Conversione da aspirapolvere da Ni-MH a Li-ion: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ciao a tutti, In questo Instructable, convertiremo il mio aspirapolvere portatile da batterie Ni-MH a batterie agli ioni di litio.

Questo aspirapolvere ha quasi 10 anni ma negli ultimi 2 anni non è stato quasi mai utilizzato poiché ha sviluppato un problema con le batterie. Ogni volta che lo toglievamo dal caricabatterie per usarlo, la potenza del vuoto scendeva quasi istantaneamente come se non fosse stato caricato.

L'aspirapolvere continuerà quindi a funzionare per un po' di tempo ma non con la potenza necessaria, quindi è stato tenuto in magazzino per un po' di tempo raccogliendo polvere su di esso anziché al suo interno.

Forniture

Modulo TC4056A -

Moduli ad alta corrente -

18650 batterie -

Kit di saldatura-https://s.click.aliexpress.com/e/_sMJKgd

Filo di saldatura -

Tagliafili -

Set di cacciaviti -

Cacciaviti di precisione -

Nastro isolante -

Cavo elettrico -

Passaggio 1: rimuovere le vecchie batterie Ni-MH

Sul retro dell'aspirapolvere, c'è una porta di accesso che una volta rimossa, possiamo accedere alle batterie. Il suo pacco è composto da 3 celle Ni-MH collegate in serie per fornire 4,5 V quando è completamente carico. Una volta scaricato, questo pacco scenderà a circa 3V, rendendolo un candidato perfetto per essere sostituito con celle al litio.

Ho usato il mio multimetro per controllare il vecchio pacco una volta che è uscito dall'aspirapolvere e ha misurato 3,8 V attraverso le tre celle, ma una volta che ho iniziato a misurare ciascuna cella individualmente, ho notato che una di esse era a 0,6 V, che è al di sotto del tensione dovrebbe mai essere.

Se ti trovi in una situazione simile e non vuoi convertire al litio, puoi sostituire la cella difettosa e far riparare il tuo apparecchio.

L'intervallo di tensione per una cella al litio va da 4,2 a 2,8 V che si adatta perfettamente all'intervallo in cui l'aspirapolvere già funziona, quindi la decisione è stata presa.

Passaggio 2: recuperare o preparare nuove batterie agli ioni di litio

Puoi sicuramente acquistare e utilizzare nuove celle agli ioni di litio, ma avevo questa batteria per laptop che non usavo, quindi ho deciso di salvare alcune delle celle all'interno per dare loro una seconda vita.

La custodia della batteria è composta da due metà che racchiudono le singole celle della batteria e rimuoverle è una vera sfida. Ho iniziato aprendo la custodia da un lato con un cacciavite a testa piatta e facendomi strada tutt'intorno.

L'intero pacco è incollato insieme quindi attenzione con il cacciavite perché in un momento di disattenzione sono riuscito a pugnalarmi la mano quando il cacciavite ha forato la cassa esterna.

Una volta spaccato il case ho usato il mio cacciavite per separare le celle dall'altra metà e poi con i tagliafili ho ritagliato la scheda di controllo che non mi serviva e separato anche le tre coppie che erano in parallelo.

A questo punto, è fondamentale che ciascuna delle coppie di celle sia controllata per la tensione su cui è accesa, poiché quelle inferiori a 2,5 V non dovrebbero essere utilizzate in quanto potrebbero essere state danneggiate in modo permanente. Ne avevo un paio così ne ho preso uno di quelli buoni e ho iniziato a prepararlo per andare nell'aspirapolvere.

Passaggio 3: preparare il circuito di ricarica

Per assicurarmi che le batterie non fossero sovraccaricate, ho utilizzato un modulo TC4056A. Questo modulo riceve 5 V in ingresso e quindi carica le celle al litio a 4,2 V che è la loro tensione massima consentita. Qualsiasi cosa oltre a questo rischi di danneggiare le celle e provocare un incendio.

Come vedrai più avanti, questa non è proprio la scelta giusta, ma era l'unica che avevo. Ho incluso un collegamento aggiuntivo nella sezione dei materiali di consumo a un altro modulo realizzato per un'uscita di corrente maggiore.

Ho prima aggiunto un po' di saldatura a tutti i pad del modulo, ho aggiunto due fili sui pad di input e l'ho fissato sulle celle con la colla a caldo. Ho quindi aggiunto due fili più spessi dai terminali della batteria ai pad della batteria sul modulo assicurandomi di mantenere la stessa polarità contrassegnata.

Passaggio 4: testare il processo di ricarica

Il pacco era ora pronto per essere caricato quindi ho provveduto a testare la ricarica con il caricatore originale dell'aspirapolvere che fortunatamente emette 5V. La corrente di uscita di questo adattatore è davvero bassa a 120 mA, quindi la ricarica richiederà un po' di tempo ma, d'altra parte, è molto più sicuro in questo modo poiché le batterie non si surriscaldano mai. Il pulitore non viene utilizzato molto spesso e può essere facilmente caricato durante la notte.

Per identificare la polarità, ho collegato il caricabatterie alla presa a muro e ho usato il mio multimetro per testare la tensione sui pin che sporgono dal caricatore. Poiché si tratta di un alimentatore basato su trasformatore, è possibile notare che la tensione è leggermente superiore a 5 V quando viene misurata, ma ciò è dovuto solo al fatto che non c'è carico sull'uscita.

Quando si misura una tensione come questa, se si ottiene una lettura positiva, il terminale che si tocca con la sonda rossa sul multimetro è la connessione positiva. Nel mio caso, la tensione era negativa, quindi avevo le sonde al contrario. In questo caso, con una lettura di tensione negativa, la sonda nera è il terminale positivo.

Con il terminale identificato, ho usato due fili con clip a coccodrillo per attaccare il pacco al caricabatterie e lasciarlo caricare. Durante la ricarica, il modulo ha un LED rosso che si accende e quando la batteria è completamente carica si spegne e si accende un LED blu.

Passaggio 5: interrompere le connessioni interne

Nella sua configurazione originale, con le batterie Ni-MH, i terminali di ricarica sono direttamente collegati alla batteria. Dal momento che abbiamo bisogno di aggiungere un circuito di protezione tra di loro con il nuovo pacco, ho aperto la custodia dell'aspirapolvere e rimosso l'intero gruppo motore e batterie.

Sul retro, possiamo vedere che un lato del collegamento è realizzato tramite un diodo per la protezione dall'inversione di polarità e l'altro è saldato direttamente tra il terminale di ricarica e l'interruttore.

Dopo averlo pulito velocemente dalla polvere che si era accumulata su di esso, ho usato il mio saldatore per rimuovere il diodo e questo ha rotto una delle connessioni. Usando un filo più spesso, ne ho saldato un'estremità al terminale del motore e poi ho provato a rompere il giunto di saldatura sull'altro terminale.

Dato che c'era molta saldatura lì e sembrava anche che ci fosse del metallo in più dietro per supportarlo, ho usato le mie cesoie per tagliare una piccola sezione da quel ponte e rompere la seconda connessione dai terminali.

Il secondo filo è stato quindi saldato al terminale dell'interruttore e con quello, entrambi i terminali erano ora liberi e due fili sono usciti dalle connessioni interne.

Passaggio 6: collegare la nuova batteria e il caricabatterie

Per essere sicuro della polarità dei terminali, ho posizionato l'intero gruppo sui terminali del caricabatterie, mentre ero collegato alla presa e ho misurato nuovamente la tensione. Ho usato un pennarello rosso per segnare un segno più sia sul terminale interno nel gruppo che all'esterno sul terminale del caricatore.

Ho quindi aggiunto della saldatura ai terminali di assemblaggio e ho saldato entrambi i fili di ingresso del modulo ai terminali in base alla polarità contrassegnata.

Per evitare cortocircuiti indesiderati, ho usato del nastro isolante per isolare i terminali della batteria all'interno del loro slot e poi ho inserito il nuovo pacco. Fortunatamente per me, la spaziatura era perfetta e il nuovo pacco si è inserito all'interno senza alcuna modifica allo slot.

Come passaggio finale, ho tagliato a misura i fili che arrivano dal motore e li ho saldati ai pad di uscita sul modulo. Con tutto collegato ho premuto l'interruttore per provarlo e il motore si è mosso ma si è immediatamente fermato. Non ero sicuro di quale fosse il problema, ma ho pensato che forse le batterie non erano sufficientemente cariche e il modulo non si accendeva, quindi ho proceduto con l'installazione dell'intero gruppo sul case.

Passaggio 7: rimettere insieme

L'installazione è stata abbastanza semplice in quanto all'interno c'era molto spazio per inserire tutti i nuovi cavi. La parte più difficile è stata allineare l'interruttore sulla parte superiore e, dopo averlo fatto, ho restituito le tre viti per fissare la custodia come un unico pezzo.

Per capire perché l'aspirapolvere non funzionava, ho usato i coccodrilli per collegarlo al caricabatterie e con mia sorpresa il LED di ricarica non si è acceso. Pensando che qualcosa potesse essersi disconnesso durante il montaggio, ho misurato tutte le connessioni e le tensioni sul modulo caricabatterie solo per rendermi conto che sono riuscito a friggerlo.

Secondo le specifiche, il modulo è in grado di caricare le batterie fino a 1A di corrente ma non mi è mai venuto in mente che quell'1A sia anche il limite che può fornire sull'uscita! Quando ho acceso l'aspirapolvere in precedenza, il motore deve aver tirato molto più di 1A distruggendo il modulo nel processo.

Passaggio 8: sostituire il modulo e il cablaggio (opzionale)

Lezione appresa, ho sostituito il modulo e, poiché non avevo nessun altro modulo in grado di gestire più corrente, ora ho saldato i cavi di uscita direttamente ai cavi della batteria. In questo modo, la corrente di uscita non passa attraverso il modulo e non può danneggiarlo, ma anche, in questo modo, perdiamo la protezione da sovrascarica fornita dal modulo.

In questa configurazione, il modulo sarà solo responsabile della ricarica delle batterie e si assicurerà che non si sovraccaricano e che si scarichino eccessivamente, cercherò di monitorare manualmente questo per ora, ascoltando la velocità del motore. Ogni volta che sento che il motore inizia a funzionare più lentamente del normale, verrà posizionato sul caricabatterie.

Questo non è l'ideale, ma non credo che sarà un problema poiché il pulitore viene utilizzato solo in raffiche relativamente brevi e non continuamente per molto tempo. Dopo ogni pochi utilizzi, possiamo rimetterlo nel caricabatterie per ricaricarlo e non farlo mai scaricare pericolosamente a bassa tensione della batteria. Se vedo questo come un problema in futuro, potrei aggiungere un circuito di monitoraggio della batteria separato e fare un video al riguardo.

Passaggio 9: divertiti

Quindi, con tutto ora funzionante, ho tagliato due dei pezzi di plastica che spingevano il pacco batteria originale dal coperchio e ho chiuso il tutto. Dopo che il filtro è stato rimesso al suo posto e rimesso la parte anteriore, ho avuto di nuovo un aspirapolvere portatile funzionante.

Spero che questo Instructable sia stato educativo per te e che tu sia riuscito a imparare qualcosa. Se è vero, controlla i miei altri Instructables, iscriviti al mio canale YouTube e ci vediamo tutti la prossima volta.

Saluti e grazie per la lettura!