Зарядное устройство для аккумулятора шуруповёрта

Read Time:4 Minute, 42 Second

Приветствую, Самоделкины!
Имеем вот такой аккумулятор для шуруповёрта, состоящий из 5-ти банок лития 18650.

Задача: попробовать собрать для него зарядное устройство.

Для повторения данного проекта понадобятся:
— DC-DC понижающий преобразователь СС-СV;
— Блок питания;
— Разъём 5,5х2,1 мм.

По словам автора YouTube канала «Radio-Lab», родное зарядное устройство давно утеряно, и заряжать аккумулятор нечем, а в магазинах ничего подходящего не нашлось. По этой причине было решено самостоятельно собрать зарядку для этого аккумулятора. Первым делом необходимо вскрыть корпус аккумулятора и посмотреть на его состояние внутри.

Как видим, внутри корпуса находится 5 литий-ионных элементов стандарта 18650, соединённых последовательно, так же имеется плата защиты.

Внутри всё целое, видимых следов повреждений нет. Ёмкость каждого элемента питания составляет 1300мАh.

Суммарное напряжение аккумулятора примерно 17,16В.

Следующим шагом необходимо проверить уровень напряжения на каждом аккумуляторе. Для этого необходимо удалить изолирующие наклейки.

Теперь есть возможность сделать замер напряжения на каждом аккумуляторе. В ходе этой процедуры выяснилось, что один из аккумуляторов просажен сильнее остальных. Напряжение на нем составило 2,8В, это не есть хорошо, и его необходимо подзарядить примерно до уровня напряжения остальных аккумуляторов.

Для подзарядки данного литий-ионного элемента питания можно использовать довольно популярную платку на базе микросхемы TP4056 и блок питания на 5В, подойдет зарядное устройство от смартфона с подходящими параметрами.

Когда все подключили, необходимо следить, пока аккумулятор не зарядится примерно до уровня напряжения других аккумуляторов.

Итак, аккумулятор подзарядился и теперь напряжения всех банок примерно одинаковые. Вот такой простой и не дорогой способ дозарядить более разряженный аккумулятор в сборке.

С аккумуляторами разобрались, теперь можно приступать к сборке непосредственно самого зарядного устройства для этого пятибаночного аккумулятора. Автор решил сделать это самое устройство максимально бюджетным.

Суммарное напряжение заряженного пятибаночного аккумулятора в большинстве случаев составляет 21В (напряжение одного заряженного аккумулятора 4,2В х 5 элементов = 21В). Для того, чтобы зарядить аккумулятор до необходимого напряжения 21В, напряжение на выходе ЗУ должно составлять немного больше или хотя бы равно 21В, иначе аккумулятор просто не будет заряжаться, а скорее даже наоборот.
В качестве бюджетного основного источника питания было решено использовать импульсный блок питания от старого уже не рабочего принтера Canon.

Блок питания можно использовать другой аналогичный подходящий по напряжению и току. Если у вас нет блоков питания от старой оргтехники, то необходимые БП всегда можно заказать в Китае, например, на Алиэкспрессе есть недорогие блоки питания, подходящие для данного проекта.

Если же верить характеристикам, указанным на корпусе данного источника питания от Canon, то при питании от сети, напряжение на выходе этого БП должно составлять 24В. Таким напряжением уже можно будет зарядить пятибаночный литий-ионный аккумулятор, но так просто на выходе этого блока питания 24В не получить. Сейчас напряжение на выходе составляет около 8В.

На выходе блока питания имеются 3 провода: плюс (+), управляющий провод (средний) и минус (-). Чтобы на выходе блока питания появилось необходимое напряжение 24В, необходимо управляющий провод (средний) соединить с плюсом выхода. Для удобства автор подписал все на плате.

Соединяем управляющий провод с плюсом выхода и проверяем напряжение на выходе блока питания.

Как видим необходимое напряжение 24В присутствует. По максимальному току сказать сложно, но необходимый в данном случае 1А этот блок питания должен выдать.

Для подключения зарядного устройства понадобится разъём 5,5х2,1 мм.

Но подключать сразу 24В к аккумулятору нельзя, напряжение и ток заряда необходимо настроить до необходимых аккумулятору уровней, подключение без контроля может привести к печальным последствиям, что-то может сгореть. Для настройки необходимого напряжения и тока заряда мы будем использовать вот такой импульсный DC-DC понижающий преобразователь с возможностью настройки напряжения на выходе и функцией ограничения тока. Данная плата позволяет задать необходимое напряжение на выходе и ток заряда.

Снизу на плате DC-DC преобразователя есть обозначения входа и выхода, и еще полярности подключения. Для удобства автор подписал где расположен регулятор напряжения, а где регулятор тока.

Соединяем все компоненты проводами, при этом обязательно следим за соблюдением полярности. Провод с красной меткой в данном случае плюсовый, а без метки минусовый.

Вот собственно и все, вот так выглядит собранное зарядное устройство, в принципе ничего сложного тут нет.

Но подключать только что собранный девайс к аккумулятору пока рано, его сперва необходимо настроить. Нужно выставить напряжение на выходе и ток заряда под этот конкретный аккумулятор. Приступаем к настройке зарядного устройства. Здесь тоже всё довольно просто. Напряжение заряженного аккумулятора составляет 21В, как говорилось выше. Первым делом, соответствующим подстроечным резистором настраиваем напряжение на выходе DC-DC преобразователя. Значение должно быть немножко выше необходимых 21В.

Внимание! Обязательно соблюдайте правила техники безопасности, т.к. на блоке питания имеются открытые участки с высоким напряжением!

Напряжение выставили, теперь можно настроить ток заряда. Для этого сперва с помощью подстроечного резистора регулировки тока устанавливаем минимальное значение тока заряда, вращая его против часовой стрелки и при появлении щелчков нужно сделать оборот или два по часовой стрелке. Это необходимо для настройки минимального тока, чтобы не повредить блок питания.

Далее мультиметром в режиме измерения тока настраиваем ток заряда. Устанавливаем щупы мультиметра на клеммы выхода платы DC-DC преобразователя и настраиваем ток заряда примерно 1А. Делать это нужно максимально быстро, чтобы не повредить токовый внутренний шунт мультиметра.

Все, ток заряда настроен. Напряжение и ток заряда собранного зарядного устройства настроены под нужный аккумулятор и теперь можно подключать штекер ЗУ непосредственно к аккумулятору шуруповерта.

На плате DC-DC преобразователя засветился светодиод ограничения тока и пошел процесс зарядки аккумулятора.
Ток заряда составляет около 1А, как и было настроено ранее. Аккумуляторы постепенно заряжаются и их напряжение возрастает.

Вот такую тепловую картину можно увидеть при помощи тепловизора.

По окончании процесса зарядки плата защиты аккумулятора отключит соединение аккумулятора с зарядкой и на плате DC-DC преобразователя загорится светодиод возле клеммника.

В итоге, собранная зарядка получилась весьма универсальной и её по необходимости можно перенастроить так же и для зарядки двух, трех или чертырехбаночных аккумуляторов.