Способы соединения элементов питания.

Батарейка стандарта 18650 — почему она

Ремонт батарей для электроинструмента обычно подразумевает восстановление электролита никель-кадмиевых «банок» или их полную замену. Мысль о смене одного типа энергоэлементов на более совершенный вполне здравая. Так устраняется широкий ряд проблем аккумуляторного инструмента, включающий большой вес, малую ёмкость, эффект памяти и низкую способность держать заряд на холоде.

Однако почему это должны быть именно аккумуляторы формата 18650, а не какие-то другие? Ответ прост: это самый распространённый тип батарей, за исключением разве что аккумуляторов для мобильных телефонов или прочих гаджетов. Последние вполне можно использовать, но большая их часть несёт на борту встроенный контроллер заряда, а это лишняя трата денег.

Кроме того, аккумуляторы должны быть высокотоковыми, то есть способными поддерживать нагрузку в 70–100 Вт. Оптимально подойдут батарейки для электронных сигарет производства Samsung или LG.

Продукцию неизвестного производителя брать не стоит: всё-таки Li-ion — штука довольно мощная и низкое качество корпуса энергоэлемента может спровоцировать потерю герметичности от перегрева со всеми вытекающими. А уж коли по соседству имеется ещё с полдюжины батареек, то последствия могут быть весьма плачевными.

Покупать батарейки можно на Aliexpress или других китайских интернет-магазинах, там они стоят достаточно дёшево (по 200–250 рублей за штуку, оптом дешевле). Параллельно нужно приобрести ряд дополнительных примочек, это обусловлено спецификой работы с литиевыми батареями. Ну а что это за примочки и в чём смысл их использования — расскажем по ходу описания переделки.

Чем пользуются профессионалы, чтобы правильно соединить 18650?

Добиться надёжности и безопасности в сборке батареи из нескольких элементов питания можно профессиональными методами или хотя бы доказавшими свою практичность и безопасность.

Как правильно соединить аккумуляторы 18650:
контактной сваркой (точечной); с помощью фабричных держателей (холдеров); магнитами из неодима (мощные вечные магниты); склейкой; жидким пластиком.

Профессионалы используют метод точечной сварки — этот способ рекомендуется и для промышленной сборки изделий с аккумуляторами 18650. Пример бюджетной точечной сварки для дома в деталях разбирался не так давно на Geektimes .

В DIY-сообществах популярны магниты из редкоземельного неодимового сплава, которые крепко прижимают контакты и позволяют быстро конструировать временные или небольшие бытовые изделия. Для долгосрочных и компактных проектов лучше всего подходит жидкий пластик или даже клей.

Чтобы быстро собрать конфигурацию из нескольких аккумуляторов 18650 можно купить холдеры с пластмассовым корпусом и заводскими контактами для ручной пайки без боязни перегрева литий-ионных элементов питания.

Лишь в отдельных случаях, когда иные варианты не подходят, либо непрактичны (в зависимости от условий), пайку должны выполнять профессионалы. На их ответственность выпадает выбор низкотемпературного припоя, а также гарантия работоспособности и безопасности аккумулятора при дальнейшей эксплуатации.

Батареи и аккумуляторы

Bifrc dh20 pro

Видеообзор устройства

Daniu 1smini

Видеообзор устройства

Meterk

Видеообзор устройства

Pintudy j9110209

Данная плата поставляется в виде набора, в который входят:

• провода;
• плата;
• конденсаторы;
• зуммер;
• крепежные элементы;
• никелевая лента;
• термоусадочные трубки.

Видеообзор устройства

Sunkko 737g

Видеообзор устройства

Аппарат для сварки аккумуляторов из трансформатора

Устройство для сварки 18650 аккумуляторов можно сделать из трансформатора микроволновки. Для этого нужно:

• аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку, удаляем вторичную, для этого спиливаем ее ножовкой по металлу с обеих сторон;

• высверливаем внутреннюю часть обмотки и с помощью отвертки избавляемся от остатков проводов;

• выбиваем перегородки между обмотками;

• из куска толстого сварочного провода делаем вторичную обмотку;

• первичная обмотка соединена с электрической сетью 220 В при помощи провода от микроволновки, но в разрыв ставим кнопку;

• из толстой медной проволоки делаем электроды и прикручиваем их к сварочным проводам, идущим от первичной обмотки;

• между электродами ставим пластиковую прокладку и заматываем все изолентой.

Для управления сварочным аппаратом и подачи напряжения в нужный момент подключите кнопку без фиксации с нормально-разомкнутыми контактами в разрыв одного из питающих проводов 220В. Тогда при нажатии на эту кнопку на трансформатор будет подаваться напряжение и будет происходить сварка.

Чтобы сделать вторичную обмотку, необходимо намотать от 2 до 4 витков толстого провода. Чем их больше, тем выше напряжение на выходе и мощнее устройство.

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 https://aliexpress.com/item/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.

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.

Инструменты и расходники, необходимые для пайки

Для того, чтобы осуществить надежное припаивание проводов к полюсам батареи, нужен необходимый набор инструментов. Так как припаять провод к батарейке — задача посложнее, чем просто спаять между собой пару медных проводов, делать будем все в точности с инструкцией, размещенной ниже. А пока приготовим все нужное:

1. Обычный бытовой ручной паяльник. Им и будем припаивать провода к полюсам батареи.
2. Наждачка или напильник, чтобы зачистить жало паяльника от шлака и нагара.
3. Острый нож. Им будем зачищать провода, если они в оплетке.
4. Флюс либо канифоль. Какой флюс для пайки подойдет в данном случае? Тут голову ломать не будем, возьмем простую паяльную кислоту, она продается в любом магазине, торгующем радиотоварами. Ну а канифоль хоть по цвету и оттенку нередко отличается, но по свойствам всегда одинакова.
5. Кисточка для нанесения флюса.
6. Припой. Его можно приобрести там же, где и флюс.

Как приварить полосы к аккумуляторам и соединить их между собой

Чтобы соединить аккумуляторы 18650 друг с другом, нужно взять металлическую ленту и расположить ее на АКБ. При этом батареи лучше предварительно примотать друг к другу изолентой или установить в холдеры. После этого располагаем металлическую ленту на батареи, прижимаем к ней электроды и пускаем ток.

При сварке следует учитывать, что при использовании прибора выдающего большую силу тока металлическую ленту легко прожечь.

Никелевая лента бывает разных размеров. Ее подбирают по току, который будет потреблять нагрузка из аккумуляторов. Ниже прилагаем таблицу для выбора ширины и толщины ленты по току.

Как разместить элементы

В отличие от Ni-Cd или Ni-MH элементов, литиевые аккумуляторы имеют более высокую ёмкость и напряжение, поэтому их в состав батареи войдёт меньшее количество. Размеры элемента 18650 таковы: 65 мм высота и 18 мм диаметр. Изначально проверьте, сколько их поместится в пустой корпус, и определите схему размещения, при необходимости срежьте мешающие рёбра жёсткости.

Если аккумуляторный блок имеет выступающую верхнюю часть, в неё поместится пара элементов. Ещё один удобно положить на бок прямо под двумя вертикальными. В оставшееся пространство можно уложить ещё от 5 до 7 батареек. Если батарея имеет слайд-разъём для зарядки, укладывайте элементы поперёк корпуса в две стопки.

Напряжение Li-ion аккумулятора равно 3,7 В, но под нагрузкой происходит просадка около 10–12%. Это значит, что для 12 В шуруповёрта понадобится минимум 4 аккумулятора, а для 18 В — не менее 5 шт., хотя лучше использовать 6, ведь много — не мало.

Не переживайте, что двигатель «испугается» высокого напряжения и прикажет долго жить. При просадке под нагрузкой превышение напряжения будет минимальным и вполне в эксплуатационных пределах. С количеством аккумуляторов нужно определиться до того, как вы врежете в корпус балансировочный разъём, ибо контактов в нём должно быть на один больше, чем элементов в последовательном соединении.

Теперь о ёмкости. Она для литиевых элементов колеблется от 2,5 до 3 А/ч, что само по себе неплохо. Чтобы увеличить ёмкость вдвое, понадобится удвоить число аккумуляторов, но это однозначно того стоит. Единственное, что сможет вас остановить в этой затее — размеры батарейного блока. В любом случае помните, что число элементов должно быть строго кратным 4, 5 или 6, в зависимости от напряжения.

Когда вы сложите аккумуляторы в нужном порядке, скрепите их между собой изолентой и добейтесь полной неподвижности элементов внутри корпуса, заполнив оставшееся пространство кусочками пенополистирола или полиуретановой пены. Под провода место оставлять не нужно, в крайнем случае при окончательной сборке потребуется выполнить пару дополнительных подрезов.

Некоторые любители именно паяют 18650 — как это сделать безопасно?

Принципами любительской пайки 18650 с нами поделился Сергей Андреев на основе личного успешного опыта сборки батарей в ноутбуки и шуруповёрты. Суть метода сводится к максимально быстрому (почти мгновенному) локальному нагреву, как во время контактной сварки.

Мы получали сообщения о предложении паять 18650 сплавом Розе. Это недолговечно и чревато проблемами в дальнейшей эксплуатации. Хотя температура плавления всего 99-101°C и привлекает многих мастеров.

Ещё в комментариях предлагали пайку припоем ПОС-40 с использованием ацетил-салициловой кислоты. Этот подход может привести к реальному перегреву и потери ёмкости аккумулятора. Небезопасно.

Помните использовать перегретые 18650 и с дефектным клапаном выпуска газов крайне опасно — вы рискуете жизнями тех, кто будет ими пользоваться!

Кроме того, если температурный скачок был в области плюсового вывода, то расплавляется предохранительный клапан (CID). Он выполнен из полимерного материала и выдерживает не более 120°C. Этот момент справедливо отмечен монтажниками в комментариях.

С учётом всего вышесказанного мы рекомендуем не пользоваться любительскими методами. Советуем выбирать профессиональную контактную сварку аккумуляторов 18650. Так вы избежите опасных инцидентов из-за некачественного соединения в батарейных блоках.

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.

Параллельное соединение элементов питания.

Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.

На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то  разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.

Припаиваем провода к кроне

Как припаять провод к батарейке типа «Крона»? Здесь пайка осуществляется почти так же, как и в случае с обычным элементом питания. Единственная разница в том, что в батарейке «Крона» 9V плюс и минус находятся рядышком с одной верхней стороны элемента питания. Нюансы заключаются в следующем:

1. В случае с флюсом обрабатываем кислотой контакты «Кроны» с противоположных сторон. Там и будем осуществлять припаивание проводов.
2. В случае с канифолью потребуется залудить контакты «Кроны» и тоже с противоположных сторон. Почему с противоположных? Потому что в этом случае риск замыкания между проводами практически сводится к нулю.
3. У батарейки «Крона» 9V контакты (полюса) очень неудобные для пайки. Кверху они раскрываются вширь, а потому для качественного лужения и припаивания с боковой стороны такого контакта нужно, чтобы жало у паяльника было более узким или заостренным.

В целом же весь процесс схож с предыдущим. Обрабатываем контакты и края проводков кислотой (или залуживаем в случае с канифолью), прижимаем провода к контактам, берем паяльником немножко припоя и припаиваем. Процесс завершен.

Разборка корпуса

Первым делом нужно разобрать корпус аккумулятора на две половинки. Проще всего это делается, если батарейный блок стянут 4–5 шурупами: просто раскручиваем их и вытягиваем верхнюю часть.

Если же корпус аккумулятора склеен (Makita, AEG), то мороки ощутимо прибавится. Укладываем аккумулятор на бок и тщательно обстукиваем клеевой шов резиновой киянкой. Удары точные, не сильные, частые. Равномерно отбиваем соединение по периметру и через каждые 50–100 ударов пробуем растянуть половинки. За 10–15 минут такой «экзекуции» сдаются даже самые упрямые корпуса.

Далее выбрасываем ненужные части содержимого. Контактную колодку нужно аккуратненько оторвать от двух верхних банок, чтобы на ней остались два никелевых язычка. Забегая вперед скажем, что обычно при переделке новую упаковку батареек сваривают между собой контактной сваркой на манер заводских.

Это классное решение, но не каждый захочет и сдюжит собирать сварочную установку. Поэтому оставляйте длину полосок такой, чтобы к ней можно было закрепить провода двумя небольшими болтиками, а остальные элементы будут соединяться пайкой.

В любой удобной части корпуса нужно также проделать отверстие под балансировочный разъём JST-XH. С наружной стороны шилом размечаем прямоугольник высотой 6 мм и шириной 15 мм для напряжения аккумулятора 12 В или 20 мм для напряжения 18 В. Разъём вставляйте в проделанное отверстие и укрепите термоклеем или эпоксидкой.

Самый простой вариант – использовать автомобильный аккумулятор

Легче всего сделать сварочный аппарат из автомобильного аккумулятора. Для этого можно использовать:

Сварочную головку можно сделать по любой схеме, приведенной выше, или сделать такую как показано на рисунке.

Концы многожильного провода одним концом, при помощи зажимов, крепятся к аккумулятору, а другим к сварочной головке. Теперь можно положить металлическую полосу на аккумулятор 18650 и варить.

При использовании аккумулятора на электродах постоянно присутствует напряжение, поэтому нужно быть внимательным и не допускать замыкания электродов через посторонние предметы.

Предлагаем посмотреть подробное видео о создании этой самоделки.

Самый простой пример устройства

Самым простым прибором, работающим от батарейки, является обыкновенный электромагнит. На его примере и будем проверять работоспособность нашей ученической пайки. Берем обыкновенный гвоздь, например сотку, наматываем на него медный провод плотными рядами. Изолируем витки сверху изолентой. Электромагнит готов. Теперь остается лишь запитать устройство от батарейки.

Конечно, можно просто прижать по проводку с каждого конца батарейки, и устройство уже начнет работать. Но пользоваться им неудобно. Поэтому лучше всего обеспечить постоянный контакт проводов с источником питания. Это можно осуществить, добавив в сеть обыкновенный выключатель (тумблер) и припаяв провода к полюсам батареи напрямую.

Устройство станет более надежным, им будет удобнее пользоваться, а в случае ненадобности его всегда можно выключить, разомкнув цепь при помощи выключателя, чтобы не садилась батарея. Но как припаять провода к батарейке, чтобы они не отвалились через пять минут использования устройства?

Схема соединения аккумуляторов

Чтобы получить заветные 12 или 18 В, элементы нужно соединять последовательно. Всё, никаких хитростей, только соблюдайте полярность. Минус каждой батареи соединяется с плюсом следующей, крайние два провода подключаются к контактной колодке.

Если удваиваете ёмкость, последовательно соединяются не отдельные батарейки, а сборки из 2-х элементов. В каждой сборке положительный контакт соединён с положительным соседа, аналогично дело обстоит с отрицательными.

Чтобы в итоге перемычки между аккумуляторами не сплелись в невнятную паутину, продумайте схему соединения заранее. Удобнее всего спаивать батареи, когда они уже смотаны в тугую пачку, длину перемычек выбирайте минимальную.

Для пайки контакты каждого аккумулятора следует хорошо залудить. Сперва зачистите их надфилем или мелкой шкуркой, сняв верхний никелевый слой. Как флюс используйте ортофосфорную кислоту, припой самый обычный — ПОС-61 с канифолью. Паяльник должен быть мощным, 60 ВТ, не менее.

Также предварительно залудите перемычки из многопроволочной жилы в 2,5 мм2 и дополните их балансировочными проводами так, чтобы по одному проводку приходилось на каждый узел между параллельно соединёнными аккумуляторами или группами. Длина проводов — чтобы доставали до балансировочного разъёма в корпусе, сечение около 0,5 мм2.

При пайке первой разогревается залуженная жила перемычки, затем она подносится к контакту батарейки, пока на нём не расплавится припой. Во время остывания можно придавливать место спайки деревянной щепкой. И не жалейте олова — соединение должно быть очень надёжным.

Если вы попытаетесь подпаять крайние провода аккумуляторной батареи к никелевым контактам колодки, вы, скорее всего, её безнадёжно испортите, перегрев пластик. Гораздо лучше просверлить по два отверстия диаметром 3–4 мм и притянуть жилы к пластинкам парой небольших винтов. Здесь удобно использовать планочки с двойными отверстиями, которые массово выковыривались из старых советских вилок.

Вместе с крайними жилами связки аккумуляторов прикрутите ещё пару балансировочных проводов. Получившийся в итоге балансировочный шлейф нужно припаивать в определённом порядке. Из даташита на разъём определите его контакт, пронумерованный единицей, и припаяйте к нему провод от положительной клеммы.

Точечная сварка из конденсаторов

Простой аппарат контактной сварки для аккумуляторов 18650 можно собрать за час. Для этого нам понадобится:

• трансформатор, напряжение на выходе вторичной обмотки которого находится в диапазоне от 15 до 25 В;
• 4 конденсатора на 2200 мкФ рассчитанные на 35 В;
• кнопка;
• соединительные провода;
• толстая медная проволока для электродов;
• 4 диода для сборки выпрямителя или диодный мост.

Аппарат для точечной сварки будем собирать по следующей схеме:

Чтобы начать работать с данным устройством, нажимаем на кнопку. Когда конденсаторы зарядятся отпускаем кнопку. После этого кладем полосу на аккумулятор и прижимаем их сварочной вилкой. При этом произойдет короткое замыкание, между контактами пойдет большой ток и металлы приварятся друг к другу.

Пошаговая инструкция как собрать этот прибор:

• припаиваем конденсаторы параллельно друг к другу;

• к двум медным проводам припаиваем провода, идущие от конденсаторов;

• на провода надеваем пластмассовую заглушку и приклеиваем ее, чтобы провода не болтались;

• устанавливаем пластиковую трубку и сажаем ее на клей.

Чтобы сделать сварочный аппарат большей мощности, нужно увеличить суммарную емкость конденсаторов.

Чем и как заряжать

Особенность зарядки связки из Li-ion аккумуляторов в том, что заряжать их нужно строго равномерно. Иначе один из элементов теряет в глубине зарядки и по причине малого напряжения начинает просаживать остальные, разряжаясь ещё сильнее. В литиевых шуруповёртных аккумуляторах, как и в батареях ноутбука, предусмотрены специальные контроллеры заряда.

Поэтому самым важным и затратным вашим приобретением станет универсальное зарядное устройство. Лучше всего, если это будет что-то из линейки SkyRC — эти приборы уже неоднократно доказали, что стоят потраченных денег. Можно взять китайскую подделку на 300–600 рублей дешевле, но обязательно с функцией зарядки Li-ion батарей с несколькими элементами.

Не сокрушайтесь насчёт высокой стоимости: такая штука должна быть в арсенале каждого самоделкина, она поможет восстановить и правильно заряжать старые убитые аккумуляторы, в том числе и кислотно-свинцовые, и недавно изъятые из аккумуляторного блока Ni-Cd банки.

Для зарядки переделанного аккумулятора нужно переделать штатное зарядное устройство. Задача простая — подпаять к основным клеммам два зарядных провода, соблюдая полярность. Балансировочные разъёмы соединяются проводом «папа-папа», устройство устанавливается в нужный режим и проводится полностью автоматический процесс зарядки.

Чем опасна пайка для литиевых банок

Паять литий-ионные аккумуляторы не рекомендуется, так как при пайке банка может перегреться. Из-за этого АКБ теряет емкость и может выйти из строя. Кроме того в элементах 18650, под положительным выводом, устанавливается предохранительный клапан. Он изготавливается из пластмассы и его максимально допустимая температура равна 120 градусов.

Если другого выхода нет, то можно попробовать паять. При этом важно выполнить следующие условия:

• быть очень осторожным, уметь хорошо и быстро паять;
• использовать паяльник большой мощности, не менее 80 Вт;
• применять легкоплавкий припой;
• нельзя касаться аккумулятора дольше пары секунд.

Как подключиться к выводам аккумулятора без пайки

Есть у меня несколько аккумуляторов разных размеров и типов (но все цилиндрические, т.е. АА, ААА, 18650).

И решил я померить их емкость. Существуют разные способы это сделать, можно купить специальную электронную нагрузку, либо воспользоваться какой-нибудь умной зарядкой с функцией разряда аккумулятора и измерения его емкости, например Imax B6. У меня есть и то, и другое 🙂 Решил использовать Imax.

Она в основном предназначена для авиалюбителей и авиамоделистов, может заряжать и балансировать многоячеечные li-po аккумуляторы, которые используются на Р/У моделях (вертолеты, самолеты, мультикоптеры). Когда-то я ей заряжал свои аккумуляторы для вертолетов Blade mcpx v2, mcpx BL и Align T-rex 150 (кстати, обязательно посмотрите, как они летают, это просто офигенно!), но их постоянно нужно чинить (любая ошибка — и вертолет летит в землю и требует дорогостоящего ремонта), а т.к. денег сейчас у меня нет, я это дело забросил.

Но встала проблема в том, как подключиться к аккумуляторам. У зарядки на выходе только разъём banana. Каждый раз припаиваться к контактам напрямую нехорошо — это долго, неудобно и испортит контакты. Думал придумать какую-нибудь пружинящую конструкцию, которая используется в универсальных зарядках, но не нашел подходящей пружины и материалов. Зато вспомнил, что у меня есть магнитики!

Можно подпаяться к магнитам, а магниты подцепить к выводам аккумуляторов, соблюдая полярность. Так я и сделал.PS: можно и не паять, смотри лайфхак в комменте

Для того, чтобы подпаяться к магнитам, нам потребуется паяльник, провода, припой, флюс. Я использую флюс nc-559 в обычном медицинском шприце на 2 мл, но со специальной толстой иголкой, т.к. обычная аптечная слишком тонкая, надо слишком сильно жать на шприц, чтобы выдавить флюс, да и после прекращения нажатия он еще продолжает сам выдавливаться.

Флюс нужен для того, чтобы удалить оксидную пленку, чтобы припой смачивал паяемую поверхность. Но материал оказался не очень легким для пайки, поэтому пришлось использовать очень мощный флюс для пайки алюминия. Это самый активный флюс, который мне встречался.

Нанес этот флюс и всё прекрасно запаялось.Внимание! Паять нужно быстро и на максимальной температуре (так быстрее произойдет локальный нагрев участка и магнит меньше нагреется в целом), так как при перегреве магнит теряет свои свойства. Спасибокомментаторам

На минусовом магните необходимо дополнительно сделать по центру пимпочку из припоя, чтобы был хороший контакт с утопленной минусовой пластиной аккумулятора, потом прижать её чем-нибудь плоским и твердым, чтобы пимпочка стала плоской (на фото до прижатия)

Вот так выглядит готовая конструкция:

(на фото число 00013 справа внизу на дисплее зарядки обозначает 13 мАч — сколько сейчас залилось/вылилось емкости аккумулятора. Реальная емкость будет показана после полного разряда)

Осталось только запустить несколько циклов зарядки-разрядки (чтобы освежить и убрать эффект памяти на ni-mh аккумуляторе, который долго лежал без работы у меня в коробке. С li-ion, li-fe и li-po такого делать не надо, у них нет эффекта памяти) и можно измерять емкость.

Источник

Заключение

Из двух вариантов — канифоль или флюс — лучше выбрать именно флюс. Он обеспечит пайке большую долговечность и надежность. Такая пайка не отвалится даже в случае, если прибором будут пользоваться очень часто. Единственный нюанс — пары кислоты, выделяющиеся при пайке, очень вредны, поэтому вдыхать их не рекомендуется, а после процедуры следует тщательно вымыть руки.

При работе с мобильными бытовыми устройствами или специальным инструментом со встроенным источником питания нередко возникает потребность в том, чтобы припаять провод к батарейке.

Перед тем как приступать к этой, кажущейся простой процедуре, следует тщательно подготовиться, что гарантирует получение по окончании работ надёжного и качественного соединения.

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.

Итак, подведём итоги.

Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч. Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.

Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.

В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.

Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.

Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания. В таком случае автономное время работы Вашего прибора возрастёт.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих »Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать: