной литий-ионной батареей EN-4. Впервые я увидел такой, и он показался мне хорошим способом повысить выносливость D1H при стрельбе. Я решил поиграть в доктора Франкенштейна и оживить мертвого EN-4, который у меня был!

Прошерстив интернет, я наткнулся на несколько сообщений, описывающих, как эти батареи можно преобразовать. EN-4 можно было настроить по-разному, но принципиально NiMH аккумуляторы в пластиковом корпусе EN-4 пришлось заменить двумя литий-ионными аккумуляторами 18650. Аккумуляторы 18650 называются так потому, что имеют диаметр 18 мм и длину 65 мм. Каждый рассчитан на 3,7 В с различной емкостью (мАч) в зависимости от производителя. Nikon EN-4 были рассчитаны на 7,2 В и 2000 мАч. Две батареи 18650 обеспечат 7,4 В, что достаточно для питания камер Nikon серии D.

Итак, я решил купить аккумуляторы 18650 и зарядное устройство на Amazon. Я остановился на 4 литий-ионных аккумуляторах Samsung 18650 на 3,7 В и 2500 мАч каждый. Пока я ждал, когда придут товары с Amazon, я начал разбирать EN-4.

С помощью ножа Stanley я начал делать надрезы по линиям стыков корпуса EN-4 по бокам, стараясь не порезаться. После подсчета очков в течение примерно 15 минут я начал видеть синие никель-металлогидридные батареи внутри корпуса.

Наконец-то удалось открыть корпус, разрезав аккумуляторный отсек, и NiMH-элементы были обнажены. Аккумуляторы NiMH (их шесть) были прочно приклеены к корпусу с помощью двустороннего скотча. Нужно удалить их медленно.

Шесть батарей соединены последовательно. Чтобы разобраться в устройстве батареи, я перерезал черный провод рядом с тем местом, где он припаян к последнему элементу на отрицательном конце цепи.

Шесть NiMH элементов, расположенных в линию на их последовательных соединениях. Обрезанный черный провод (слева) подключается к минусовой клемме аккумуляторной батареи EN-4. Другой провод подключается к зарядному гнезду аккумуляторной батареи EN-4. Я оставил это в покое.

Затем я решил отсоединить кусок металлической полоски, припаянной к положительному концу ряда ячеек. Как видно выше, он подвергся коррозии (белая коррозия), в результате чего аккумуляторная батарея EN-4 разрядилась. Интересно, что, несмотря на то, что эта первая ячейка была разряжена, остальные пять ячеек батареи имели заряд примерно 1,2 В каждый.

Я медленно соскреб коррозию и срезал микроприпои металлической полоски с ячейки. Эта металлическая полоса позже будет служить в качестве положительного клеммного соединения литий-ионных аккумуляторов 18650.

После уборки рабочего места у меня остались 2 половинки корпуса аккумулятора EN-4. Это сформирует «держатель батареи» для двух литий-ионных элементов 18650.

В ожидании доставки по почте литий-ионных аккумуляторов Samsung 18650 и зарядного устройства, я решил разобрать имевшийся у меня «мертвый» литий-ионный аккумулятор Nikon EN-EL4a. На следующий день приступил к вскрытию EN-EL4a.

Извлечение литий-ионных элементов из корпуса EN-EL4a было намного сложнее из-за ограниченного пространства внутри этого компактного аккумуляторного блока. О чудо, в блоке EN-EL4a было три литий-ионных аккумуляторных элемента 18650, что давало ему рейтинг 11,1 В 2500 мАч, как я и подозревал (3,7 В x 3).

Как и в случае с аккумулятором EN-4, который я разобрал, один из трех литий-ионных аккумуляторов был разряжен, а два других еще несли заряд. К этому времени прибыло зарядное устройство 18650, но батареи Samsung все еще отставали на пару дней. Я зарядил 2, которые все еще несли заряд, и полностью заряженные они несли около 4 В каждый.

Имея под рукой 2 фотокамеры Nikon 18650, я приступил к завершению проекта.

Сначала я снял пружины и подложку с пары держателей батарей типа АА. Они будут служить разъемами для ячеек 18650 в корпусе EN-4.

Припаял ранее обрезанный черный провод «минусовой» клеммы от оригинальных NiMH элементов к пружине AA и ее подложке (обрезанной, чтобы поместиться в корпус EN-4). Этот провод подключен к плате аккумуляторной батареи EN-4, которую я не разбирал.

Эта подложка с пружиной затем приклеивается к корпусу EN-4, образуя отрицательную клемму. Металлическая полоска, которая была отсоединена от «корродированного» положительного вывода серии NiMH-ячеек, образует положительный вывод. Эта металлическая полоса также соединена с печатной платой.

На протяжении всего проекта я максимально сохранил белую клеммную пластиковую крышку корпуса EN-4, чтобы защитить небольшой выступ на конце корпуса от случайного разрушения. Этот небольшой выступ отключает переключатель в батарейном отсеке камеры. Если он сломан, переключатель не деактивируется, и аккумулятор не будет работать.

Батарейные элементы Nikon Li-Ion 18650 помещаются в корпус EN-4 для проверки положения соединительной платы на другом конце.

Я вырезал два деревянных дюбеля диаметром 16 мм, чтобы сформировать основу для соединительной платы ячейки. Плата состоит из пластиковой подложки держателя AA с 3 ячейками с одной пружиной для соединителя отрицательного конца и металлической алюминиевой полосы, изготовленной из банки диетической колы, для формирования соединителя положительного конца.

Каждый дюбель имеет 2 канавки, прорезанные в основании для размещения пластиковых выступов на внутренней стороне корпуса. Соединительная плата идеально помещается между пластиковым выступом (для крепления нижнего винта накладки EN-4) и соседней пластиковой перегородкой в ​​корпусе.

Такое расположение элементов обеспечивает 7,86 В, что выше, чем у NiMH EN-4, равного 7,2 В. Тем не менее, судя по моим исследованиям в Интернете, это все еще безопасно для схем камеры.

Прежде чем склеивать детали, я протестировал этот аккумулятор в D1H. Аккуратно вставив его в батарейный отсек камеры и включив его, оба ЖК-дисплея на верхней панели и на задней панели показывают свои обычные показания, а монитор читает как обычно. Что еще более важно, затвор срабатывает! Ура!

Извлекая упаковку из камеры, дюбели и подложку приклеивают на место с помощью суперклея.

Электрическое соединение на плате осуществляется путем соединения алюминиевой полосы с пружиной. Это работало нормально до приклеивания полосы к плате, но как только я приклеил полосу, соединение больше не работало. Я предположил, что это произошло из-за того, что суперклей просачивался между металлической полосой и пружиной под действием капиллярных сил и образовывал тонкий «изолирующий» барьер при затвердевании. Чтобы восстановить электрическое соединение, мне позже пришлось впаивать соединительный провод. В будущем я бы использовал небольшой винт с круглой головкой, привинченный к дюбелю через плату в качестве положительного разъема, и соединил бы его с пружиной проводом. Нет клея.

После приклеивания компонентов и восстановления электрических соединений верхняя половина корпуса готова к повторной сборке. Поскольку литий-ионные элементы 18650 немного шире в диаметре, чем никель-металлогидридные элементы, верхняя половина корпуса не может быть установлена ​​обратно без снятия боковых сторон верхнего корпуса, чтобы обнажить литий-ионные элементы. После того, как это сделано для измерения (и закрытия дюбелей для эстетики), половинки склеиваются.

Готовое изделие со вставленными ячейками Nikon 18650.

Franken Li-Ion EN-4 рядом с другим мертвым Nikon NiMH EN-4.

Franken EN-4 весит примерно 150 граммов по сравнению с 250 граммами оригинального EN-4. Примерно на 100 грамм меньше.