Ремонт аккумуляторных фонариков
Фонарики со встроенными свинцово-кислотными аккумуляторами сейчас получили большое распространение. Долго после покупки проблем не возникает с ними. Через некоторое время продолжительность работы на одной зарядке снижается и потом фонарик работает очень мало. Можно, конечно, пойти купить новый. Но если Вы уже успели привыкнуть к своему фонарику и такая модель уже не продается-можно переделать его работу от батареек, Ni-MH или Ni-CD аккумуляторов. Этот способ хорош, если не удается найти такой же аккумулятор, который был установлен заводом.
Для этого нужно разобрать фонарик, извлечь неисправный аккумулятор и зарядное устройство (если оно встроено), приклеить отсек для батареек, с помощью программы рассчитать нужный номинал резистора исходя из напряжения питания от батареек, количества и типа установленных светодиодов, припаять резистор и все провода.
Для зарядки каждый раз придется разбирать фонарик, извлекать аккумуляторы и заряжать предназначенным для них устройством.
Переделал так же дешевый фонарик на батарейки.
Больше 2 штук типа ААА в его маленький корпус не поместились. Напряжение около 3 вольт. Поэтому резистор вообще убрал хотя с точки зрения радиотехники это не правильно. Пары щелочных батареек хватает примерно на год. Ni-MH аккумуляторы сюда не подходят так как напряжение у них меньше 3 вольт, необходимых светодиодам.
Несколько лет так используется. Встроенный аккумулятор испортился очень быстро.
Источник
Ремонт китайского фонарика TrustFire XM-L Z5
Анекдот (вместо эпиграфа). Профессор читает лекцию студентам:… как видите, данное технологическое решение простое, понятное, и очень надёжное. По этим причинам оно и не используется. На практике применяют другую технологию, которую мы с вами будем изучать в течение следующих пары месяцев.
Этот недешевый в общем-то фонарик принесли в практически идеальном внешне состоянии, что говорит о его явно безвременной кончине. И дважды сдохшим изнутри.
Первый раз он почил когда сгорела электроника токового драйвера — вполне закономерно для экстремального режима на предельных нагрузках. После чего над ним поработал видимо «умелец», пустив питание кристалла напрямую — в результате выгорел и сам светодиод.
Изготовители старательно запилили маркировку транзисторов и микросхем, наверное из чувства стыда за неоптимальный выбор компонентов. Но при этом не удосужились облудить медные ободки на плате выключателя (слева, показан красной стрелкой), и на «пятаке» платы драйвера — которые контачат с алюминиевым корпусом. Пришлось сделать это самому, чтоб предотвратить разрушение металлов в образовавшейся гальванопаре. Выгоревший кристалл был демонтирован при помощи промышленного фена. Вместо него запаял свежеприобретенный OS-Star-5W Warm White 3000K 300Lm, рассчитанный на ток 0.7А с падением напряжения 6v на светодиоде. В фонарике он будет использоваться на пониженной мощности, с целью продления ресурса светодиода и времени автономной работы фонаря от АКБ.
Тестируем новый кристалл. Его теплоотводный «пятак» тоже припаял к подложке для улучшения теплоотдачи, но как оказалось в дальнейшем, на выбранном рабочем токе 0.2А фонарь практически не греется. Вольтметр (слева) показывает падение напряжения на светодиоде, подключенном к лабораторному источнику питания через ограничительный резистор.
Драйвер восстанавливать заморочно и бессысленно, да и как показано ниже — даже вредно по факторам надежности и КПД в случае применения фонаря для повседневных целей. Поэтому пятак был очищен от радиодеталей, а для ограничения тока светодиода в районе 0.2А на полных батареях использован резистор сопротивлением 10 Ом.
На фото рядом два резистора по 5.1 Ом, аналогичные тем что упакованы в термоусадку. Там они соединены там последовательно, т.к. резистора на 10 Ом не оказалось под рукой.
После промывки от флюса и сборки светодиодного узла, фонарик был поставлен на испытания. Аккумуляторы 18650 не «родные», выдранные из батблока отслужившего свой срок ноутбука. Тем не менее какой-то запас емкости в них еще остался. Перед началом прогона они были заряжены до напряжения 4.12v каждый.
Потребляемый ток замерялся каждый час. Через 7 часов непрерывной работы напряжение аккумуляторов снизилось до 3.6v, что говорит о еще не окончательном их разряде, но уже близко к этому. При этом фонарик достаточно ярко освещает помещение, а на улице хорошо просвечивает более чем на полсотни меторв. Таким образом изделие восстановлено, и соответствует пожеланиям заказчика.
Расчеты и обоснование
В оригинале был применен светодиод с падением напряжения на нем 3v. В сводной таблице указан ток светодиода в различных режимах работы фонаря, и ток потребления от источника питания. Первоисточник информации из форума, и из вот этого обзора
На основе этих данных можно посчитать коэффициент экономии энергии батарей в оригинальной конструкции фонаря:
Kэ = Iсд / Iпит
Получаем (округленно) для режимов:
- максимальный — 2.05
- средний — 1.78
- минимальный — 1.63
Эти цифры показывают во сколько раз ток потребления от батарей ниже тока, который был бы в схеме с непосредственной запиткой через ограничительный резистор. Т.е. по сути характеризуют экономию питания, получаемую за счет импульсного драйвера питания светодиода.
На новом установленном светодиоде падение напряжения уже 6v, он конструктивно состоит из двух трехвольтовых секций, включенных последовательно. А значит и количество излучаемого света при одном и том же протекающем токе, у него в два раза больше чем у оригинального трехвольтового.
Ток потребления схемы с резисторным ограничителем находится в пределах от 0.21 до 0.13 А, в зависимости от степени разряда батарей. Но с учетом удвоения излучаемого света, световой поток даже на разряжающихся акб заметно больше, чем у оригинальной схемы в минимальном (экономичном) режиме. Для резисторного ограничителя ток потребляемый от батарей и ток СД — одинаковы. Но можно посчитать КПД, как отношение мощности подводимой к СД к общей мощности потребляемой всей схемой.
Итак КПД высоконадежного фонаря с резистором вместо импульсного драйвера, на полностью заряженной батарее — 74%, а на разряжающейся — 81%.
Для расчета КПД в оригинальной конструкции с импульсной запиткой, примем падение напряжения на СД 3.1v, а ток светодиода не меняется по мере разряда АКБ.
Получается что на небольшой мощности для повседневных нужд — оптимальнее правильный подбор светодиода, и применение простого и надежного резисторного ограничения тока. Такой подход обеспечивает больший КПД использования энергии батарей, по сравнению с запиткой через импульсный драйвер. А также многолетний ресурс безотказной работы, обусловленный надежностью схемы, и тем что в недогруженном режиме светодиод прослужит во много раз дольше.
Расчет КПД в схеме драйвером произведен без учета увеличения потребляемого тока по мере разряда батарей. Поэтому реальный КПД с импульсником на посаженных батареях окажется чуть меньше значений, указанных в последней таблице.
С драйвером ток светодиода поддерживается неизменным, и соответственно его яркость. Поэтому по мере разряда батарей, потребляемый от них ток начинает увеличиваться. Батареи будут садиться всё быстрее и быстрее.
С резистором же ситуация в точности наоборот — ток потребления снижается при разряде батарей, и т.о. позволяет протянуть на одной зарядке раза в полтора… два примерно дольше, чем если б было с драйвером. Конечно это достигается ценой некорого снижения яркости, но в такой ситуации лучше чтоб хоть немного да светило, чем вообще никак.
Вариант использовать вместо резистора проходной стабилизатор тока на ИМС или полевом транзисторе — рассматривал, но тоже отклонил т.к. сокращается время автономной работы по сравнению с резисторной схемой.
Выбор резистора был обусловлен разумным компромиссом между минимально необходимой освещенностью при разряде батарей, и стремлением по максимуму продлить время автономной работы фонаря. Что и было достигнуто — на посаженных батареях фонарь позволяет читать книжный текст, и дает вполне приемлимую освещенность для ориентирования на улице, «пробивая» десятки метров.
Источник
Китайские свинцовые аккумуляторы для фонарей. Обзор и эксплуатация
Довольно много китайских фонарей оснащены свинцово-кислотными AGM аккумуляторами. Даже если надпись на упаковке гордо гласит, что там литий ионный аккумулятор. И лишь только вскрывая коробку, и, обнаруживая вместо маломощного БП обычный сетевой кабель, в голову начинают закрадываться сомнения. В данной заметке я собрал свой опыт ремонта данных фонарей и прочей техники на таких аккумуляторах.
Определение типа аккумулятора
У вас есть условный фонарь со сдохшим в ноль аккумулятором без маркировки, который уже даже не берет заряд. Напомню, что AGM — это обычные свинцово кислотные аккумуляторные батареи, только вместо раствора электролита там гель. А там где батареи, там и ячейки. Напряжение одной ячейки свинцово-кислотного аккумулятора составляет примено 2.1 В. Таким образом чтобы понять, что за чудо жило у вас в фонаре, можно просто посчитать количество ячеек, которое равно числу пробок под крышечкой(см. рис. ниже) и умножить на 2.1 . Или померять напряжение на клеммах от зарядного устройства идущих к батарее. Или пытататься запитывать устройство от 2 В, 4 В, 6 В, 9 В — пока не заработает как надо. Почему последняя цифра 9 В, а не 8? Потому что найти блок питания на 9 В или батарею типа Крона гораздо проще, а китайщине погрешность в 1 вольт в принципе по барабану.
Если у вас осталось живое зарядное устройство, то меряйте напряжение на клеммах аккумулятора в момент когда оно включено. Повторяю, аккумулятора, не зарядного устройства.
Чаще всего вам придется иметь дело с аккумулятором на 4 Вольта и 1.2 Ампер час. Они самые частые немаркированные гости в китайских фонарях. Назовем их условно типоразмером DT 401, если брать у нас. И «4v 1200 mAh» — если брать на алиэкспрессе. Уточняйте габариты в миллиметрах, на всякий случай. Они обычно отличаются не сильно, но если есть жесткое посадочное место под аккумулятор, то проверьте дважды.
Чего ожидать от аккумулятора
По моему опыту, китайские нонеймовые DT 401 дохнут примерно через год-полтора после покупки устройства. Это не зависит от количества циклов заряда-разряда, частоты пользования устройством. Не знаю правильно ли это назвать, но аккумуляторы «высыхают», но об этом позже. Или у них внутри просто отваливается пластина или что там есть.
Стоит ли покупать устройства с такими аккумуляторами? Да, вполне. Что касается фонарей, то там порой даже встречаются нормальные схемы запитки диодов через ШИМ. Сами устройства в принципе иногда даже неплохи и эргономичны. И если оно вам нравится и вы им планируете пользоваться долго, то переделка устройства под литиевые банки типоразмера 18650 и зарядную плату к ним — отличный выбор. Платы гуглятся на алиэкспрессе по «lithium microusb charge», с сортировкой цены по возрастанию и стоят копейки. Тем более внутренности некоторых устройств как будто намекают — корпус лился из расчета как под литий так и под AGM.
Однако переделка изделий со сдохшим свинцовым АКБ под литий не всегда экономически оправдана. В общем случае — это переделка места под разъем mini/micro usb, который обычно уже есть на платах-контроллерах заряда Li-Ion аккумуляторов. К тому же сама литиевая банка. Если вы из разряда тыжпрограммист, которому все знакомые носят на ремонт такой китайский шлак, то целесообразней затариться несколькими DT 401 и просто их менять. Или восстанавливать.
Восстановление свинцового аккумулятора для фонаря
Я не призываю вас это делать. Возможно этот метод неправильный и даже опасный, но я пользовался им десятки раз и он работает. Он продлевает жизнь нерабочего аккумулятора минимум на полгода при тех же условиях эксплуатации(емкость не замерял, но верить что там изначально были честные 1200 mAH тоже смешно). Работет как на аккумуляторах показывающих напряжение 0 вольт(не всегда) так и на вроде бы еще живых. Все делаете на свой страх и риск. Вздутые аккумуляторы восстанавливать не следует — из-за деформации могли появиться малозаметные трещины, через которые доливаемая вода можно отправиться гулять по корпусу, что недопустимо для переносного устройства со встроенным «блоком питания» без гальванической развязки.
Последовательность действий для аккумулятора 4v 1200 mAh:
Отключить зарядное устройство. По возможности отпаять аккумулятор от цепи устройства.
Отодрать крышечку аккумулятора чем-то острым. Снять резиновые пробки.
Взять дистилированную воду, если устройство вам не очень дорого, то можно и обычную, какое-то время тоже поработает. В каждое из отверстий влить по одному 3 кубовому шприцу воды. Делать это нужно с иголкой. Если вы просто начнете лить в верх отверстия, вода сразу пойдет наружу. Вам нужно несильно надавливая найти место, куда игла относительно легко проскочит примерно на треть-половину высоты аккумулятор. Теперь медленно вливайте воду.
Желательно закрыть аккумулятор пробками и дать постоять сутки. Если этого не сделать, то он будет сильнее кипеть при первой зарядке и разбрызгивать воду.
Первая зарядка с открытыми пробками. В вертикальном положении. Из дырочек может выходить вода и пузырьки. Отсасывайте ее иглой шприца и из ванночки вокруг отверстий. Примерно через 3 часа отключите аккумулятор от зарядки. Переверните, чтобы слить лишнюю воду емкость и постучите сверху пару раз, убедившись что из батареи больше не капает. Насухо вытрите ванночку и аккумулятор. Закройте отверстия пробками, поверх них поставьте крышечку.
Внимательно проверяете концы проводов что были припаяны к клеммам. Они сильно корродируют, от серной кислоты, сделайте зачистку перед пайкой. Впаиваете аккумулятор обратно в фонарь. Устройство готово к эксплуатации.
Почему в 21 веке у нас AGM в фонариках?
Штош, хороший вопрос. Пока теслы уже отказываются от 18650 как наборных элементов батареи в пользу более новых, мы все еще имеем кучу дешевой электроники на базе свинца. AGM сравнимой емкости все еще раза в полтора дешевле лития. В отличие от лития зарядное устройство для AGM гораздо примитивнее и собирается на обычной рассыпухе, в простейшем случае на одних конденасаторах, резисторах и диодах . Типоразмер AGM в 2 раза больше 18650, но для многих устройств это не критично. Так и живем.
Источник