Переделка шуруповерта DeWALT dc727 на литиевые аккумуляторы

Изготовление запасного Li аккумулятора для Ni-Cd шуруповерта, с функцией адаптера для подключения сменных 3S Li батарейных блоков, в том числе и от других шуруповертов

Время от времени у меня появляется необходимость работы 2-мя шуруповертами (к примеру, одним сверлить, а другим заворачивать шурупы). Чтоб прирастить продолжительность работы BlackDecker’ом, мне пришло в голову сделать к нему запасной литиевый аккумулятор. Для этой цели я решил использовать 2-й аккумулятор от DeWALT.

переделка, шуруповерта, DeWALT, dc727, литиевый

Проект обещал быть весьма захватывающим, ведь по своему конструктиву, начинке и даже способу крепления эти аккумуляторы далеко не близнецы-братья (хотя формально и родственники).

Общий ход мыслей у меня был такой. Для изготовления запасного аккумулятора мне будет нужен какой-то корпус. В корпусе я делаю защелки для съемного крепления к тушке BlackDecker и силовые контакты, монтирую в него плату защиты и индикатор общего и побаночного напряжения, а также делаю внутренние разъемы для подключения к сменному аккумуляторному блоку. Сменным аккумуляторным блоком может быть любая 3S Li-Ion сборка, которая по размерам влезет в корпус, в том числе и аккумуляторный блок от DeWALT DCD 710.

Изготовление корпуса аккумулятора с защелками и силовыми контактами

У меня 2 принципа в переделках и DIY: внешне ничего не менять, и начинать с самого трудного.

Я долго вертел в руках аккумуляторы от обоих шуруповертов и разглядывал тушку BlackDecker. Глобальные мысли тужились в голове, пальцы лазали в бороде.

Самым трудным мне показалось сделать механизм фиксации корпуса аккумулятора к шуруповерту (защелки).

И еще, воспроизводить конструктив родного аккумулятора с его пальцем не сильно хотелось. А раз так, придется кое-что дорабатывать внутри шуруповерта.

Наконец у меня в голове визуализировалась финальная картинка, что и как нужно делать. Итак, мне понадобится разборный пластиковый корпус, состоящий из 2-х частей. В верхней его части я делаю по одному прямоугольному отверстию возле противоположных по длине стенок, а к стенкам нижней части прикрепляю защелки. На верхнюю часть корпуса вывожу плоские силовые контакты, а в подошве шуруповерта делаю ответный разъем, подключив его параллельно имеющимся в ручке шуруповерта контактам. Короче, гора родила мышь.

В оффлайне я купил корпус такого плана www.chipdip.ru/product/g1202b

Теперь защелки. Из чего их сделать?
Вначале я думал использовать подходящие по ширине металлические полоски.
Но потом в гараже мне попались на глаза старые фары.

Я видел защелку в куске фары. И резал пластмассу, пока не освободил ее. Прям как Микеланджело.

Затем вырезал отверстия в верхней части корпуса, прикрутил защелки к нижней. Защелкнул половинки.

Принцип работы защелок.

Отрегулировал защелки по высоте выступа, так, чтобы он нормально защелкивался и отщелкивался от шуруповерта. Вот короткое видео как все работает.

Как изначально задумано, корпус аккумулятора отсоединяется от шуруповерта легким сжатием нижней его половины. Видно, что подошва шуруповерта может гулять по плоскости корпуса. Нужно ее отцентровать и зафиксировать. Фиксатором, в принципе, могут послужить контактные клеммы. Но использовать только их мне показалось не очень надежным. Я решил сделать еще и стопорную накладку на корпус, по форме внутреннего периметра подошвы шуруповерта. Для этого взял подставку от сломанного электрочайника и немного поупражнялся в «искусстве убавления».

Итак, с механикой я закончил. Пора переходить к электрическим соединениям.

В BlackDecker CD12C стоит двигатель фирмы Leshi Motor, вот его характеристики. Ток холостого хода – 1.5А, максимальный рабочий ток (при котором срабатывает трещотка на установке максимального момента) – 9.7А, ток клина (в режиме сверления) – 62А.

Разобрал шуруповерт. Питание к двигателю подается проводами 18AWG, используются угловые клеммы. С учетом приведенного производителем тока клина, 18AWG –это много или мало? Согласно таблице, сечение провода 18AWG 0,823 кв.мм, допустимая длительная токовая нагрузка провода с изоляцией при температуре 90 °C в условиях закрытой прокладки и окружающей температуре 30 °C составляет 14А. Из той же таблицы следует, что провод 18AWG будет держать 83А в течение 10 секунд, после чего расплавится.

Разумеется, производитель BlackDecker предусмотрел встроенную защиту тушки шуруповерта от токовой перегрузки. Параллельно с ней защищать шуруповерт и аккумуляторы будет плата защиты («красная плата»), отключающая выходные клеммы аккумулятора при токе примерно 15A.

А здесь видно, как производитель соединяет провода между собой. В основном везде обжим. Возьму этот способ на вооружение.

Сюда я буду имплантировать разъем.

Делаю параллельное соединение проводов разъема к ответным контактам пальца штатного аккумулятора.

Клеммная колодка установлена и зафиксирована. На этом доработка тушки закончена.

Теперь подошва шуруповерта выглядит так.

Установка в корпус и подключение платы защиты и индикатора напряжения

Основные компоненты моего запасного аккумулятора — это собственно 3S сборка высокотоковых литиевых аккумуляторов в форм-факторе 18650, плата защиты, вольтметр общего и побаночного напряжения аккумуляторной сборки, со светящимся сегментным индикатором и пищалкой, и выключатель этого самого вольтметра для экономии заряда аккумулятора при хранении.
Плата защиты, широко известная в узких кругах как «красная плата» (12.6V 3S BMS Protection Board), детально описана и протестирована в обзоре уважаемого Waldemarik. Эта плата защищает литиевые аккумуляторы от токовой перегрузки, переразряда и перезаряда. Сразу скажу, что у меня с ней никаких проблем не было, заработала с первого раза и при резком старте не отключает нагрузку, как многие писали. А также нагрузка не отключается при стопорении шпинделя в положении максимального момента. Вполне ожидаемо, т.к. рабочий ток моего шуруповерта всего лишь 10 ампер. В конце обзора кстати будет еще одно видео, как все это работает.

READ  Как Перевести Шуруповерт На Литиевые Аккумуляторы

Вольтметр-пищалка показывает общее напряжение аккумуляторной сборки и поочередно напряжение на каждой банке. Легко увидеть, нуждаются ли банки в балансировке или нет. При понижении напряжения на любой из банок до 3.3В (заводская установка, можно изменить значение) она начинает пронзительно пищать. В общем, для людей, которые любят все контролировать, эта штука must have.

Нарисовал схему подключения.

Для прикидки выложил батарейный блок от DeWALT DCD 710 в корпус аккумулятора. Чтобы оптимизировать место внутри корпуса решил закрепить красную плату на вертикальной стойке. С другой ее стороны будет крепиться вольтметр. Для силовых соединений буду использовать качественный акустический провод сечением полтора квадрата в мягкой силиконовой изоляции.

Прикрутил декорацию и разложил реквизит.

Теперь, чтобы ненароком не получилось файер-шоу после подключения проводов, нужно поближе познакомиться с батарейным блоком DeWALT.

На фото выше, его крайние контакты справа и слева – это общий плюс и минус. Остальные контакты – это интерфейс взаимодействия со штатной зарядкой и с тушкой шуруповерта. Уважаемый ksiman даже нарисовал схемы подобных блоков, правда с бОльшим количеством банок. Сам батарейный блок защитного отключения нагрузки не имеет, шины плюса и минуса разварены с банок напрямую на клеммную колодку.

Для подключения точек соединения элементов (1S и 2S) батарейного блока DeWALT к плате защиты и параллельно к вольтметру, припаял к никелевым шинам провода с наконечником типа РП-М (автоклемма).

Автоклеммами называют плоские разъемы-клеммы, неизолированные или изолированные (РП или РПИ). Провода фиксируются в них методом обжимки с помощью инструмента под названием кримпер. Из названия «автоклеммы» понятно, где они в основном используются. И вот почему. Опрессовка имеет следующие преимущества перед пайкой: высокая механическая прочность, вибростойкость, долговечность и надежность работы в широком диапазоне температур. Такие клеммы часто ставят не только в автомобили, но и в электроинструмент, а также в бытовые мощные приборы (электрочайники, микроволновки и пр.). Выше я уже показывал, что BlackDecker использует обжим как основной способ коммутации силовых соединений в своем изделии CD12C.

Так выглядит подошва DeWALT DCD 710, узкий терминал — это вход терморезистора (TH). Силовые контакты ножевого типа, это хорошо, значит к батарейному блоку можно подключаться теми же самыми автоклеммами. А плохо то, что эти клеммы будут выскакивать из клеммной колодки, т.к. сверху и с обратной стороны они ничем не фиксируются. Но отчаиваться не надо. На каждую хитрую колодку найдется своя клемма с колпачком!

Есть у меня такой набор автоклемм с силиконовыми колпачками, в конце обзора будет на них ссылка.

Одел колпачок на провод и обжал клемму. Колпачок плотно обхватывает пружинные контакты разъема, надежно фиксируя в нем наконечник. Теперь никуда он не выскочит.

Внимание! Трюк выполнен немного нетрезвым профессионалом, на 101% уверенным в том, что он делает. Пить вредно, повторять опасно! Итак, тест на усилие разрыва соединения клеммы выдержали. Но выдержат ли они токи шуруповерта? Материал клемм – луженый медный сплав. Толщина 0.4 мм, ширина 6.3 мм. Итого сечение 2.52 кв.мм. Так что «узким местом» клемма точно не будет!

Пора приступать к сборке начинки запасного аккумулятора.

Припаял все провода и обжал разъемы.

Провода на вольтметр, сам вольтметр и выключатель закрепил при помощи клейкой ленты 3М. Выключатель еще дополнительно приклеил к боковой стенке обычным клеем «Момент».

Для фиксации батарейного блока DeWALT в корпусе запасного аккумулятора вырезал фигурные вставки из вспененного полиуретана плотной консистенции и наклеил их на боковые стенки.

Все готово! Вот так выглядит батарейный блок DeWALT, установленный в корпусе запасного аккумулятора.

Заряжать вставленный в адаптер батарейный блок можно как минимум тремя способами:

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) И, наконец, штатной зарядкой от DeWALT (если в адаптер установлен деволтовский аккумуляторный блок). Извлечь АБ из адаптера и вставить в зарядку. Устанавливать АБ в родной корпус необязательно.

Список основных использованных материалов

Набор автоклемм с силиконовыми колпачками ebay.com/itm/222641329900

Сделал напоследок парадную фоточку.

В ней я расскажу, какую новую сборку Li-Ion аккумуляторов я буду ставить в этот корпус и как их буду соединять.

Особенности

Устройство литиевого аккумуляторного элемента питания не слишком отличается от конструкции аккумуляторов на базе иной химии. Но принципиальной особенностью является применение безводного электролита, что позволяет предотвратить выделение при работе свободного водорода. Это являлось существенным недостатком аккумуляторов предшествующих конструкций и приводило к высокой вероятности пожара.

Анод выполняется из пленки оксида кобальта, нанесенной на алюминиевую основу-токосъемник. Катодом служит сам электролит, содержащий соли лития в жидком виде. Электролитом пропитывается пористая масса из электропроводного химически нейтрального материала. Для него подходит рыхлый графит или кокс. Токосъем осуществляется с медной пластинки, наложенной на тыльную сторону катода.

Для нормальной работы аккумулятора пористый катод требуется достаточно плотно прижимать к аноду. Поэтому в конструкции литиевых элементов питания обязательно присутствует пружина, сжимающая «бутерброд» из анода, катода и отрицательного токосъемника. Попадание атмосферного воздуха может нарушить тщательно выверенный баланс химических процессов. А попадание влаги и вовсе грозит опасностью пожара и даже взрыва. Поэтому готовый аккумуляторный элемент обязательно тщательно герметизируется.

READ  Что Делать Если Закусило Шуруповерт

Аккумуляторная батарея плоской формы конструктивно проще. При прочих равных условиях плоский литиевый аккумулятор будет легче, гораздо компактнее и обеспечит значительный ток (то есть, большую мощность). Но проектировать устройство с литиевыми аккумуляторами плоской формы приходится в комплексе, а, значит, батарея будет иметь узкое, специализированное применение. Такие аккумуляторы дороже своих собратьев.

Чтобы рынок сбыта был шире, производители выпускают аккумуляторные элементы универсальной формы и стандартных размеров.

Среди литиевых батарей сегодня фактически доминирует вариант 18650. Такие аккумуляторы имеют вид, похожий на привычные в быту цилиндрические пальчиковые батарейки. Но стандарт 18650 специально предусматривает несколько большие габариты. Это помогает избежать путаницы и не позволяет ошибочно вставить такой блок питания на место обычной солевой батарейки. А ведь это было бы очень опасно, так как литиевый аккумулятор имеет в два с половиной раза большее стандартное напряжение (3.6 вольта против 1.5 вольт для солевого элемента питания).

Для электрического шуруповерта литиевые элементы последовательно собирают в батарею. Это позволяет увеличить напряжение, подаваемое на двигатель, что обеспечивает необходимые для инструмента мощность и крутящий момент.

Аккумуляторная батарея обязательно содержит в своей конструкции датчики температуры и специализированное электронное устройство – контроллер.

  • следит за равномерностью заряда отдельных элементов;
  • контролирует ток заряда;
  • не допускает чрезмерного разряда элементов;
  • предотвращает перегрев батареи.

Аккумуляторы описанного типа называются ионными. Существуют также литий-полимерные элементы, это модификация литий-ионных. Их конструкция принципиально отличается лишь материалом и конструктивным оформлением электролита.

Особенности, преимущества и недостатки литиевых аккумуляторов для шуруповерта

Если ручной электроинструмент с питанием от бытовой электросети привязан к розетке проводом, ограничивая движения человека, держащего прибор в руках, то аккумуляторные собратья агрегатов «на привязи» обеспечивают куда большую свободу действий в работе. Наличие аккумулятора весьма важно, когда речь идет об использовании шуруповертов.

В зависимости от типа применяемой аккумуляторной батареи, их можно условно разделить на две группы – с аккумуляторами никелевыми и литиевыми, причем особенности последних делают этот электроинструмент наиболее интересным для пользователя.

Отличие от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей

Исторически первыми по-настоящему массовыми аккумуляторными батареями для ручного электроинструмента были батареи никель-кадмиевые. При невысокой цене они вполне допускают относительно большие нагрузки и обладают удовлетворительной электрической емкостью при разумных габаритах и массе. Аккумуляторы этого типа до сих пор широко распространены, особенно в недорогом секторе ручных электроприборов.

Главное отличие литиевых аккумуляторов от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей – малая масса при высокой электрической емкости и очень хорошей нагрузочной способности.

Кроме того, очень важным отличием литиевых элементов питания является существенно меньшее время зарядки. Такую батарею можно зарядить за пару часов. А вот полный цикл заряда никель-кадмиевых аккумуляторов занимает не менее двенадцати часов.

С этим связана еще одна особенность: в то время как литиевые батареи совершенно спокойно переносят как хранение, так и эксплуатацию в не полностью заряженном состоянии, никель-кадмиевые обладают крайне неприятным «эффектом памяти». На практике это означает, что для продления срока службы, а также, чтобы не допустить быструю потерю емкости, никель-кадмиевые аккумуляторы желательно использовать до полного разряда. После чего обязательно заряжать до полной емкости, что занимает значительное время.

Литиевые аккумуляторные батареи лишены этого недостатка.

Как правильно заряжать?

Литиевые аккумуляторы довольно привередливы к характеристикам зарядного устройства. Такие батареи можно довольно быстро зарядить значительным током, но чрезмерное превышение тока зарядки приводит к сильному разогреву и опасности пожара.

Чтобы зарядить литиевую батарею требуется обязательно использовать специальное зарядное устройство с электронным управлением тока заряда и контролем температуры.

Также нужно учитывать, что при последовательном соединении элементов в батарее литиевые источники очень склонны к неравномерному заряду отдельных элементов. Это приводит к тому, что зарядить батарею до полной емкости не удается, а элемент, регулярно работающий в режиме недозаряда, попросту быстрее изнашивается. Поэтому зарядные устройства обычно строятся по схеме «балансировщик заряда».

К счастью, все современные литиевые батареи заводского производства (кроме откровенных подделок) имеют встроенные цепи защиты и балансировки. Тем не менее, зарядное устройство для таких батарей должно быть специализированным.

Проблемы возникающие при переделке шуруповерта DeWALT на Li-Ion. Вариант II

Преимущества и недостатки

Есть у литиевых аккумуляторов и некоторые специфические недостатки.

Переделка шуруповерта DeWALT на питание от батареи Li-ion аккумуляторов

  • Самым заметным является существенное падение практической емкости при работе на морозе. При отрицательных температурах инструмент, оснащенный литиевыми батареями, время от времени приходится отогревать, при этом электрическая емкость полностью восстанавливается.
  • Вторым заметным недостатком является не слишком большой срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при самой аккуратной эксплуатации выдерживают не более трех-пяти лет. Уже через год после покупки литиевый аккумулятор любой распространенной марки при самом аккуратном использовании может потерять до трети емкости. Через два года от исходной емкости останется едва ли половина. Средний срок нормальной эксплуатации – два-три года.
  • И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше, чем стоимость все еще широко применяемых в ручном электроинструменте батарей никель-кадмиевого типа.

Как выбрать?

Когда речь идет о выборе аккумулятора для шуруповерта, задача сводится к подбору самого электрического прибора, в комплекте с которым окажется батарея конкретной модели.

READ  Как Проверить Батарею Шуруповерта Мультиметром

Рейтинг недорогих аккумуляторных шуруповертов этого сезона выглядит так:

  • Makita HP331DZ, 10.8 вольт, 1,5 Ач, литий;
  • Bosch PSR 1080 LI, 10.8 вольт, 1.5 Ач, литий;
  • Bort BAB-12-P, 12 вольт, 1.3 Ач, никель;

Лучшими среди профессиональных моделей являются такие:

  • Makita DHP481RTE, 18 вольт, 5 Ач, литий;
  • Hitachi DS14DSAL, 14.4 вольта, 1,5 Ач, литий;
  • Metabo BS 18 LTX Impuls 201, 18 вольт, 4 Ач, литий;
  • Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 вольт, 4 Ач, литий;
  • DeWALT DCD780M2, 18 вольт 1.5 Ач, литий.

Лучшие по надежности аккумуляторные шуруповерты:

  • Bosch GSR 1440, 14.4 вольта, 1,5 Ач, литий;
  • Hitachi DS18DFL, 18 вольт, 1,5 Ач, литий;
  • DeWALT DCD790D2, 18 вольт, 2 Ач, литий.

Можно заметить, что лучшие шуруповерты полупрофессионального и профессионального сегментов имеют аккумуляторные батареи на напряжение 18 вольт.

Это напряжение считается отраслевым профессиональным стандартом для литиевых аккумуляторных батарей. Так как профессиональный инструмент рассчитан на долгую активную работу, а также подразумевает дополнительный уровень комфорта, значительная часть выпускаемых аккумуляторов для шуруповерта напряжением 18 вольт между собой полностью совместимы, и порой даже взаимозаменяемы между инструментами различных производителей.

Кроме того, широко распространены стандарты 10.8 вольт и 14.4 вольта. Первый вариант встречается только среди самых недорогих моделей. Второй традиционно является «середнячком» и может встречаться как среди профессиональных моделей шуруповертов, так и в моделях среднего (промежуточного) класса.

А вот обозначения 220 вольт в характеристиках лучших моделей нельзя увидеть, поскольку это говорит о том, что шуруповерт проводом соединен с розеткой бытовой электросети.

Как переделать и собрать?

Зачастую у мастера уже есть старый аккумуляторный шуруповерт, который его полностью устраивает. Но аппарат оснащен устаревшими никель-кадмиевыми аккумуляторами. Так как аккумуляторную батарею все равно придется менять, возникает желание заменить старый аккумулятор на что-то более новое. Это не только обеспечит более комфортную работу, но и избавит от необходимости искать на рынке аккумуляторы устаревшей модели.

Самое простое, что приходит на ум, это собрать в корпусе старой батареи блок питания из электронного трансформатора. Теперь можно будет пользоваться шуруповертом, подключив его к бытовой электросети.

Модели напряжением 14.4 вольта можно подключать к автомобильным аккумуляторам. Собрав из корпуса старой батареи переходник-удлинитель с клеммами или штекером прикуривателя, получаешь незаменимый прибор для гаража или работы «в поле».

К сожалению, при превращении старой аккумуляторной батареи в проводной адаптер, теряется главное преимущество аккумуляторного шуруповерта – мобильность.

Если мы переделываем старую аккумуляторную батарею на литий, можно принять во внимание то, что на рынке чрезвычайно широко распространены литиевые элементы стандарта 18650. Таким образом, мы сможем сделать аккумуляторы для шуруповерта на основе легкодоступных деталей. Более того, распространенность стандарта 18650 позволяет выбирать аккумуляторы любого производителя.

Вскрыть корпус старой аккумуляторной батареи и извлечь из него прежнюю начинку труда не составит. Важно не забыть пометить на корпусе контакт, к которому ранее подсоединялся «плюс» старой аккумуляторной сборки.

В зависимости от напряжения, на которое был рассчитан старый аккумулятор, надо подобрать количество литиевых элементов, соединяемых последовательно. Стандартное напряжение литиевого элемента ровно втрое больше, чем у никелевого (3.6 В вместо 1.2 В). Таким образом, каждый «литий» заменяет три последовательно соединенных «никеля».

Предусмотрев конструкцию батареи, в которой один за другим соединяются по три литиевых элемента, можно получить батарею на напряжение 10.8 вольт. Среди никелевых батарей такие встречаются, но нечасто. При соединении в гирлянду четырех литиевых элементов получаем уже 14.4 вольта. Это позволит заменить никелевую батарею как на 12 вольт, так и на 14.4 вольта – это очень распространенные стандарты никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов. Все зависит от конкретной модели шуруповерта.

После того как удалось определиться с количеством последовательных ступеней, наверняка выяснится, что в старом корпусе все еще остается свободное место. Это позволит соединить в каждой ступени по два элемента параллельно, что удвоит емкость батареи. Для соединения литиевых аккумуляторов между собой на производствах применяют никелевую ленту. Отрезки ленты соединяются между собой и с литиевыми элементами контактной сваркой. Но в быту вполне допустима пайка.

Паять литиевые элементы нужно с особой аккуратностью. Место соединения предварительно следует тщательно очистить и нанести хороший флюс. Лужение производится очень быстро, хорошо разогретым паяльником достаточно большой мощности.

Сама пайка производится быстрым и уверенным прогревом места присоединения провода к литиевому элементу. Чтобы избежать опасного перегрева элемента, длительность пайки не должна превышать трех-пяти секунд.

Конструируя самодельную литиевую батарею, следует уHonor, что ее зарядка осуществляется особым образом. Обязательно придется предусмотреть в конструкции аккумуляторной батареи электронную схему контроля и балансировки заряда. Кроме того, такая схема должна предотвращать возможный перегрев батареи и чрезмерный ее разряд. Без такого устройства литиевая батарея попросту взрывоопасна.

Хорошо, что сейчас в продаже есть готовые электронные модули контроля и балансировки по довольно низким ценам. Достаточно выбрать решение, подходящее в конкретном случае. В основном такие контроллеры различаются между собой количеством последовательно соединенных «ступеней», напряжение между которыми подлежит уравниванию (балансировке). Кроме того, они отличаются допустимым током нагрузки и способом контроля температуры.

В любом случае, заряжать самодельную литиевую батарею с помощью старого зарядного устройства для никелевых батарей теперь нельзя. У них принципиально разные алгоритмы зарядки и контрольные напряжения. Понадобится специализированное зарядное устройство.

NZIZN.RU 2021