Продление жизни аккумуляторам электроинструмента — часть 2

Мда. С момента написания первой части ^[1] прошло уже 4 года.
Время летит…

Как ни странно, мой шуруповерт Stayer все еще жив, хотя и побывал в ремонте. Также живы и 4 из 5 аккумуляторов (один пошел на элементы для восстановления остальных).
Выведенные на корпус батарей разъемы позволяли дозаряжать проблемные ячейки и поддерживать батареи в годном состоянии. Но, боже, как это нудно!
В общем, когда меня окончательно достал этот процесс, я начал усиленно копать инет в поисках чипа, годного для балансировки аккумулятора на 15 Ni-Cd элементов.
И. Сюрприз! Я такого чипа просто не нашел. Ну, вот нету и всё тут. Для литиевых еще туда-сюда (и то на меньшее количество «банок») для никеля — глухо. Или я искать не умею, или производителям просто плевать на эту нишу.

Решение моей проблемы нашлось тут: Особенности зарядки последовательных аккумуляторов. (Балансиры) ^[2]. Это не оригинал, а «перепечатка» материала с другого сайта, но решение нашлось именно здесь, поэтому и привожу эту ссылку. Ссылка же на «оригинал» есть внутри.
Нас интересует схема приведенная на «Рис.11. Каскадирование микросхем перекачки заряда.».

Элегантное, неограниченное по количеству ячеек решение, использующее микросхему — изначально, вообще говоря, никакого отношения к балансировке не имеющую. Но как же изящно!
Честно скажу, сам бы до такого просто не додумался, хотя принцип работы крайне прост.

Все детали работы схемы вы найдете в приведенной выше статье ^[2], я же сосредоточусь на конкретной реализации.

Должен сказать, что хотя я и имею понимание в электронике, но профильного образования не имею (по образованию — я инженер конструктор, «Космические аппараты и разгонные блоки»).
И, так как постоянным конструированием электроники я не занимаюсь, то никакого софта для рисования схемы и подготовки печатной платы у меня на компе не оказалось. Так что первым шагом было найти такой софт.
Я остановился на DipTrace ^[3] потому что он:

1. Полнофункциональный и бесплатный до 300 точек (мне достаточно)
2. Имеет все нужные составляющие (редактор схем, трассировщик и даже 3D превью)
3. Умеет выгружать чертеж платы в формате, который требовался изготовителю п/п (да, я поленился возиться с ЛУТом и заказал изготовление платы, чуть больше об этом — далее)
4. Оказался достаточно прост

Отступление: сразу скажу, что мнения профессионалов о выбранных решениях/софте вполне себе приветствуются в комментах. А вот об ошибках / очепятках — прошу писать в личку.

Итак, выбрав софт и родив схематику и PCB ^[4] я озадачился изготовлением платы.
Заниматься ЛУТом для 14 чипов поверхностного монтажа с шагом 1,27мм мне было ну совсем влом, поэтому я решил раскошелиться на 1329.32р. заказав плату в Резоните ^[5]
К слову, большую часть этой суммы составляет т.н. «подготовка производства» и доставка. Сама плата стоит, по моему, в районе 150 рублей при заказе мелкой партии, нда.

В общем, 2 дня на изготовление и две недели (!!) почтой от Москвы до Калининграда и я являюсь счастливым обладателем двух плат.
К слову, и в заказе и по документам — должна быть одна, но пришло две. Не знаю, это ошибка или бонус. Отвлекать менеджера по этому поводу от работы счел бессмысленным.

А дальше… Дальше берем обычный 25Вт паяльник с раздвоенным жалом (позволяет прогревать один или несколько выводов в зависимости от наклона) и паяем… При хорошем зрении и твердой руке — никаких проблем.

Кстати, попутно выяснил, что:

1. Медицинский спирт для спиртоканифоли теперь в нашей родной стране фиг купишь! Его оборот нынче требует столько бумажек — что аптеки его просто не продают. Как хотите — так и выкручивайтесь.
2. Борный спир, даром что содержит 70% спирта, для спиртоканифоли нифига не годится...

Как писали еще в советское время в журнале Радио «правильно собранное устройство в наладке не нуждается».

Проверка же работоспособности очень проста. Подключаем заряженную ячейку к каждому каскаду по отдельности (выводы 6-8) и смотрим наличие минуса на выводе 5.

Так что теперь аккум ставится на зарядку с воткнутым в разъем балансером и балансируется в процессе зарядки.

Можно оставить подключенным и после, благо само устройство имеет очень высокий КПД и потребление сравнимое с током саморазряда Ni-cd (саморазряд за 5 дней без балансера с 20,0В до 19,41В, с подключенным балансером, те же 5 дней, разряд с 20,0В до 19,26В)

В общем, очень жаль, что я не нашел эту схему 4 года назад…

В завершение, скажу что еще можно улучшить и куда еще применить.

Что улучшить?
В случае интенсивной (профессиональной) эксплуатации батареи можно сделать отдельные ячейки балансера «навесным» монтажом или собрать на микро-платы и разместить внутри корпуса батареи в зазорах между элементами (они круглые и места под чип и конденсатор между ними достаточно).
Это избавит от необходимости муторно втыкать и разводить многоконтактный разъем и делать лишние дыры в корпусе. Но ускорит саморазряд. «В ноль» не высадит, впрочем, т.к. при падении напряжения где-то ниже 1В на ячейку балансировщик выключается. Да, в этом варианте берите конденсаторы покачественнее — т.к. вибрации, температура…
Другой минус — нужно делать отдельный комплект на каждый аккум. Не сказать, что детали очень дорогие — но и совсем не бесплатные…
Я, как видно из статьи, остановился на «внешнем» устройстве, подключаю при зарядке да и всё.

Куда еще применить?
У меня дома стоит МАП, к нему два свинцовых аккума по 110Ач, и проблема их балансировки стоит не менее остро. Но тут всё упирается в подключение к ячейкам. В отличие от «Настоящих Советских» свинцовых батарей, современные как-то не имеют промежуточных выводов, и ни разу не разборные, блин… Есть задумка использовать вот такие штуки ^[6] для «втыкания» в перемычки. Самая тут засада — герметизация. И устройчивость контактов / пружины к кислоте. К сожалению, тут только натурные испытания (покипятить в электролите...) а чертовы китайцы продают только сотнями. Жаба давит.
Так что, экспериментировать точно буду, но когда — не знаю. По результатам — допишу третью часть, я думаю.

В общем, надеюсь, желающие смогут легко повторить мой опыт и продлить жизнь своих девайсов. Удачи!

P.S. Вообще, у Резонита, при повторном заказе уже изготовленной ранее платы, не нужно повторно оплачивать эту самую «подготовку» (а это, вроде как, 940руб). Я полагаю, можно будет для желающих заказать мой, уже изготавливавшийся вариант платы (я сделаю заказа на ваш адрес, вы оплатите ЯД или как-то так). Обратите внимание, на моей плате есть место под лишний, 15-й корпус, это баг, который я оставил как фичу.

Автор: foxkeys

Источник ^[7]