Как спаять аккумуляторы для шуруповерта ni cd: Пайка аккумуляторов для шуруповерта: инструкция по перепайке 18650

Как припаять провод к батарейке. Как паять аккумуляторы?

Содержание

1. Типы элементов
2. Какие типы АКБ можно паять
3. Что лучше пайка или точечная сварка
4. Что необходимо для пайки
5. Особенности
6. Обработка флюсом
7. Процесс пайки
8. Инструменты и материалы
9. Техника проведения
10. Зачистка клемм и проводов
11. В чём же загвоздка, чего следует опасаться?
12. Можно ли припаивать провода к аккумулятору
13. Как изготовить точечную сварку для аккумуляторов своими руками
14. Как спаять аккумуляторы
15. Пайка фольгой
16. Как припаять провод к батарейке
17. Пальчиковая
18. «Крона»
19. Квадратные батарейки на 4,5 вольта
20. CR2032
21. 3R12
22. Аккумулятор для телефона: как его можно сделать?

Типы элементов

Шуруповерты работают на двух основных видах элементов – литий-ионные (Li-Ion) и никель-кадмиевые (Ni-Cd). У обоих этих видов есть как свои преимущества, так и недостатки:

Литий-ионные. Самый оптимальный вариант. Основные преимущества:

1) Почти нет «эффекта памяти» заряда, то есть, можно заряжать на любом этапе зарядки, не дожидаясь полной разрядки;

2) Циклы «заряд-разряд» — 1500 и более, что в 2-3 раза больше никель-кадмиевых;

Никель-кадмиевые аккумуляторы держат около 500 циклов «заряд-разряд», перед зарядкой требуют разрядки. Кроме того, они больше весят, что при работе с шуруповертом имеет значение.

Плюс, как по мне, у никель-кадмиевых элементов все же есть – они лучше себя ведут при работе на морозе.

Какие типы АКБ можно паять

Если говорить о возможности пайки выводов, то таким образом можно соединять любые элементы, надо лишь применять правильный флюс. Все аккумуляторы не любят перегревов, поэтому надо принимать специальные меры, чтобы этого избежать.

Литий-ионные банки стоят особняком – они крайне чувствительны к повышению температуры. И дело не только в потенциальной порче химических реагентов. Li-Ion элементы содержат внутри корпуса дополнительные устройства, повышающие безопасность эксплуатации. Например, клапан, открывающийся при повышении давления внутри банки. Эти устройства изготовлены, большей частью, из пластика, и перегрев практически всегда выводит их из строя. Поэтому эксплуатировать такие банки становится опасным, и пайку применять можно только в крайнем случае и очень аккуратно.

Акккумулятор с приваренными шинками.

В продаже имеются элементы 18650 с уже установленными шинками, которые хорошо поддаются лужению даже обычными флюсами. Такие банки можно паять, хотя помнить о предосторожности надо и в этом случае.

Что лучше пайка или точечная сварка

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. При точечной сварке процесс происходит быстро, и перегрев практически исключен. Это важно при соединении в батарею Li-Ion элементов. Но площадь пятна контакта проконтролировать невозможно, и может получиться так, что шинка приварится не по всей поверхности вывода банки. Так как при работе даже бытового шуруповерта потребляемые токи составляют несколько ампер (в особо сложных режимах более 10 А), то при малой площади контакта может возникнуть локальный перегрев. К тому же высокое переходное сопротивление может ограничивать ток в цепи, и электроинструмент не сможет выдать полный крутящий момент. Оборудование для точечной сварки (особенно, приспособленное именно для соединения элементов в батарею) намного более труднодоступно, чем паяльник.

Пайка же позволяет получить максимально возможную площадь соединения, а паяльник имеется в арсенале почти каждого домашнего мастера. Но в не очень умелых руках перегрев практически неизбежен. Для Ni Cd и NiMH аккумуляторов это может привести к снижению емкости и срока эксплуатации, а для литий ионных последствия могут быть еще хуже.

Что необходимо для пайки

Чтобы надёжно припаять провода к батарейкам, понадобится запастись некоторыми инструментами.

Задача по припайке к полюсам элементов питания будет несколько сложней, нежели просто два проводка спаять между собой, поэтому нужно следовать рекомендациям, описанным далее. А тем временем соберём всё то, что понадобится:

1. Паяльник. Его жало должно быть чистым, а чтобы его очистить, нужен напильник или наждачная бумага.
2. Остро заточенный нож. Чтобы избавить провода от оплётки.
3. Флюс или канифоль. Чтобы особо не думать, в качестве флюса используем паяльную кислоту.
4. Кисточка. Для удобного нанесения флюса.
5. Припой.

Особенности

Одиночные никель-кадмиевые аккумуляторы имеет напряжение на контактах только 2,4 В. Литий-ионные элементы питания обладают характерным напряжением 3,7 В. Но для питания радиоэлектронной аппаратуры требуется напряжение не менее 5 В. В таком случае надо отдельные аккумуляторные элементы паять в последовательную гирлянду.

Аккумуляторы широкого применения имеют стандартную ёмкость – 2-3 А/ч. Но для питания электроинструмента нужна гораздо большая ёмкость.

В таком случае элементы питания собирают в батарею параллельно. Аккумуляторные батареи современных ноутбуков содержат от двух до шести последовательно соединённых каскадов, каждый из которых состоит из 2 или 3 параллельно соединённых элементов.

Для соединения аккумуляторов в батареи обычно используют пайку или контактную сварку. Сварочный аппарат есть не у каждого мастера, тогда как паяльник является стандартным инструментом. Чтобы спаять аккумуляторы между собой, используют легкоплавкие припои и медный провод.

Пайка аккумуляторов отличается тем, что эти детали очень чувствительны к перегреву. Чтобы спаять батарею, приходится применять припои с как можно меньшей температурой плавления. Очень хорошо подходит стандартный припой марки ПОС-60. Иногда встречаются рекомендации использовать сплав Вуда или Розе. Но такие припои слишком мягкие и очень дороги.

В массовом производстве хорошее соединение обеспечивает точечная сварка никелевой лентой. Но если нет сварочного аппарата, можно надёжно спаять между собой аккумуляторы медным проводом. Чтобы не перегреть элементы питания, надо использовать легкоплавкий припой и самый мощный из доступных паяльников.

Соединение мягкими припоями обладает малой механической прочностью. Это следует учитывать и дополнительно скреплять аккумуляторы клеем или изолентой.

Требования к изоляции соединительных проводов невелики, обычно вполне достаточно просто проложить между деталями разделительный слой бумаги или тонкого пластика.

Соединяя аккумуляторы в батарею, не следует забывать и о необходимости их охлаждения. Поэтому не используйте слишком толстую изоляцию. А вот сечение соединительных проводов надо выбирать настолько большое, насколько это возможно.

Обработка флюсом

Для предотвращения последующего окисления контакта очищенную от налёта поверхность батарейки следует сразу же обработать флюсовой смесью, изготовленной на основе обычной канифоли.

Если на контактах аккумулятора телефона, например, отсутствуют жирные пятна от масел – достаточно просто протереть их мягкой фланелью, смоченной в нашатырном спирте.

После этого нужно будет, хорошо прогрев паяльник, несколькими быстрыми касаниями пропаять контактную зону. На этом подготовку к пайке можно считать законченной.

Процесс пайки

После того, как каждая из соединяемых частей зачищена и обработана флюсом, переходят к непосредственному спаиванию провода с контактной зоной батарейки.

Для проведения этой завершающей процедуры можно воспользоваться тем же 25-ти ваттным паяльником, который применялся при подготовке клемм аккумулятора из NI или CD.

В качестве припоя следует выбрать легкоплавкий состав, а для его хорошего растекания использовать флюс на основе канифоли.

Процедура окончательной пайки по времени должна занимать не более 3-х секунд. Это касается любого типа батареек (как из NI, так из CD).

Самое главное – не допустить перегрева клеммной части элемента, в результате которого он может быть основательно повреждён. Не исключена и возможность его полного разрушения (разрыва) в процессе пайки.

При рассмотрении вопроса о том, как спаять провод и батарейку, следует отметить, что такая ситуация встречается гораздо чаще, чем кажется. В первую очередь это касается специального строительного инструмента (при необходимости пайки аккумуляторов шуруповёрта, например).

Нередки случаи, когда встроенный блок питания используемого инструмента по какой-то причине полностью разрушается, а заменить этот шуруповёрт нечем. В этой ситуации питающие устройство проводники подпаиваются к запасному аккумулятору, рассчитанному на то же напряжение.

Инструменты и материалы

Для соединения аккумуляторных элементов в батарейки применяют мощный паяльник, оловянно-свинцовый припой и гибкий многожильный медный провод. Несмотря на то, что работа ведётся легкоплавким припоем, паяльник должен быть тяжёлым и как можно большей мощности. Это позволит выполнять пайку очень быстро, не допуская перегрева аккумулятора.

Перед пайкой контакты аккумулятора надо хорошо зачистить. Можно сделать это надфилем или наждачной бумагой. Особое внимание уделите подбору паяльного флюса. Встречаются рекомендации использовать паяльную кислоту или иной вид активного флюса. К сожалению, промывка аккумуляторной батареи затруднена. Остатки активного флюса постепенно приведут к разрушению точки пайки. Лучше пользоваться нейтральным флюсом, но более мощным паяльником.

Использование многожильного провода позволяет соединить аккумуляторы по кратчайшему пути, что уменьшает электрические потери.

Также потребуются пассатижи, кусачки и ножницы для работы с изолирующими материалами.

Для скрепления отдельных аккумуляторов между собой можно воспользоваться изолентой. Но современные технологии предлагают и такой способ соединения, как термоклей. Это очень удобно, но для работы с термоклеем требуется прибор, который называется термопистолет. Стоит такой инструмент недорого, но значительно облегчает работу.

Техника проведения

В большинстве случаев аккумуляторы приходится соединять последовательно. Так, для создания батареи для ручного электроинструмента обычно соединяют от шести до восьми никель-кадмиевых элементов в последовательную гирлянду.

Литий-ионные аккумуляторы соединяют параллельно для получения большей ёмкости. Составляя аккумуляторную батарею из литий-ионных элементов, надо не забывать, что каждый такой аккумулятор имеет собственный контроллер заряда. Эта крошечная схема не позволяет литий-ионному аккумулятору перезаряжаться и обеспечивает защиту от прохождения слишком большого тока при повышенной нагрузке.

В сложных случаях приходится соединять аккумуляторы смешанным образом. Такая батарея состоит из нескольких каскадов элементов, соединённых параллельно, при этом сами каскады соединены последовательно.

Такой способ обеспечивает как значительную ёмкость аккумуляторной батареи, так и требуемое напряжение на контактах.

В любом случае при спайке аккумуляторов в батарею следует соблюдать специфическую технику безопасности. Каждый элемент, хотя и не обладает значительным напряжением, может отдавать ток хорошей силы. Если при работе нечаянно допустить короткое замыкание, то это грозит пожаром и даже взрывом аккумуляторов.

Есть мнение, что для сборки аккумуляторных батарей можно пользоваться готовыми отсеками с пружинными контактами. К сожалению, это плохой способ. Нажимные контакты постепенно окисляются и ослабевают. Если в распоряжении мастера нет аппарата точечной сварки, лучшим способом соединения аккумуляторов остаётся пайка медными проводами с применением оловянно-свинцовых припоев.

Зачистка клемм и проводов

В подготовке нуждаются как сама щелочная или литиевая батарейка, так и подпаиваемый к ней соединительный проводник.
Указанные процедуры также включают в себя приготовление необходимого расходного материала, включая такие важные компоненты, как припой, канифоль и флюсовая смесь.

Наиболее сложный и ответственный момент предстоящих работ – зачистка клеммы батарейки, к которой предполагается припаять соединительный провод. Указанная процедура может показаться простой только для тех, кто ни разу не пытался этого сделать.

Проблема в данном случае состоит в том, что алюминиевые контакты источников питания (пальчикового или другого типа – неважно) подвержены окислению и постоянно покрыты мешающим пайке налётом.

Для их зачистки и последующей изоляции от воздуха потребуются:

• наждачная бумага;
• медицинский скальпель или хорошо отточенный нож;
• легкоплавкий припой и флюсовая нейтральная добавка;
• не очень «мощный» паяльник (не более 25-ти Ватт).

После того, как все указанные компоненты приготовлены – необходимо проделать следующие операции. Во-первых, нужно аккуратно зачистить место предполагаемой пайки, используя сначала скальпель или нож, а затем мелкую наждачную шкурку (она обеспечит более качественное удаление плёнки окислов с контактной зоны).

Параллельно с этим такой же зачистке должна подвергнуться оголённая часть подпаиваемого провода.

Сразу же после подготовки следует перейти к защитной обработке клемм пальчиковой или любой другой батарейки.

В чём же загвоздка, чего следует опасаться?

При соединении аккумуляторов 18650 в состав большой батареи (от ноутбуков до транспортных средств) ставится задача обеспечить надёжный контакт без потерь. Он должен быть устойчив к внешним воздействиям (ударным, температурным и так далее — в зависимости от целей применения).

Одним из вариантов многие любители DIY-поделок рассматривают пайку.

Литий-ионные аккумуляторы (18650 и любые другие Li-Ion) принагреве от паяльника разрушаются и теряют ёмкость!

Взяв в руки паяльник, вам придётся смириться с изменением химического состава и ухудшением характеристик такого аккумулятора. Кроме того, место соединения с помощью пайки ненадёжно в случае нагрева элемента питания.

То есть паять аккумуляторы 18650 не следует без крайней необходимости.

Метод непрактичен и для компактной сборки из-за случайных форм припоя и уязвимости перед внешним воздействием. Имейте это ввиду, когда захотите собрать очередную DIY-поделку с батареями 18650.

Можно ли припаивать провода к аккумулятору

Батареи аккумуляторного типа лучше и не пытаться паять — если нужда заставляет, проще сделать для них контейнер, который будет позволять контактам батареек, качественно прилегать к его контактам. Аккумуляторные батареи изготавливают из такого материала, который при пайке ведёт себя намного хуже, чем в случае с литиевыми элементами.

Но если уж совсем «невмоготу» и всё-таки нужно припаять, то делается это так же, как и в случае с литиевыми батарейками. Единственное, что нужно использовать флюс, а не канифоль. И паять нужно очень быстро, чтобы как можно меньше касаться паяльником полюсов. Аккумуляторы очень «не любят», когда их сильно нагревают.

Как изготовить точечную сварку для аккумуляторов своими руками

На рынке реализуется много разных моделей агрегатов для контактной сварки. Но, подобные устройства, стоят больших денег, и не каждый сможет купить их себе. Поэтому, при желании можно сделать аппарат для точечной сварки АКБ самостоятельно.

Тех. свойства самодельных устройств во многом уступают характеристикам купленных агрегатов, но самодельная точечного типа сварка вполне пригодна для бытовых нужд. Контактная точечная сварка для АКБ своими руками может выполняться на самодельном девайсе, в конструкции которого есть источник тока и органы управления.

Осуществляя производственный процесс точечной сварки самостоятельно для литиевых аккумуляторных батарей, стоит очень внимательно и осторожно подходить к выполнению всех нужных требований. Как сделать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками, читайте здесь. Чтобы сделать хороший аппарат для контактной работы, в первую очередь, надо обзавестись следующими элементами, которые считаются важнейшей частью агрегата для сварки.

Точечная сварка для аккумуляторов 18650 своими руками

Вам нужно взять: трансформаторную установку, основу деревянную, бруски для стоек, кнопку включения, широкий провод для вторички, тонкий кабель для запитки из электросети, наконечники из меди, болты, гайки и саморезы, которые потребуются для крепления.

Как спаять аккумуляторы

Этот расхожий слух метод приведен ниже на видео.

Примечание. Обычно, в никель – кадмиевой батарее основная причина утраты емкости – выкипание электролита, в случае его критически не много – никакая «прошивка» не поможет.

Такой метод, если его итог будет положительным, не решит делему выхода из строя частей. Быстрее он только отсрочит смену пришедших в негодность и затем и дальше пригодится ремонт аккума шуруповерта Макита либо другого.

Более действующий метод ремонта аккумов для шуруповерта – смена частей, которые определены нами как неисправные.

Примечание. Приобретая новый элемент, обратите внимание на то, чтоб его емкость и габариты совпадали с родными элементами.

Так же нам пригодится паяльничек, малокорозийный флюс (лучше спиртовой флюс на канифоли) и олово. О точечной сварке не рассуждаем, потому что для разового ремонта аккума навряд ли встречаются потребность ее получать либо собирать…

В самой подмене никаких препятствий нет, тем паче если хоть какой. то опыт в пайке бывают. На фото довольно тщательно что остается сделать нашему клиенту изображено, обрезаем неисправный элемент, заместо него запаиваем новый.

Дополнительно надо сказать несколько аспектов:

• при пайке паяльничком, пытайтесь паять стремительно, так что бы аккумулятор не грелся, т.к. рискуете попортить его;
• при способности соединение реализуйте при использовании родных пластинок, по другому используйте таких же размеров медные, это принципиально так-как токи зарядки огромные и при неверном сечении соединительных проводов они будут нагреваться, соответственно будет срабатывать защита термистора;
• не спутайте плюс батареи с минусом – соединение последовательное, означает, минус предшествующей банки идет на плюс новейшей банки, а минус новейшей. на плюс последующей.

Когда спаяли новые элементы, нужно выравнивание потенциалов на «банках», так как они различные. Проводим цикл заряд/разряд: ставим заряжаться на всю ночь, даем день на остывание и меряем напряжение на элементах. Если все мы сделали верно, картина будет приблизительно таковой: на всех элементах однообразный показатель мультиметра, в рамках 1,3В.

Дальше приступаем к уровню батареи, вставляем аккумулятор в шуруповерт и нагружаем его «по полной». Главное щадите сам шуруповерт, по другому придется чинить и его. Доводим до полного разряда. Данную функцию повторяем еще пару раз, т.е. заряжаем и стопроцентно разряжаем.

Необходимо сказать, что функцию стирания «эффекта памяти» следует проводить раз в три месяца. Проводится аналогично вышеперечисленной тренировки.

Такая не слишком хитрецкая процедура продлит работу Вашего шуруповерта, когда, пока, пока его самого не придётся поменять на новый

Пайка фольгой

При использовании этого метода сварка выполняется за 5 минут. В качестве клеящего материала в данном случае используется лист, который сворачивается в тонкую полосу. Эта форма считается очень практичной, так как не оставляет пятен на поверхности и вытекает в большей дозировке, что, конечно, невозможно.

Тип, расположение и размер контактов могут быть любыми, никаких особых ограничений при использовании этого метода нет. Листовая пайка полезна в самых разных ситуациях, от припаивания провода к печатной плате до соединения контактов двух многожильных проводов.

Для подготовки контактов необходимо очистить их от изоляции и удалить остатки изоляции. Затем концы кабеля скручиваются вместе, отрезается необходимое количество фольги, удаляется лента и кабель сматывается. Затем равномерно нагрейте свечой или обычной зажигалкой.

К изоляции соединительных кабелей предъявляются лишь незначительные требования; обычно достаточно поместить между компонентами разделительный слой из бумаги или тонкого пластика.

Это считается очень практичным, так как не окрашивает поверхность и не протекает при больших дозах, что, конечно, невозможно. Если вам что-то непонятно, напишите мне!

Как припаять провод к батарейке

Флюс готов, припой куплен. Еще нам понадобится острый нож, паяльник мощностью 25-40 Вт. Если используем кислотный флюс, то ацетон для промывки. Теперь займемся пайкой батареек, для удобства разделив их на типы и размеры.

Пальчиковая

Это наиболее популярные элементы, имеющие типоразмер «АА». Для начала готовим отрезки провода необходимой длины. Берем многопроволочный медный. Зачищаем концы отрезков и облуживаем их, используя канифоль или спирто-канифольный флюс. В подробности этой операции вникать не будем. Если вы взялись за дело, то пальник в руках держать умеете.

Теперь батарейка. Если нет третьей руки, зажимаем ее в бельевую прищепку, как на фото выше. С помощью ножа зачищаем контакты до блеска. Наносим на зачищенное место флюс или, как на фото, несколько крупинок лимонной кислоты. Хорошо прогретым паяльником облуживаем, стараясь сделать это быстро (2-4 секунды), чтобы не перегреть элемент.

Облуживание контактов батарейки

Припаиваем провода. Еще каплю флюса, провод и короткий прогрев. Здесь желательно немного попрактиковаться на отработавшей свое батарейке. Не догрели – холодная пайка просто отвалится. Перегрели – вывели из строя элемент.

Пайка проводов

Если использовался кислотный флюс, осталось промыть место пайки. Автор фото делает это при помощи ватного тампона и жидкости для снятия лака с ногтей. Лучше воспользоваться кисточкой, не жалея растворителя. Тампоном хорошо отмыть кислоту не удастся.

Промываем места пайки, и работа окончена

«Крона»

С этой батареей все немного проще – она не так боится перегрева, как цилиндрический элемент. В остальном алгоритм пайки тот же. Нарезаем и залуживаем провода. Зачищаем контакты батареи по бокам с разных сторон – так меньше вероятность устроить замыкание. Лудим, паяем, промываем, если флюс кислотный.

К «Кроне» несложно сделать разъем. Берем отработавшую свое такую же батарейку, разбираем, снимаем колодку, подпаиваем к ней провода, соблюдая полярность (она получится зеркальной), и разъем готов.

Квадратные батарейки на 4,5 вольта

К данным элементам провода совсем легко припаивать. Их контакты довольно длинные и гибкие, что облегчает задачу по их лужению. Да и паять намного быстрее и проще. Главное — обеспечить неподвижность проводов в процессе.

Справка. По сути, и держать провод не нужно, достаточно намотать его на контакт, а уж потом припаять его.

CR2032

С этим литиевым элементом надо быть осторожнее. Он очень тонкий и его легко перегреть. Результат – разгерметизация, а то и взрыв. Для облуживания лучше использовать паяльник 25 Вт и применять паяльную кислоту. Капаем кислотой, лудим как можно быстрее.

Так же быстро паяем заранее облуженный провод.

Пайка провода

Промываем ацетоном. Поскольку вся батарейка типоразмера CR2032 – сплошной контакт, лучше заизолировать ее термоусадкой подходящего диаметра.

Надеваем термоусадочную трубку

3R12

Эту батарею с напряжением 4.5 В нередко называют «плоской». В советские времена она маркировалась как 3336Л, а еще раньше – КБС-Л-0,5. Здесь проблем нет – контакты батареи длинные, лудятся отлично даже спирто-канифольным флюсом без зачистки. Перегреть ее тоже проблемно, если не припаивать провода у самого основания контактов.

Аккумулятор для телефона: как его можно сделать?

Часто бывает ситуация, когда на вашем телефоне отработал свой ресурс аккумулятор. Причём за время работы телефон уже морально устарел, и производитель снял его с производства. Как правило, очень скоро после этого, прекращается выпуск аккумуляторов для таких телефонов.

Что делать в такой неприятной ситуации? Ведь телефон находится в рабочем состоянии, а использовать его нельзя. Конечно, можно подключить телефон без аккумулятора и использовать его в некоторых ситуациях. Но если вы хотите полноценно пользоваться телефоном, то нужно иметь рабочий аккумулятор. И вполне реально сделать аккумулятор для телефона своими руками.

Источники

• https://dzen.ru/a/XWfNOMSfKQCulUQ5
• https://Zapitka.ru/masterskaya/kak-payat-akkumulyatory-dlya-shurupoverta
• https://TokMan.ru/osnovy/kak-spayat-palchikovye-akkumulyatory.html
• https://sar-svarka.ru/obrabotka-i-raboty/kak-soedinit-akkumulyatory-18650-mezhdu-soboj.html
• https://stroy-podskazka.ru/pajka/akkumulyatory/
• https://HobbiNaMillion.ru/stroim-dom/payalnik-na-akkumulyatore-18650.html
• https://dzen.ru/a/XA-TNX_nlACrNn7U
• https://mehanik35.ru/metal_processing/kak-pripaat-provod-k-batarejke-ili-akkumulatoru-zacistka-klemm-luzenie-i-paalnye-raboty.html
• https://paes250.ru/delaj-sam/pajka-batareek.html
• https://build-make.ru/7353/kak-pripayat-provod-k-batarejke-bez-payalnika-vybor-payalnika-kak-pripayat-provod-k-akkumulyatoru-18650/

 

Как вам статья?

Изготовление сменного батарейного блока к запасному Li-Ion аккумулятору для Ni-Cd шуруповерта, с использованием холдера для 18650 Li-Ion аккумуляторов

Это 2-я часть обзора о запасном Li аккумуляторе для Ni-Cd шуруповерта Black&Decker. В 1-й части я делал корпус аккумулятора с защелками, ставил в него плату защиты, вольтметр-пищалку и адаптер для работы с Li-Ion батарейным блоком от шуруповерта DeWALT. Сегодня я расскажу о новом захватывающем DIY проекте – сменном батарейном блоке на базе холдера (кассеты) для 18650 Li-Ion аккумуляторов. А также — какие холдеры можно, на мой взгляд, использовать в шуруповертах и почему (немного теории). Как доработать правильный холдер (практический пример).
UPD: Незапланированный тест холдера на устойчивость к короткому замыканию и его результаты

Холдеры (они же кассеты, держатели, или боксы) – это самый простой и безопасный способ соединить между собой цилиндрические Li-Ion аккумуляторы. Простой, потому что не требуется оборудование точечной сварки (стандартный промышленный способ соединения Li-Ion банок в сборке). Безопасный, потому что ни варить, ни паять сами банки не нужно. Не имея опыта пайки лития, есть серьезный риск убить достаточно дорогие аккумуляторы. Чтобы паять литий, нужна набитая рука, мощный паяльник и соблюдение правильной техники для исключения перегрева корпуса банок в процессе пайки. Также холдеры имеют весомый плюс по сравнению с пайкой или сваркой, создающей неразъемное соединение элементов – в холдере все банки можно легко и быстро заменить.

Из-за удобства их применения холдеры давно и успешно используют во всяких DIY проектах: пауэрбанках, зарядках, источниках автономного питания и пр. Так же давно холдеры пытаются использовать и для переделки шуруповертов на литиевое питание, но результаты получаются положительными не всегда.
В чем же проблема с использованием холдеров для аккумулятора шуруповерта? Во-первых, при высоких рабочих токах шуруповерта контакты холдера сильно нагреваются. Из-за этого пластиковый корпус холдера плавится, что приводит к его разрушению и выходу аккумулятора из строя. Во-вторых, шуруповерт теряет мощность, т.к. значительная часть энергии банок уходит на нагрев контактных проводников холдера.

Особенно это касается холдеров с круглыми пружинами, на которых заметно падает напряжение из-за большой длины и малого сечения пружинок. Итак, общее проблемное место всех холдеров — это их контакты, что ограничивает возможности использования холдеров в устройствах с высоким током потребления.

Означает ли это, что использовать холдеры для шуруповерта в принципе нельзя?

Утверждать столь категорично я бы не стал. Некоторые типы холдеров, после несложной доработки, использовать вполне возможно. Но обязательно нужно учитывать максимальный ток шуруповерта, с которым их планируется применять.

Какие бывают холдеры (кассеты) для 18650 Li-Ion аккумуляторов?

Чаще всего встречаются такие.

Я условно пронумеровал их как №1, 2, 3.

№1 это холдер с круглыми пружинами.

№ 2 и 3 по сути один и тот же холдер с плоскими пружинами, различие только в форме выводов. У № 2 они узкие, а у № 3 широкие. Рядом с этими холдерами я добавил изображения их контактных ламелей.

Почему греются контакты холдера при высоких токах?

При прохождении по проводнику электрического тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Количество выделяемого тепла пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока (закон Джоуля-Ленца, Q = I2rt).

Представим, что это контакт холдера (как отрезок проводника, включенный в общую цепь). Если в каком-то месте цепи сопротивление (r, Ом) будет выше, то проводник в этом месте будет греться сильнее.

От чего зависит сопротивление проводника? В основном от 2-х факторов (в дебри уходить не будем, это все же DIY обзор, а не научная статья) – от геометрии проводника и его удельного электрического сопротивления. Вот формула.

где r — сопротивление отрезка проводника; ρ — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника; S — сечение проводника.

На какие мысли наводит эта формула?

Чтобы уменьшить r, нужно значение числителя (верхняя часть дроби) сделать как можно меньше, а знаменателя — как можно больше. С ρ мы ничего сделать не можем, что есть, с тем и работаем. А вот L можно уменьшить, сделав путь тока как можно короче. Применительно к плоскому ламелю холдера, это означает, что паять перемычку нужно как можно ближе к месту контакта ламеля с полюсом банки. Холдер с круглыми пружинами имеет большую длину L и соответственно повышенное сопротивление. Однако определяющее значение для выбора правильного холдера имеет сечение S контактного ламеля. Чем больше сечение, тем больший ток может выдержать холдер. На первый взгляд это просто, но есть и нюансы.

На фото холдеров вы наверно обратили внимание, что сечение ламеля на разных участках его длины разное. Что из этого следует? В той области, где сечение меньше, ламель будет греться больше. Кстати, на этом строится принцип работы плавкого предохранителя – где тонко, там и рвется.

А вот еще пример, из области автоэлектрики.

Несложно догадаться, что произойдет с тонким проводком при включении мощного потребителя.

Становится понятно, что соединять ламели холдера между собой нужно в их широкой части — от места контакта ламеля с полюсом банки до места сужения профиля ламеля.

Такой нестандартный способ соединения ламелей нужен только для работы на высоких токах. Для работы в пауэрбанке, например, штатного соединения (т.е. нижнего по рисунку) будет более чем достаточно.

А теперь отвлечемся на минуту от скучных формул.

На какой предмет похож контакт холдера № 2? Мне, как бывшему слесарю-сборщику РЭАиП, он напоминает бутылку (ну кто б сомневался).

Кстати, это наглядная визуализация английского термина bottleneck («узкое место»), применяемого в технических и других науках. Термин произошел из аналогии с узким горлышком бутылки, из-за чего не получается вылить или высыпать всё её содержимое сразу, даже если её перевернуть. При увеличении ширины горлышка увеличивается и скорость, с которой бутылка опустошается. Таким образом, «бутылочным горлышком» называют любой компонент системы, мощность (пропускная способность) которого меньше, чем потребность в нем.

Вот мы и подобрались вплотную к ответу на вопрос, какой тип холдера, с точки зрения банальной физики, лучше всего подходит для использования с шуруповертом.

Таблица ниже поможет сделать выбор.

Холдеры с круглыми пружинами отбрасываем сразу. Самое малое сечение контактов из всех 3-х типов, это раз. Большая длина пружинок, значительное падение на них напряжения, это два. Популярная доработка (припаивание медного провода ко 2-му витку пружинок) ничего кардинально не изменит. Холдер №1 можно использовать только для сравнительно небольших токов, порядка 1 ампера, например, в пауэрбанках. Для питания шуруповертов они совершенно непригодны.

Теперь самое интересное. Какой холдер лучше, №2 или №3?

№2 имеет узкие выводы с сечением 0,62 кв.мм, немногим больше чем у холдера №1 (0,38 кв.мм). Такого сечения для питания шуруповерта также явно недостаточно, о чем красноречиво говорит проплавленный корпус холдера на фото ниже. Необходимо использовать нестандартное соединение в широкой части контакта. Плюс холдера №2 – самая большая площадь сечения (в широкой части контакта).

Холдер №3. С одной стороны, он имеет широкие выводы. Но вся их ценность смазывается заужением профиля в середине ламеля (помните про плавкий предохранитель?). Если соединять штатно, эффективное сечение будет всего лишь 1,08 кв.мм. Второй недостаток — сечение даже широкой части контакта холдера №3 на целых 39% меньше такого же сечения холдера №2. 1,9 кв.мм и 2,64 кв.мм соответственно.

Поскольку нагрев контактов сильно зависит от силы тока через них (помните про квадрат тока из формулы Джоуля-Ленца?), то для противодействия ему каждый дополнительный мм2 сечения контактов становится на вес золота. Поэтому лучшим холдером для высоких токов из 3-х перечисленных является тот, который имеет наибольшее сечение контактов в местах их соединения между собой.

Вывод: Для токов шуруповерта лучше подойдет холдер №2, при условии, что соединительные провода будут припаяны к его широкой части.

Следующий важный вопрос – какой ток, ограниченный допустимым нагревом, может на практике выдержать доработанный холдер №2? Такой эксперимент проводил уважаемый kirich в одном из своих обзоров. Вот его результаты.

Судя по термограмме, можно осторожно предположить, что и 20 ампер длительно не являются пределом для данного холдера, однако здесь мы уже упираемся в ограничения по максимальному току самих Li-Ion аккумуляторов форм-фактора 18650 (как правило, 30 ампер длительно).

Как альтернативный вариант, для увеличения токовой отдачи можно также использовать параллельно-последовательное соединение аккумуляторов в холдере. Например, xS2P соединение увеличивает отдаваемый батарейным блоком ток вдвое, xS3P — втрое, и т.д.

Кстати, многие думают, что чем мощнее аккумуляторный шуруповерт, то тем больше у него рабочие токи. Это не всегда так, бывает скорее наоборот. Вот пример. Посмотрите на таблицу со спецификациями моторов ф. Leshi Motor, которые ставились в Ni-Cd шуруповерты.

Мы видим, что 7.2В мотор имеет макс. ток 14,8А и мощность 67,5 Вт.
А 18В мотор имеет макс. ток 8,6А и мощность 113,7 Вт.
Удивительно, правда? Почему так? Здесь при меньшем макс. токе мощность больше за счет повышения напряжения питания (по формуле мощности P=IU).

Поскольку для холдеров критичным является именно ток, а не напряжение, это обстоятельство может в некоторых случаях расширить возможности применения холдеров для переделки на литий мощных 18 вольтовых Ni-Cd шуруповертов.

Ну и наконец, практическая часть.

Изготовление сменного батарейного блока на базе холдера №2

Напомню, что моем шуруповерте Black&Decker CD12C, для которого я делаю этот батарейный блок, стоит 12V двигатель с максимальным рабочим током 9.7А. Провода питания к этому двигателю имеют сечение 0,823 кв.мм (18AWG). Допустимую длительную токовую нагрузку проводов с разным сечением по стандарту AWG можно посмотреть здесь

Это холдер с аккумуляторами, которые я буду использовать. Ссылки на них привел в конце обзора.

Припаял выходные провода и перемычки к ламелям холдера в верхней части. Перемычки в точках 1S и 2S сделал из того же акустического медного провода сечением полтора квадрата, что и выходные провода. Для подключения точек соединения элементов к плате защиты и вольтметру припаял к перемычкам провода с наконечником типа РП-М (автоклемма).

Провода и перемычки не мешают установке аккумуляторов в холдер.

Для обратной совместимости с батарейным блоком от шуруповерта DeWALT DCD 710, который меньше по длине, сделал в адаптере разрезную фигурную вставку. Нижняя часть приклеена, а верхняя при установке холдера вынимается.

Оба блока рядом.

Батарейные блоки в адаптере меняются простой перестановкой.

Напоследок испытал новый батарейный блок в составе шуруповерта, закрутив и выкрутив без перерыва два десятка длинных саморезов, до отсечки на максимальном моменте трещотки. Ничего не задымилось и не расплавилось.
В каких же случаях можно использовать холдер вместо пайки/сварки банок? Мое личное мнение на этот счет таково: если холдер влезает в корпус старого аккумулятора и рабочий ток шуруповерта позволяет, тогда и можно ставить. А вот нужно ли ставить холдер или паять литий, каждый решает сам, в зависимости от своих убеждений и уровня подготовленности, здесь я рекомендовать ничего не могу. Для меня все определяется удобством и целесообразностью в каждом конкретном случае. Например, в корпус штатного Ni-Cd аккумулятора моего шуруповерта холдер не влезает и поэтому, если буду переделывать его на литий, то буду паять банки.

О зарядке

Заряжать вставленный в адаптер холдер с аккумуляторами можно теми же способами, что и батарейный блок DeWALT из прошлого обзора:

1) 12.6V зарядкой для 3S сборки литиевых аккумуляторов через штатный зарядный разъем шуруповерта. Например, зарядкой из обзора уважаемого kirich

2) Подходящей универсальной зарядкой для литиевых аккумуляторов через выходные клеммы или штатный зарядный разъем. Например, B6 mini.

3) Или можно вынуть аккумуляторы из холдера и зарядить их любой зарядкой для лития, вместе или по отдельности.

Список основных использованных материалов

Холдер №2 aliexpress.com/store/product/1pcs-DIY-Black-Storage-Box-Holder-Case-For-3-x-18650-3-7V-Rechargeable-Batteries/2883234_32820368298. html

Аккумуляторы US18650VTC6 3120mAh 30A 3.6V https://www.gearbest.com/batteries/pp_571930.html?wid=83

Набор автоклемм ebay.com/itm/222641329900

UPD: Незапланированный тест холдера на устойчивость к короткому замыканию и его результаты

Хотя я и сделал защиту от себя дурака переполюсовки, в виде термоусадки разного цвета на наконечниках проводов (кроме силовых проводов адаптера, за что впоследствии и поплатился), но тем не менее на днях умудрился их перепутать. При нажатии кнопки шуруповерта послышался характерный «пшшш», сопровождаемый дымом и запахом горелой пластмассы.
Из видимых повреждений: в шуруповерте был пробит диод, а на плате защиты отпаялись силовые ключи и подгорели токоизмерительные резисторы. Таким образом, шуруповерт и плата защиты оказались выведены из строя. А вот с холдером ничего не случилось. Контакты холдера, провода с разъемами и аккумуляторы это испытание выдержали играючи.

фото

В заключение, только факты.
1. доработанный холдер №2 без проблем выдерживает рабочий ток шуруповерта 9.7 ампер.
2. доработанный холдер №2 без проблем выдерживает длительный ток 20 ампер в течение как минимум 10 минут (результаты независимого теста)
3. доработанный холдер №2 без проблем выдержал ток короткого замыкания в шуруповерте Black&Decker CD12C
Выводы можете сделать сами, уважаемые читатели.

Замена батареи на материнской плате – Аппаратные секреты

Каждая материнская плата ПК имеет батарею. Эта батарея служит двум целям: для питания памяти конфигурации (также называемой CMOS) и для питания часов реального времени компьютера (тех, которые показывают дату и время).

Указанием на то, что пора заменить батарею материнской платы, является получение одного из следующих сообщений об ошибке при включении компьютера: CMOS CHECKSUM FAILURE, CMOS BATTERY STATE LOW, CMOS SYSTEM OPTIONS NOT SET и CMOS TIME AND DATE NOT SET. Другим индикатором низкого заряда батареи являются часы, которые после настройки хорошо работают при включенном компьютере, но показывают неправильное время при включении компьютера на следующий день (поздно). [amazon box=”B07CZ87Q8C” template=”table”] Батарея материнской платы может быть изготовлена ​​с использованием трех различных технологий: никель-кадмиевой (NiCd), NVRAM (энергонезависимой RAM) и литиевой (Li). Литиевая батарея круглой формы (размером с монету), которую легко найти в магазинах часовых мастеров и компьютерных магазинов, долгое время была наиболее используемым типом. Чтобы купить одну из этих батарей, все, что вам нужно сделать, это найти модель CR2032.

Замена литиевой батареи материнской платы требует осторожности. Вроде бы простая задача, но это не так.

Литиевая батарея может использовать в основном три типа гнезд: гнездо с верхним язычком (рис. 1), гнездо с боковым язычком (рис. 2) и гнездо, в котором батарея стоит, а не лежит (рис. 3).

Рис. 1: Гнездо с верхним выступом.

Рис. 2: Розетка с боковым выступом.

Рис. 3: Другой вид батарейного гнезда.

В то время как замена батарейки в гнезде с боковым язычком или того, что стоит, проста (рис. 2 и 3) – достаточно отогнуть язычок пальцем или небольшой отверткой и заменить его. – замена теста, закрывающего верхний язычок (рис. 1), требует особой осторожности. В этом типе розетки, если вы поднимете металлический язычок, чтобы заменить батарею, он потеряет свое давление и больше не будет соприкасаться с батареей, повредив розетку. В этом случае правильная замена батареи осуществляется нажатием на небольшой пластиковый фиксатор сбоку разъема пальцами или небольшой отверткой. Это позволит батарее «скользить» вбок, не повреждая верхний язычок.

Какая бы розетка не использовалась, не забывайте, что замену батареи нужно производить при выключенном компьютере.

Если батарея материнской платы не литиевая, то есть если вы не найдете круглую плоскую батарею размером с монету, о которой мы говорили на прошлой неделе, это означает, что в батарее вашей материнской платы используется либо никель-кадмиевая (NiCd) батарея, либо NVRAM один.

Никель-кадмиевая батарея, в отличие от литиевой или NVRAM, является перезаряжаемой батареей, что означает, что теоретически ее никогда не нужно заменять. Однако, если на вашей материнской плате установлена ​​батарея такого типа, а компьютер показывает дефекты, описанные на прошлой неделе (например, потеря часов и даты), это означает, что вам придется заменить эту батарею. Проблема в том, что замена такого типа батареи требует определенных знаний в области электроники и некоторого опыта, потому что вам нужно отпаять старую батарею от материнской платы и припаять новую. Вот почему мы рекомендуем вам обратиться за помощью к электронщику, если вы не умеете пользоваться паяльником.

Рисунок 4: Никель-кадмиевая батарея.

Большая проблема никель-кадмиевой батареи заключается в том, что она может протечь и даже вызвать коррозию материнской платы. В случае, если аккумулятор вашей материнской платы протекал, вам придется очистить пораженный участок с помощью старой зубной щетки и изопропилового спирта. Вам нужно будет убедиться, что аккумуляторная кислота не разъела ни одну из дорожек материнской платы. Если это произошло, то поврежденные дорожки придется переделывать с помощью проволоки. Если вы не знаете, как это сделать, найдите специалиста по электронике.

Рисунок 5: Протекший никель-кадмиевый аккумулятор.

Батарея NVRAM представляет собой маленькую черную коробочку, содержащую схему часов и маленькую литиевую батарейку. Наиболее распространенными производителями этой схемы являются Dallas, Houston Tech, Benchmarq, Odin и ST. Эта схема обычно подключается к материнской плате через разъем, что облегчает ее замену. Чтобы заменить эту схему, сначала нужно купить новую. Даллас — единственный производитель, который до сих пор продает схемы такого типа, и вы можете купить их через Интернет по адресу https://www.maxim-ic.com/. И здесь начинается большая хитрость. Odin изготовил только одну схему OEC12C887A. Если ваша материнская плата имеет схему такого типа, купите схему Dallas DS12887A, которая на 100% совместима. То же самое относится и к схеме M48T86 от ST, которая на 100% совместима со схемой Dallas DS12887A. Что касается Benchmarq, то эту компанию купила Texas Instruments и на сайте из Далласа есть полная таблица совместимости, по адресу https://www.maxim-ic.com/alternatives.cfm/show/TEXAS_INSTRUMENTS. В этой таблице вы найдете, какая схема Dallas соответствует схеме Benchmarq. Например, если ваша материнская плата использует схему Benchmarq BQ3287, вы можете заменить ее непосредственно на схему Dallas DS12887, которая на 100% совместима. Схемы Хьюстонского технологического института используют ту же номенклатуру, что и схемы Далласа. После покупки чипа все, что вам нужно сделать, это заменить его (при выключенном компьютере). Вы должны аккуратно удалить старую схему с помощью небольшой отвертки или экстрактора интегральных схем. При установке новой схемы обратите внимание на маркировку вывода 1, то есть сторона схемы, на которой имеется шарик или фаска, должна совпадать со стороной гнезда, имеющей аналогичную маркировку.

Рисунок 6: NVRAM.

Память NVRAM может быть припаяна к материнской плате напрямую, а не через гнездо. В этом случае вам придется отпаивать старую схему и припаивать новую. Эта задача рекомендуется только для людей, которые действительно имеют опыт демонтажа и пайки электронных компонентов.

Существует хитрость для «восстановления» NVRAM. NVRAM представляет собой схему, которая содержит схему памяти, кристалл и литиевую батарею в одном чипе. В зависимости от марки схемы на вашей материнской плате вы можете легко снять верхнюю часть NVRAM — прямоугольную пластиковую крышку — с помощью небольшой отвертки. Сняв эту крышку, вы найдете кристалл 9.0059 и литиевая батарея. Теперь, поскольку в NVRAM также используется литиевая батарея, все, что вам нужно сделать, это выпаять старую батарею и заменить ее новой, соблюдая правильную полярность. Если вы не умеете обращаться с паяльником, попросите помощи у знакомого или специалиста по электронике.