Переделка электроотвертки/минишурика Skil под питание от Li-Ion аккумуляторов

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о простой переделке электроотвертки/минишурика Skil под питание от Li-Ion аккумуляторов с помощью доступных компонентов. В результате получится минишурик с емким литиевым аккумулятором, полноценная встроенная зарядка и защита аккумуляторов от перезаряда/переразряда и КЗ. Кому интересно, милости прошу под кат.

Непосредственно сама электроотвертка/минишурик Skil:

Ну что сказать по ней — модель древняя, на NiCd АА аккумуляторах. Рукоять не очень удобная — в виде юбки. Сама электроотвертка очень компактная, поэтому и решился переделать, чтобы не таскать полноразмерный Ni-Cd шуруповерт Makita. С этим проще – кинул в карман/подсумок, много места не занимает, а средние по длине саморезы (30-40мм) крутит на ура. Главный плюс переделки – не будет дикого саморазряда и эффекта памяти у аккумуляторов, поэтому он будет всегда готов к работе. На худой конец можно за полчасика до предстоящей работы воткнуть зарядку и не опасаться за снижение емкости банок. У меня на работе имеется шурик Makita на NiCd аккумуляторах, поэтому зачастую достаешь его из кейса и не знаешь, хватит ли его на закрутку десятка саморезов. Ведь никелевые аккумы не рекомендуют заряжать без полного их разряда, ибо у них присутствует эффект памяти. Поэтому, покрутив немного, и забросив на месяцок в шкаф, при очередной надобности шуруповерта не знаешь, сколько заряда осталось.
Я уже ранее упоминал о преимуществах литиевых источников питания (Li-Ion/Li-Pol) над никелевыми (NiCd). В нашем случае сравнение только с NiCd, ибо только они могут отдавать высокий ток:
— высокая плотность энергии. В миниотвертке стоит кадмиевая батарея 4S 4,8V 800mah запасенная энергия 4,8*0,8=3,84Wh, а в одном литиевом аккумуляторе 18650 3,7V 3000mah — 3,7*3=11,1Wh. Как мы видим и энергия выше, и емкость больше, и размеры чуть меньше. И это притом, что в расчет взята сборка никеля, а не один аккумулятор
— отсутствие эффекта памяти, т.е. можно заряжать их в любой момент, не дожидаясь полного разряда
— меньшие габариты при одинаковых параметрах с NiCd
— быстрое время заряда (не боятся больших токов заряда) и понятная индикация
— низкий саморазряд
Из минусов Li-Ion можно отметить только:
— низкая морозостойкость аккумуляторов (боятся отрицательных температур)
— требуется балансировка банок при заряде (в случае 2S и более) и наличие защиты от переразряда
Как видим, преимущества лития налицо.

Заряжалась отвертка вот от такого адаптера, рассчитанного на 7,5V/230ma:

Не трудно догадаться, что никакого побаночного контроля там не было, ибо зарядный ток мал.

Краткие ТТХ:
— Производитель – SKIL
— Модель – 2148АА
— Корпус – ударопрочный пластик
— Номинальное напряжение – 4,8V (4S)
— Тип аккумулятора – 4 последовательно соединенных NiCd аккумулятора (АА/пальчики)
— Заявленная емкость – 1100mah (реально установлены по 800mah)
— Индикатор уровня заряда батареи — нет
— Тип патрона – под биты, с 25мм удлинителем
— Редуктор – планетарный, шестерни металлические
— Максимальный крутящий момент – 3,5Нм
— Число ступеней крутящего момента (трещотка) – отсутствует
— Переключатель скоростей – нет, одна скорость (180 об/мин)
— Регулятор оборотов – нет
— Реверс – да
— Автоматическая блокировка шпинделя — да
— Подсветка – нет
— Размеры – 190мм*190мм*55мм
— Вес – 400гр

Разборка и основные части:

Теперь заглянем, как устроена электроотвертка изнутри. Для разборки необходимо открутить 5 винтов:

После этого корпус раскрывается на две половинки:


Редуктор, скорее всего планетарный, шестерни из металла. Двигатель коллекторный, рассчитанный на питание от 4,8V:

А вот и четыре NiCd аккумулятора, соединенные последовательно (4S), емкостью 800mah, хотя на многих сайтах емкость указывается 1100mah:

Непосредственная переделка электроотвертки/минишурика Skil:

Переделывать буду под распространенный дешевый литий ф/ф 18650, запараллеливанием нескольких банок. «Почему именно под Li-Ion аккумуляторы ф/ф 18650 с соединением 1S (параллельно)?» – спросите вы. Да потому что и от пониженного напряжения минишурик довольно шустрый и использоваться будет на работе не так часто, к тому же нужно было пристроить несколько умирающих аккумуляторов из ноутбучной батареи. Я знаю, что можно было установить туда без особого гемора 4 шт 14500 TrustFire 900mah, при этом не пришлось бы курочить корпус, но во-первых, отвертка с работы, не моя, а во-вторых, 14500 литий дорогой в пересчете цена/емкость, да и емкостью не блещет. Мудрить с платами BMS на 2S соединение не хотелось, ибо корпус минишурика очень компактный.
Ставить буду вот этот полудохлый 18650 литий (Samsung ICR18650-22E 2200mah), некогда стоявший в батарее ноутбука (банки, опять же, не мои):

Как видим, он явно больше посадочного места:

Таких полуубитых баночек нашлось 3 штучки. Их емкость особо не вдохновляет, но в сумме получается неплохо (4000mah):

Я советую устанавливать высокотоковые аккумуляторы, список которых есть в конце обзора.
Аккумуляторы буду располагать вертикально, поэтому часть «юбки» корпуса можно отпилить:

Сами банки будут размещены в пластиковой канализационной трубе. Как говорится, что было под рукой в данный момент, то и использовал:

Как-то так по задумке должно получиться, снизу кругляш из фанеры, для жесткости будущей рукояти:

По питанию не все так просто, как хотелось бы. Хоть банки и полуубитые, но хотелось все сделать «по понятиям» — с защитой от переразряда, перезаряда, да и со встроенным зарядным модулем. В этом нам помогут вот эти платки:

Как вы, наверно, поняли, это «народная» платка заряда для Li-Ion аккумуляторов TP4056 и платка защиты среднетокового 18650 Li-Ion аккумулятора. Первая будет корректно заряжать банки, а вторая защищать от переразряда и короткого замыкания (КЗ). Без платы защиты делать не рекомендую, можно очень сильно снизить ресурс аккумуляторов чрезмерным переразрядом, хотя при 2V тяга совсем небольшая. Платы защиты от обычных защищенных Li-Ion аккумуляторов не пойдут, поскольку токи в минишурике хоть и небольшие, но иногда превышают 3-4А, а именно на эти токи и рассчитаны эта платки. Я взял платку защиты от среднетокового аккумулятора Sanyo NCR18650GA 3500mah, о котором ранее я уже писал обзорчик:

Обычные платки от низкотоковых аккумуляторов не применяйте, ибо у них ограничение по току около 5А.
Соединение очень простое:

Если грубо, то «+» общий, минус от TP4056 можно цеплять как на всю минусовую пластину (на фото с обратной стороны), так и к контакту «P-». К мотору можно вообще выводить от контактов TP4056, кому как удобнее.
Поскольку плата зарядки TP4056 длинная и разъем miniUSB мне не нужен, то можно смело кастрировать платку, ничего страшного не будет. Об этом я уже неоднократно писал в моих обзорах. В данном случае, аккуратно проходим лезвием по плате и отламываем ненужный кусок:

Тут главное близко к резисторам не брать. Затем зачищаем тем же лезвием контактные площадки:

Затем спаиваем, плюс к плюсу, минус к минусу, можно напрямую, либо проводами, кому как удобнее:

Тут главное, чтобы модуль поместился и ничему не мешал:

Далее подпаиваем плату защиты:

Затем спаиваем аккумуляторы. Как это делать, уже было подробно описано много раз. От себя добавлю, что лучше воспользоваться активным флюсом (паяльная кислота) и мощным паяльником (60-80Вт). Кислоту потом стереть спиртом/ацетоном. Получается примерно так:

Изолон здесь служит для следующих целей: для защиты от бултыхания и предотвращения сдавливания получившейся рукояти.
Далее все получившееся хозяйство устанавливаем в корпус на свои места. Я рекомендую на всякий пожарный заизолировать изолентой внутренние части:

Собираем, рукоять клеим на клей или эпоксидку. Выглядит немного кустарно, но для работы пойдет:

В итоге имеем неплохую емкость, довольно компактный размер.
По зарядке все гораздо проще, чем кажется. Я откусил провод с разъемом DC 5мм от стокового зарядника и к свободному концу припаял USB разъем:

Теперь можно заряжать электроотвертку от любого источника с USB выходом (сетевой адаптер/ПБ/ПК):

Максимальный ток заряда – 1А. Поскольку у меня банки разряжены не сильно, а разряжать нужно достаточно долго, то ток заряда чуть меньше:

Вроде бы все отлично, но есть один важный нюанс, а именно блокировка платы защиты при срабатывании. Т.е. при стопоре шпинделя минишурика, срабатывает блокировка платы защиты, убрать которую можно только подав напряжение, то бишь подключив зарядку. Понятно, что на работы брать еще и ЗУ совсем не камильфо, поэтому чуток доработаем схему. Типичная схема платы защиты выглядит следующим образом:

Для снятия блокировки необходимо подать напряжение на контакты BATT + и BATT — . Для этого введем в схему миниатюрную кнопку, работающую на замыкание:

Я нашел старенькую кнопку, можно использовать подобные:

Сверлим отверстия в корпусе и клеим на суперклей кнопку:

Подпаиваем два проводка и в итоге получается такой колхоз:

При срабатывании блокировки, один раз нажимаем кнопку и вуаля, блокировка отключена. При закручивании крупных саморезов, кнопку можно зажать на постоянку, тогда ограничения тока не будет, но кнопка может не выдержать большой ток. А вообще лучше воспользоваться блокировкой шпинделя и подкрутить ручками.
Сама индикация заряжается/заряжено:

Небольшое примечание:

От себя добавлю, что желательно устанавливать высокотоковые аккумуляторы. Обычные низко и среднетоковые аккумуляторы не очень подходят. Я упоминал ранее об актуальных высокотоковых аккумуляторах, на всякий случай продублирую здесь весь перечень моделей:
— Sanyo UR18650W2 1500mah (20А макс.)
— Sanyo UR18650RX 2000mah (20А макс.)
— Sanyo UR18650NSX 2500mah (20А макс.)
— Samsung INR18650-15L 1500mah (18А макс.)
— Samsung INR18650-20R 2000mah (22А макс.)
— Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.)
— Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.)
— LG INR18650HB6 1500mah (30А макс.)
— LG INR18650HD2 2000mah (25А макс.)
— LG INR18650HD2C 2100mah (20А макс.)
— LG INR18650HE2 2500mah (20А макс.)
— LG INR18650HE4 2500mah (20А макс.)
— LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.)
— SONY US18650VTC3 1600mah (30А макс.)
— SONY US18650VTC4 2100mah (30А макс.)
— SONY US18650VTC5 2600mah (30А макс.)

Я рекомендую проверенные временем дешевенькие Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.) или LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.)
Платку защиты можно купить в магазине Enecrosse, либо снять с подходящего среднетокового аккумулятора, рассчитанного на 10А.

Тестирование минишурика/электроотвертки:

Тестирование заключается в следующем — закручивание саморезов (3,5мм*45мм и 4,2мм*70мм) в деревянный брусок. Аккумуляторы в минишурике разряжены на треть. Считать, сколько саморезов удалось вкрутить, не буду. Покажу лишь, что с полудохлыми банками, минишурик достаточно легко крутит ходовые 3,5мм*45мм саморезы, а также разблокировку защиты:

Из-за большого усилия и изношенной биты, более крупные саморезы (4,2мм*70мм) крутит с большим трудом. Понятно, что если были бы там высокотоковые банки, у которых просадка напряжения под нагрузкой небольшая, то минишурик был бы порезвее, но что есть, то есть…
На этом закончу этот опус, но если данная тема будет интересна, добавлю обзор по самостоятельной сборке электроотвертки…

Плюсы:
+ компактные размеры (отвертку стало удобнее держать)
+ литиевое питание (все плюсы)
+ универсальная зарядка (USB)
+ неплохой ток заряда (1А)
+ емкость батареи (4000 mah)
+ наличие защиты от КЗ и переразряда

Минусы:
— желательны высокотоковые аккумуляторы
— желательна качественная плата защиты, рассчитанная на большой ток

Вывод: данная модификация имеет право на жизнь. Особой разницы по крутящему моменту я не заметил. Ну, может только при полуразряженных аккумуляторах электроотвертка уже не такая резвая, но зато она готова к работе в любой момент, поскольку элементы питания имеют небольшой саморазряд и не имеют эффекта памяти. Если установить высокотоковые банки, то разница и не почувствуется. В общем, кто имеет подобные устройства на кадмиевых банках, можно смело менять…