Переробляємо шуруповерт на 18650 Li-ion

Bosch psr 1200

На сьогодні важко уявити нормальне повсякденне життя без шурупокрута. Ним можна прикрутити вішак чи зробити отвір у фанері та багато інших корисних речей. Але недорогий акумуляторний домашній інструмент як правило на нікель-кадмієвих (Ni-Cd) акумуляторах, які за рік-два втрачають свою ємність і інструмент перестає радувати господаря.

От і акумулятори на одному з моїх девайсів Bosch psr 1200 теж довго не примусили чекати – стали просити заміну. Було прийняте рішення зробити  з нього повноцінний літій-іонний (Li-ion) інструмент.  Тим паче популярний на сьогодні формат акумуляторів 18650 чудово влазив в штатний корпус. Забігаючи на перед прошу не спокушатися тих хто полюбляє “халяву” і не хапатися за паяльник, адже китайські та б/у-шні акуми від ноутбуків навряд чи підійдуть під дану задачу.

Переривши Інтернет були куплені наступні деталі:

1. Дві плати захисту акумуляторів від перезаряду, переразряду та короткого замикання на 3 і/або 4 елемента (5$ за шт.)
2. Плата для заряду збірки акумуляторів постійним струмом і напругою на LM2596 (3$)
3. Шість СИЛОВИХ акумуляторів Samsung INR18650-25R 30A 2500 mAh (5$ за шт).

Переробка.

Розбирання шуріка  пройшло без особливих проблем, за вийнятком кріплення мінуса батареї, який намертво був припаяний холодним зварюванням до конструкції клем. І щоб ненароком не зламати штатні клеми я висвердлив контакт за допомогою електродрилі.

Розбираю штатний акумулятор Bosch psr 1200

Цікаво. що в корпусі акумулятора виявився сенсор температури і захисний резистор перенапруги, але їх контакти не були задіяні ні в самому шурупокруті, ні у зарядному 🙂

Власне шурупокрут Bosch psr 1200 12-ти вольтовий (10 Ni-Cd елементів по 1,2В) і я спочатку планував замінити їх на 4 Li-ion акума, але згодом вирішив що це буде дуже жирно до того ж збільшиться струм (що не хотілось би) і я зупинився на 3-х елементах 18650. Куплені плати захисту повинні захищати акумулятори від перезаряду (>4.2В що дуже важливо для літія), переразряду(<3.0В), та короткого замикання. Алгоритм дії простий – якщо щось трапляться, захист просто відрубає батарею від навантаження. Ви можете купити плату захисту спеціально на 3 або 4 елемента (3S / 4S), остання чомусь дешевша 😉

Я купив 4S плати. Переробка їх в 3S дуже проста. Потрібно лише змістити один з резисторів та зробити перемичку як показано на малюнку:

Переробка плати 4S в 3S

Схема з’єднання з акумуляторами для 3S наступна (вивід “VL” не задіяно):

Схема з’єднання плати захисту 3S з акумуляторами

Також на початку робіт була думка взяти недорогі китайські елементи живлення 18650 або витягнути б/у-шні  з ноутбука. Але експеримент із тріском провалився – шурупокрут при пікових навантаженнях міг брати 15А і більше. Напруга на слабеньких  акумах просідала і спрацьовував захист. Хоча, можливо, такий варіант можливий на менш потужних шурупокрутах або електричних викрутках.  Тому варто купити СИЛОВІ акумулятори (наприклад LG або Samsung INR18650-25R) здатні видавати 15-30A. Ще як варіант, можливо купити готові збірки для радіокерованих моделей.  Після спайки акумуляторів і плати захисту  все це чудово поміщається в корпусі:

Збирання акумулятора

Виявилося, що зарядний пристрій переробляти дещо складніше. Справа в малому об’ємі корпуса більшу частину якого займає трансформатор, плата заряду просто не влазила. Довелось дещо попрацювати фрезою і поклеїти пластмасу. Вийшло майже естетично:

Дороблений корпус разядки Bosch psr 1200

Існуюча схема заряду була примітивна і скоріше вбивала акумулятори аніж заряджала їх.  Але і з купленою платою для заряду Li-ion акумуляторів на базі мікросхеми LM2596 довелось погратися щоб зрозуміти як воно працює.  Схема що і де крутити і конструктивні розміри наступні:

Схема роботи плати заряду Li-ion акумуляторів на мікросхемі LM2596

Приблизна схема плати заряду Li-ion акумуляторів на мікросхемі LM2596

Габарити плати заряду Li-ion акумуляторів

Висота плати заряду Li-ion акумуляторів

Я не знайшов нормального опису роботи зарядки, китайці все перекручують, тому навожу свій:

• Коли акумулятор повністю розряджено – світяться два світлодіоди – “CC/CV” та “CH”, що сигналізує про зарядку постійним струмом і напругою
• Коли акумулятор зарядиться на 80-90%  – світиться лише світлодіод “CH”, тобто заряд продовжується але струм потроху починає зменшуватися
• І коли акумулятор зарядиться на 100%  – світиться лише світлодіод “OK”, заряджено!

Для початкового налаштування зарядки рекомендую поки не підключати акумулятори а взяти як навантаження резистори. Алгоритм налаштування плати заряду наступний:

• Подаємо вхідну напругу та крутимо перший резистор поки не отримаємо 12.6В, що відповідає напрузі заряду 3х елементів 18650 по 4,2В.
• Налаштовуємо струм заряду третім резистором. В ідеалі, для швидкого заряду (1-2 год.) треба виставляти 1-2А, але штатний трансформатор який не хотілось поки чіпати здатен видавати лише 0,4А – тому миримось із цим і виставляємо 0,5А (час заряду 2-3 год.)
• Крутимо другий резистор щоб добитися світіння світлодіода “OK” в межах 80-90мА (думаю достатній струм для відсічки заряду)
• Повторюємо кроки 1-3 поки не доб’ємось стабільних вихідних величин. Китайці вказують дуже широкий діапазон струмів і напруг, але насправді він дуже вузький.

Для індикації заряду і корпусі просвердлив три отвори та вивів світлодіоди назовні,  “CC/CV” та “CH” – червоні (іде заряд),  “OK” – жовтий (заряджено)! Хоча можна було б і зробити кольори як у світлофорі 😉

Індикація заряду

Сумарна вартість переробки із запасним акумулятором склала 40-45$. Звичайно це не так вже й мало, але подібний інструмент (китай і базарні варіанти не беремо до уваги) на  сьогодні коштує вдвічі дорожче.

Поки все чудово працює, краще ніж раніше. Переробляти чи ні – вирішувати вам.

Література:

• Замена аккумуляторов в шуруповерте
• Плата защиты для лития 4s (переделка шуруповерта и его зарядки на LiPo)
• Доработка батареи дрели-шуруповёрта. Зарядное устройство, балансировка, индикация состояния