Адаптер для аккумулятора шуруповерта: соединяем несовместимые бренды (Makita, Dewalt, Milwaukee)
Наверняка многие сталкивались с тем, что аккумуляторы одного бренда не подходят к электроинструменту другого бренда. Хотя напряжение питания и общие характеристики совпадают, многие производители защищают свою собственность и реализуют защиту в виде несовместимых площадок для подключения, особых салазок и замков, а также из-за различного расположения питающих контактов. Так вот, на примере инструмента Makita я покажу, как можно использовать аккумуляторы от Dewalt и Milwaukee.
Сама идея использовать старые аккумуляторы под новые «тушки» инструмента не новая. Да и самодельные (и восстановленные) аккумуляторы в ходу у энтузиастов. Я не редко вижу случаи покупок электроинструмента по акциям в комплектации «без аккумулятора», т.н. «тушка», для которых потом приходится приобретать дорогостоящие оригинальные аккумуляторы либо искать какой-либо другой выход. Не так давно у меня была статья про доступные адаптеры и конвертеры для батарей электроинструмента, я решил, что будет удобно наглядно продемонстрировать работу подобного адаптера на примере Makita DM18M, внешний вид которого представлен на фотографии ниже.
Подобные конвертеры пользуются популярностью по нескольким причинам. Во-первых, это наличие в доступе старого инструмента для Ni-CD, Ni-Mh моделей. Как правило, подобного инструмента много, он свое уже отработал и взять подобный набор можно за смешные деньги. А вот аккумуляторы, отработавшие по несколько лет, как правило, приходят в совершенную негодность. Восстановление батарей достаточно затратно, обычно прибегают к установке во внутрь корпуса BMS-контроллера и литиевых ячеек типа 18650 или 21700. Подобный ход обычно приветствуется у самодельщиков и диайвайщиков. А во-вторых, появилось большое разнообразие аккумуляторного инструмента от брендов первого эшелона: Makita, Bosch, Ryobi, Dewolt, Milwaukee. И весь этот зоопарк нужно как то состыковывать. А, учитывая, что есть и неоригинальный инструмент под батареи перечисленных брендов, то задача усложняется. Конкретные недорогие варианты совместимого инструмента в статье: «Как выбирать инструмент на Aliexpress: на что нужно обратить внимание в первую очередь ».
Данный адаптер DM18M копирует стыковочную часть батареи Makita 18V и имеет аналогичные салазки и контактную группу. Для извлечения из корпуса инструмента служит большая кнопка, как и у оригинальной батареи.
В комплекте есть простая, но наглядная инструкция по использованию адаптера.
Компоновка напоминает батарею, вернее, верхняя часть под инструмент Макита (или совместимый), а нижняя часть допускает подключение аккумуляторов от Dewalt или Milwaukee.
Присутствует наклейка с маркировкой DM18M (Makita), а также с указанием максимального (20В) и рабочего напряжения (18В). С обратной стороны расположена силовая контактная группа («плюс» и «минус»).
Из особенностей выделю наличие USB-адаптера для питания гаджетов. То есть вы всегда сможете зарядить свой смартфон при необходимости от аккумулятора с установленным адаптером.
Размеры условные — длина 100 мм (примерно), высота 4 см с учетом замка. В сборе этот адаптер чуть увеличивает габарит аккумулятора, но не сильно. Работать с таким адаптером можно.
Адаптер практически не добавляет лишний вес инструменту.
Для оценки «внутренностей» предлагаю разборку этого адаптера.
Внутри небольшая плата с DC-DC преобразователем (маломощным,
0.5А) для USB выхода, а на контактную группу проброшены провода (плюс «красный» и минус «черный»). Клеммы для подключения контактов инструмента сделаны в виде пружинок, аналогично оригинальным батареям.
Кнопка сброса адаптера подпружинена, отстыковывается легко, как и родной аккумулятор Макиты.
Вот так выглядит связка адаптер DM18M плюс аккумулятор вместе. Обратите внимание, незначительно увеличился габаритный размер по высоте (примерно на 2 см).
Подключал в итоге к неплохой ударной дрели, купленной на Али за скромные $40 (подробный обзор дрели).
Адаптер садится на инструмент до щелчка, без замечаний. На аккумуляторе держится сносно (есть небольшой люфт). Масса в сборке практически такая же, как и без адаптера (аккумулятор тяжелый, дрель тяжелая, адаптер легкий, менее 80 г).
Все работает отлично))))
Для примера — аккумулятор Makita 18V (слева) и адаптер DM18M рядом (справа). Как видно, контактная группа батареи организована сходным образом.
Контактная группа УШМ (справа) и адаптер DM18M (слева).
Таким образом, от одного аккумулятора можно запитать и использовать целый «зоопарк» инструментов.
При использовании адаптера необходимо помнить и учитывать два важных момента. Адаптер не позволяет контролировать заряд батареи и не выполняет функций защиты (нет отсечки по току, по перегрузке, по температуре и т.п.). Можно вполне высадить батарею «в ноль». А также не стоит устанавливать этот адаптер на силовую аккумуляторную технику типа больших УШМ, циркулярных пил, которые требуют от аккумулятора повышенной токоотдачи и могут вызывать перегрев контактной группы. Силовой инструмент рассчитан на работу с оригинальными аккумуляторами (типа 9.0Ач, 12.0 Ач). А вот этот адаптер подойдет для использования с шуруповертами и подобными инструментами. В том числе в связке с неоригинальными батареями и неоригинальными инструментами. Вполне себе экономия.
Источник
Адаптер питания для паяльника TS100 под аккумулятор Makita + защита от разряда для аккумуляторов Makita
В данной статье две работы одного мастера объединены в одну. В одной статье рассказывается об изготовлении адаптера для паяльника, во-второй о защите аккумулятора Makita от разрядки. Работы пересекаются, поэтому были объединены в одну.
Паяльник TS100 очень удобный инструмент, в том числе своей мобильностью и гибкими требованиями к источнику питания.
В комплекте с паяльником есть сетевой адаптер питания, но его можно запитать от различных источников.
Вместо того, чтобы носить с собой большой блок питания для TS100, мастер решил сделать несколько небольших легковесных адаптеров, чтобы его можно было использовать паяльник с любым источником питания, который у него есть: адаптер постоянного тока, лабораторный блок питания и аккумулятором для дрона ( XT60 3S +)
Помимо этих источников питания у него есть несколько аккумуляторов Makita большой емкости, и он решил сделать простой адаптер XT60, который может взаимодействовать с кабелем питания со штекером XT60 паяльника.
Эти батареи имеют некоторые особенности, которые делают их особенно подходящими для такого рода пользовательских применений:
Они имеют встроенную защиту от разрядки*, благодаря которой можно гарантировать, что аккумулятор не разрядиться до нуля.
Его относительно высокое напряжение и емкость.
Дополнительные функции защиты.
Встроенный индикатор уровня заряда аккумулятора
*Сами батареи Makita не отключают питание при разряде, и эта опция является пользовательской. Подробнее о защите аккумулятора можно ознакомиться в последнем шаге данной статьи.
При изготовлении адаптера необходимы следующие
Шаг первый: разработка модели
Прежде чем приступить к моделированию адаптера, нужно определить требования / цели проекта.
Требования к дизайну:
Совместимость с Makita 644808 8
Выход на штекер XT60
Адаптер должен быть как можно компактней
Детали должны быть распечатаны на 3D-принтере
Легкая сборка
Мастер использовал Fusion 360 для моделирования и начал с изготовления части 644808 8. По сути эта деталь должна устанавливаться в аккумулятор и в нее уже должен устанавливаться штекер XT60.
Также есть еще один разъем -643852 2 (желтый). Он немного отличается от черного разъема и сделан под модель Makita 643852 2.
Он спроектировал базу адаптера так, чтобы ее можно было легко адаптировать к проекту без необходимости сильного изменения.
Для установки крышки мастер спроектировал две взаимозаменяемые версии: в одной используется гайка, добавляемая во время печати, а в другой — резьбовые вставки.
Версия, которую он использовал в данном проекте была с гайкой.
Чтобы клеммный соединитель был надежно закреплен в адаптере, он разработал небольшой зажим для клемм, который удерживает клеммный разъем на месте после того, как детали будут скреплены винтами.
Изначально, до того, как он узнал, что батареи Makita сами по себе не отключают питание при разряде, он сделал крышку адаптера, которая была меньше. Хотя она и включена в файлы для печати, но мастер не рекомендует ее использовать.
Крышка адаптера имеет три ключевые особенности:
В ней должно быть отверстие, куда можно было бы вставить штекер XT60.
Достаточно места для установки деталей.
Четыре отверстия для винтов, которые совпадают с гайками / вставками в базовом адаптере.
Шаг вторая: 3D-печать
После проектирования нужно напечатать детали. Все файлы для печати корпуса можно скачать здесь .
Основание адаптера и фиксатор разъема он напечатал черным PETG, а крышку адаптера — оранжевым PETG.
В зависимости от использования, полевой МОП-транзистор может сильно нагреваться. Поэтому он бы порекомендовал печатать детали из чего-то более термостойкого, чем PLA, по крайней мере, из PETG, а еще лучше из ASA или ABS, поскольку в модели нет вентиляционных отверстий для охлаждения.
Основание адаптера должно быть напечатано с опорами.
При печати крышки адаптера необходимо приостановить печать примерно на 5,2 мм, чтобы добавить стопорные гайки.
Шаг третий: сборка
После печати моно приступить к сборке. Начал он с добавления всех обжимных разъемов к проводам и предварительно припаял черный и желтый провод к полевому МОП-транзистору, а красный и черный провод — к штекеру XT60.
Провода, которые он использовал, были взяты из старого блока питания ATX. Затем собрал схему защиты от разряда (см.следующий шаг).
Убедившись, что схема защиты работает должным образом, он приклеил штекер XT60 с помощью двухкомпонентной эпоксидной смолы.
После высыхания клея оставалось только установить остальные компоненты.
Начиная с полевого МОП-транзистора, изолятора, силиконовой прокладки, радиатора, все они зафиксированы винтом M3 и квадратной гайкой M3, вставленной в монтажную стойку крышки адаптера.
Теперь можно собрать сам адаптер.
Первым шагом было подключение обжимных разъемов. Перед их подключением важно, чтобы фиксатор клемм был надет на провода в правильной ориентации.
Последний шаг- прикрутить четыре винта M4 в крышке адаптера.
Начал он с того, что связался с местным представителем Makita и уточнил, можно ли получить некоторую информацию о том, как работает функция сверхразряда. Однако, к сожалению, ответ был отрицательным. Единственное, что он смог подтвердить, это то, что батареи действительно не отключают питание сами по себе, а только в сочетании с инструментами, отмеченными звездочкой.
Поразмыслив, он понял, что нужно сосредоточиться на третьем контакте разъема батареи, поскольку это единственное различие между старыми инструментами и батареями (теми, которые без звезды и защиты, у старых всего 2 контакта).
Тогда он обследовал сломанную дрель этой фирмы и выяснил, что в дрели используется простой N-канальный полевой МОП-транзистор, который позволяет пропускать ток, пока на его выводе источника находится высокое напряжение, и отключать мощность, когда оно падает. Это должно означать, что на третьем контакте батареи должно быть высокое напряжение до тех пор, пока она не разрядится, а затем будет 0 В.
Чтобы убедиться в этом, он подключил мультиметр к батареям и начал проводить измерения. Как только уровень напряжения положительного вывода достигает 12 В, напряжение на третьем выводе падает до 0 В.
19 В и >12 В, представляющее собой полностью заряженный и полностью разряженный аккумулятор и, конечно же, 0 В, когда срабатывает защита.
Таким образом, основываясь на открытии, что Makita использует МОП-транзистор для отключения питания после разряда, оставался только один важный вопрос, на который нужно было ответить. Должен ли он отключать положительную (высокую) сторону или отрицательную (низкую) стороны?
Ответ зависит от того, что делается. Если запитываеться лампа, которая использует батареи Makita, то лучше отключать минус, просто потому, что это более эффективно, дешевле и проще. Но в данном проекте питается более сложная электроника, и лучше использовать для отключения плюс, так как электроника любит быть заземленной.
В итоге он разработал три схемы для защиты от разряда.
Он выбрал разные полевые МОП-транзисторы в зависимости от потребностей и того, что было под рукой. Нужно убедиться, что транзистор способен работать в диапазоне 12–19 В сигнального контакта.
Схема переключения низкой стороны, которую он нашел в дрели Makita, настолько проста, насколько это возможно. В дрели используется полевой МОП-транзистор IRFP3006 N с сигналом батареи, подключенным непосредственно к его затвору, а его отрицательный полюс подключен к истоку полевого МОП-транзистора, а сток подключен к отрицательной части нагрузки.
Это работает, потому что, сигнальный контакт от батареи Makita всегда либо 0 В, либо 12 + В.
Следующая схема аналогична переключению Makita, но есть три отличия:
Мастер добавил резистор 100 Ом последовательно между сигналом и затвором, чтобы защитить полевой МОП-транзистор от потенциального скачка напряжения.
Он добавил понижающий резистор на 10 кОм, хотя технически он может не понадобиться, так как аккумулятор может уже иметь его на сигнальном контакте.
Он заменил MOSFET на другой N-канальный MOSFET, IRLB8721, просто для демонстрации того, что можно использовать другой транзистор.
Третья схема отключает питание на положительной стороне.
Поскольку схема ограничена положительным сигналом запуска от батареи, это означает, что нельзя просто заменить полевой МОП-транзистор с N каналом на полевой МОП-транзистор с P-каналом.
Вместо этого потребуется использовать полевой МОП-транзистор с N-каналом (2N7000) для запуска полевого МОП-транзистора с каналом P (IRF5305), добавив резисторы 100 Ом (R1 и R2) на затворах, а также подтягивающий резистор 10 кОм (R3) и понижающие резисторы на 10 кОм (R4).
Эта схема в основном инвертирует сигнальный вывод, чтобы он мог запускать полевой МОП-транзистор P-канала. Однако это также означает, что схема всегда потребляет небольшое количество энергии, поэтому следует отключать аккумулятор, когда он не используется.
Теперь нужно просто собрать схему.
Для реализации переключения высокой стороны он начал с создания прототипа схемы на макете.
Это позволило мне протестировать схему и убедиться, что она работает.
Дальше он смонтировал схему на плате и добавил радиатор к полевому МОП-транзистору. Затем установил схему в адаптер для батареи и протестировал ее. Результаты тестов показали, что аккумулятор отключается примерно на 12 В, что означает, что защита сработала.
Если использовать отключение по минусу, то нужно просто подключить полевой МОП-транзистор IRFP3006 N с каналом N к разъему батареи, и все.
Источник