Преобразование Ni-MH в литий-ионный пылесос: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Всем привет, В этом руководстве мы переведем мой ручной пылесос с никель-металлгидридных аккумуляторов на литий-ионные.

Этому пылесосу почти 10 лет, но за последние 2 года он почти не использовался, так как у него возникла проблема с его батареями. Всякий раз, когда мы снимали его с зарядного устройства, чтобы использовать, мощность вакуума почти мгновенно падала, как если бы он не заряжался.

Затем вакуум будет продолжать работать в течение некоторого времени, но не с необходимой мощностью, поэтому он некоторое время хранился в хранилище, собирая пыль на нем, а не внутри него.

Запасы

Модуль TC4056A -

Сильноточные модули -

Аккумуляторы 18650 -

Комплект для пайки -

Проволока для припоя -

Ножницы для проводов -

Набор отверток -

Прецизионные отвертки -

Изолента -

Электрический провод -

Шаг 1. Удалите старые никель-металлогидридные батареи

На задней стороне пылесоса есть порт доступа, который после удаления мы можем получить доступ к батареям. Его пакет состоит из 3-х никель-металлгидридных элементов, соединенных последовательно, чтобы обеспечить напряжение 4,5 В при полной зарядке. После истощения этот аккумулятор упадет примерно до 3 В, что делает его идеальным кандидатом для переключения на литиевые элементы.

Я использовал свой мультиметр, чтобы проверить старый пакет, когда он был извлечен из пылесоса, и он измерил 3,8 В на трех ячейках, но как только я начал измерять каждую ячейку индивидуально, я заметил, что одна из них была на 0,6 В, что ниже напряжение должно когда-либо быть.

Если вы находитесь в подобной ситуации и не хотите преобразовывать его в литий, вы можете заменить дефектный элемент и отремонтировать устройство.

Диапазон напряжения для литиевого элемента составляет от 4,2 до 2,8 В, что хорошо вписывается в диапазон, в котором пылесос уже работает, поэтому решение было принято.

Шаг 2: утилизируйте или подготовьте новые литий-ионные батареи

Вы определенно можете купить и использовать новые литий-ионные элементы, но у меня была эта батарея для ноутбука, которую я не использовал, поэтому я решил спасти некоторые из элементов внутри, чтобы дать им вторую жизнь.

Батарейный отсек состоит из двух половинок, которые смещают отдельные аккумуляторные элементы, и их удаление является довольно сложной задачей. Я начал с того, что приподнял корпус с одной стороны отверткой с плоской головкой и начал работать вокруг.

Вся упаковка склеена, так что будьте осторожны с отверткой, так как в один момент по неосторожности мне удалось ударить руку, когда отвертка проткнула внешний корпус.

После того, как корпус раскрылся, я использовал отвертку, чтобы отделить ячейки от другой половины, а затем с помощью ножниц для проводов вырезал плату управления, которая мне не понадобится, а также разделил три пары, которые были параллельны.

На этом этапе крайне важно, чтобы каждая из пар ячеек была проверена на наличие напряжения, так как любые пары с напряжением ниже 2,5 В не должны использоваться, поскольку они могли быть необратимо повреждены. У меня была одна такая пара, поэтому я взял одну из хороших и начал готовить ее для использования в пылесосе.

Шаг 3: Подготовьте цепь зарядки

Чтобы убедиться, что аккумуляторы не перезаряжены, я использовал один модуль TC4056A. Этот модуль получает на входе 5 В, а затем заряжает литиевые элементы до 4,2 В, что является их максимально допустимым напряжением. Что-нибудь сверх этого, и вы рискуете повредить клетки и вызвать пожар.

Как вы увидите позже, это не совсем правильный выбор, но это был единственный, который у меня был. Я добавил дополнительную ссылку в раздел расходных материалов на другой модуль, предназначенный для более высокого выходного тока.

Сначала я добавил немного припоя на все контактные площадки модуля, добавил два провода на контактные площадки и закрепил их на ячейках горячим клеем. Затем я добавил два более толстых провода от клемм аккумулятора к аккумуляторным площадкам на модуле, соблюдая полярность, указанную на маркировке.

Шаг 4. Проверьте процесс зарядки

Теперь аккумулятор был готов к зарядке, поэтому я приступил к тестированию зарядки с помощью оригинального зарядного устройства от пылесоса, которое, к счастью, выдает 5 В. Выходной ток этого адаптера действительно низкий - 120 мА, поэтому зарядка займет некоторое время, но, с другой стороны, это намного безопаснее, так как батареи никогда не будут слишком горячими. Пылесос используется не очень часто и его можно легко зарядить на ночь.

Чтобы определить полярность, я подключил зарядное устройство к сетевой розетке и с помощью мультиметра проверил напряжение на контактах, выступающих из зарядной деки. Поскольку это трансформаторный источник питания, вы можете видеть, что при измерении напряжение немного выше 5 В, но это только потому, что на выходе нет нагрузки.

При таком измерении напряжения, если вы получаете положительное значение, клемма, к которой вы прикасаетесь красным щупом на мультиметре, является положительным контактом. В моем случае напряжение было отрицательным, поэтому щупы были перевернуты. В этом случае при отрицательном показании напряжения черный зонд является положительной клеммой.

Определив клемму, я использовал два провода с зажимами «крокодил», чтобы прикрепить аккумулятор к зарядному устройству и оставить его заряжаться. Во время зарядки модуль имеет красный светодиод, который загорается, а когда аккумулятор полностью заряжен, он гаснет и загорается синий светодиод.

Шаг 5: разорвите внутренние соединения

В исходной конфигурации у никель-металлгидридных аккумуляторов клеммы зарядки напрямую соединены с аккумулятором. Поскольку нам нужно добавить схему защиты между ними с новым блоком, я открыл корпус пылесоса и снял весь блок двигателя и батарей.

На его задней стороне мы видим, что одна сторона подключения выполнена через диод для защиты от обратной полярности, а другая припаяна непосредственно между клеммой зарядки и переключателем.

Быстро очистив его от скопившейся на нем пыли, я с помощью паяльника удалил диод, который сломал одно из соединений. Используя более толстый провод, я припаял один его конец к клемме двигателя, а затем попытался сломать паяное соединение на другой клемме.

Так как там было много припоя и казалось, что за ним есть дополнительный металл, чтобы поддерживать его, я использовал ножницы, чтобы отрезать небольшой участок от этого моста и разорвать второе соединение с клемм.

Затем второй провод был припаян к клемме переключателя, и теперь обе клеммы остались свободными, и два провода вышли из внутренних соединений.

Шаг 6. Подключите новый аккумулятор и зарядное устройство

Чтобы быть уверенным в полярности клемм, я поместил всю сборку на клеммы зарядного устройства, при подключении к розетке, и снова замерил напряжение. Я использовал красный маркер, чтобы отметить знак плюса как на внутренней клемме в сборке, так и на внешней стороне клеммы зарядного устройства.

Затем я добавил немного припоя к клеммам сборки и припаял оба входных провода модуля к клеммам в соответствии с отмеченной полярностью.

Чтобы предотвратить любые нежелательные короткие замыкания, я использовал изоленту, чтобы изолировать клеммы аккумулятора внутри их слота, а затем вставил новый блок. К счастью для меня, расстояние было идеальным, и новый блок поместился внутрь без каких-либо изменений в гнезде.

В качестве последнего шага я отрезал провода, идущие от двигателя, до нужной длины и припаял их к выходным контактным площадкам на модуле. Когда все было подключено, я нажал на переключатель, чтобы проверить это, и двигатель действительно начал двигаться, но сразу остановился. Я не был уверен, в чем проблема, но предположил, что, возможно, батареи были недостаточно заряжены и модуль не включается, поэтому я приступил к установке всей сборки обратно в корпус.

Шаг 7: снова собрать

Установка была довольно простой, так как внутри было достаточно места для всех новых проводов. Самая сложная часть заключалась в выравнивании переключателя сверху, и после этого я вернул три винта, чтобы закрепить корпус как одно целое.

Чтобы понять, почему пылесос не работает, я использовал зажимы из крокодиловой кожи, чтобы подключить его к зарядному устройству, и, к моему удивлению, индикатор зарядки не загорелся. Думая, что что-то могло отключиться во время сборки, я измерил все соединения и напряжения на модуле зарядного устройства только для того, чтобы понять, что мне удалось его поджарить.

Согласно спецификациям, модуль способен заряжать батареи током до 1 А, но мне никогда не приходило в голову, что этот 1 А также является пределом, который он может обеспечить на выходе! Когда я ранее включал пылесос, двигатель должен был тянуть намного больше, чем 1А, разрушая модуль в процессе.

Шаг 8: замените модуль и проводку (необязательно)

Усвоив урок, я заменил модуль, и, поскольку у меня не было другого модуля, который мог бы выдерживать больший ток, я припаял выходные провода непосредственно к проводам батареи. Таким образом, выходной ток не проходит через модуль и не может его повредить, но также, таким образом, мы теряем защиту от чрезмерного разряда, которую обеспечивает модуль.

В этой конфигурации модуль будет отвечать только за зарядку аккумуляторов и следить за тем, чтобы они не перезаряжались и за чрезмерную разрядку, я попытаюсь пока вручную контролировать это, прислушиваясь к скорости двигателя. Когда я слышу, что двигатель начинает работать медленнее, чем обычно, он помещается в зарядное устройство.

Это не идеально, но я не думаю, что это будет проблемой, поскольку очиститель используется только относительно короткими сериями, а не постоянно в течение длительного времени. После каждых нескольких использований мы можем положить его обратно в зарядное устройство, чтобы зарядить его, и никогда не запускать его до опасно низкого напряжения батареи. Если я увижу это как проблему в будущем, я могу добавить отдельную схему мониторинга батареи и снять об этом видео.

Шаг 9: Наслаждайтесь

Итак, теперь, когда все работает, я обрезал две пластиковые детали, которые выдвигали оригинальный аккумулятор из крышки, и закрыл все это. После того, как фильтр был поставлен на место и передняя часть снова надета, у меня снова был рабочий ручной пылесос.

Я надеюсь, что это руководство было для вас познавательным и что вам удалось чему-то научиться. Если это правда, то проверьте другие мои инструкции, подпишитесь на мой канал YouTube, и я увижу вас всех в следующий раз.

Ура и спасибо за чтение!