Авто своими руками

Сколько людей - столько и увлечений. Одно из самых захватывающих хобби, требующее от своего приверженца максимума сосредоточенности, - это сборка автомобиля собственными руками.


радиоуправляемые модели своими руками   самодельный чпу станок и 3D принтер

Поиск по сайту:
На электродвигателе

LiPo в игрушку

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о грамотной переделке питания радиоуправляемой машины с никеля на литий с учетом всех предыдущих костылей. Данный способ достаточно простой и достаточно бюджетный, поэтому кому интересно, милости прошу под кат…



Upd, добавлено несколько вариантов защиты электроники РУ модельки

Предыдущий вариант пределки aka предыстория:
Несколько месяцев назад я выкладывал небольшой обзорчик о переделке РУ модельки (ментовская машинка) на основе повышающего преобразователя MT3608, платы зарядки TP4056 со встроенной защитой и одного Li-Ion аккумулятора. Суть была проста: с аккумулятора с помощью преобразователя MT3608 поднималось напряжение до необходимого уровня, а «народная» платка TP4056 позволяла зарядить аккумулятор от любого источника с USB выходом. Схема соединений была очень простая:

В спаянном виде и с фиксацией термоклеем выглядело это следующим образом:

Зарядка машинки была простой и удобной:

Но в процессе эксплуатации выявились некоторые недочеты, а именно, при потреблении тока РУ моделькой более 1,5А отрабатывала защита и кратковременно пропадало питание. Это касалось, в основном, серьезных РУ моделек с более-менее мощными двигателями. В моем варианте, машинка в максимуме потребляла около 0,9А и сбоев в работе не было. Но при значительном снижении напряжения аккумулятора, у меня наблюдалась именно такая же ситуация – в пике нагрузки машинка дергалась. Поскольку машинкой пользовались нечасто, емкость встроенного АКБ была приличная, да и было банально лень заниматься этой темой, то все было оставлено как есть. При первых симптомах «дерганья», машинка просто ставилась на зарядку. Совсем недавно появилось свободное время и был придуман другой способ переделки. По затратам он чуть накладнее предыдущего, зато имеет некоторые преимущества, о которых будет рассказано ниже.

Для начала напомню о преимуществах литиевых источников питания (Li-Ion/Li-Pol) над никелевыми (NiCd). В нашем случае сравнение только с NiCd, ибо только они могут отдавать высокий ток. Для примера сравним родную батарею машинки и вариант после переделки:
— высокая плотность энергии. В машинке стоит одна кадмиевая батарея 5S 6V 700mah запасенная энергия 6*0,7=4,2Wh, а в варианте после переделки будут два литиевых аккумулятора 18650 3,7V 3350mah, соединенных последовательно. Запасенная энергия будет равняться соответственно 7,4*3,35=24,8Wh. Как мы видим, запасенная энергия в несколько раз выше, что позволяет работать машинке значительно дольше. Если сравнить лицом к лицу один NiCd и один Li-Ion/Li-Pol аккумулятор, то разница просто огромная
— отсутствие эффекта памяти, т.е. можно заряжать их в любой момент, не дожидаясь полного разряда
— меньшие габариты при одинаковых параметрах с NiCd (в сравнении со сборкой никеля)
— быстрое время заряда (не боятся больших токов заряда) и понятная индикация
— низкий саморазряд
Из минусов Li-Ion можно отметить только:
— низкая морозостойкость аккумуляторов (боятся отрицательных температур)
— требуется балансировка банок при заряде (в случае 2S и более) и наличие защиты от переразряда

Как видим, преимущества лития налицо, особенно для применения в домашних условиях, поэтому смысл переделки есть.

Коротко о переделываемой РУ модели:

Для тех, кто не видел прошлый обзор, коротко расскажу о машинке. На полицейском жаргоне она называется «линейка» и служит для доставки опергруппы (следственной бригады) к месту преступления, доставки задержанных к ОВД и для выполнения других распоряжений дежурного:

Несмотря на приятный внешний вид снаружи, внутри все уныло, провода тонкие и все держится на соплях:

Питание стандартное для такого рода устройств – съемная батарея NiCd аккумуляторов 5S 6V 700mah (пять последовательно соединенных пальчиков по 1,2V 700mah):

Аккумулятор крупным планом:

Адаптер самый простой, рассчитанный на 6V 250ma, хотя тут бы не помешал на 500-600ma, ибо стоковым ЗУ аккум заряжается достаточно долго:

При заряде комплектным зарядным устройством нет индикации окончания заряда, да и вкупе с паразитным эффектом памяти использовать стоковые аккумуляторы и ЗУ очень неудобно, а иногда и опасно, особенно детям. Никакой защиты от перезаряда нет:

Питание пульта ДУ от 9V кроны, т.е. 6S АААА – 6 минибаночек по 1,5V каждая:

Итак, с описанием основных элементов и их недостатков разобрались, плавно переходим к доработке.

Итак, дубль два

Я не стал наступать на те же грабли, поэтому сразу определился на схеме из двух последовательно соединенных Li-Ion аккумуляторов с применением платы защиты 2S BMS. Основными минусами данной схемы является неравномерный разряд аккумуляторов в зависимости от их состояния и малая распространенность зарядных устройств под такое соединение, а также возможное повреждение электроники РУ модели от завышенного питающего напряжения. Плата BMS здесь обязательна, т.к. защищает аккумуляторы от переразряда, поэтому рекомендую не пренебрегать ей. А вот ситуация с зарядом на сей день, несколько улучшилась. Существует два простых бюджетных способа заряда литиевой 2S батареи:
1) Дикий колхоз в виде двух платок заряда TP4056 на каждый аккумулятор и два сетевых адаптера/БП для их зарядки. Если в хозяйстве имеются два более-менее нормальных адаптера с выходом 0,5-1А, то вариант вполне пригодный. Нужно будет немного потратиться на платки TP4056, но опять же, заряжать будет не очень удобно. Если в наличие нет сетевых адаптеров/БП, то как говорится, шкурка выделки не стоит и лучше отказаться от данного метода
2) Используем специализированные ЗУ для 2S-3S сборок. На площадках их сейчас предостаточно, стоят в районе $5. При этом в дальнейшем могут пригодиться, например, для одновременной зарядки различных Li-Ion/Li-Pol аккумуляторов, для переделки электроинструмента и т.д.

Необходимые компоненты для доработки:

Как можно заметить, каких-либо дорогих компонентов не требуется:

Главным мозгом системы является 2S BMS плата защиты XWS8232FR4, стоимостью около одного доллара:

Не трудно догадаться, что выполнена она на основе того же контроллера Seiko S8232U и силового мосфета:

Самым дорогим из всех компонентов является ЗУ 2S-3S ImaxRC B3, который стоит около 5 долларов:

Он представляет собой копию известного зарядника SkyRC e3, но с более скромными зарядными характеристиками:

У меня есть оригинал и еще один вариант, но на 4S, о которых я расскажу и сравню лицом к лицу в будущих статьях. К слову, данных копий достаточно много, по крайней мере, я видел 3 штучки, но на мой взгляд, схемотехника там похожая.
Следующим немаловажным звеном являются аккумуляторы. Я применил Li-Ion аккумуляторы Panasonic NCR18650BF из ПБ Xiaomi 10000mah, емкостью 3350mah каждый:

В данной реализации желательно применять современные высокоемкие банки, имеющие заниженный порог разряда в 2,5V. Моделей достаточно много (высокоемкие банки Sanyo/Panasonic/Samsung/LG), все что выше 2800mah обычно идет именно с порогом разряда в 2,5V. Народные Sanyo/Samsung 2600mah не очень подходят к данной платке, т.к. имеют несколько «завышенный» порог разряда в районе 2,75V. Небольшая трудность – подпайка питающих проводов к контактам аккумуляторов. Если заморачиваться с пайкой нет желания, то можно приделать одно/двухслотовый холдер/держатель под ф/ф 18650.
Для зарядки будущей РУ модельки понадобятся по одному разъему USB (папа и мама), а также 3-х контактный разъемчик для подключения к заряднику. Он часто встречается в процессорных кулерах. У меня в загашнике нашлись эти компоненты, USB «папа» откусил он наихудшего витого зарядного кабеля:

Все эти компоненты стоят копейки и возможно найдутся в чулане.

Тестирование платки:

Пара слов о платке защиты. Подключение очень простое, единственная трудность заключается в том, что ее размеры небольшие, поэтому припаивать провода нужно аккуратно. Схема подключения следующая:

Коротко поясню: зеленым цветом обозначены соединения, отвечающие за работу платы, а синим – места подключения к зарядному устройству. Желательно выходы от ЗУ подпаивать именно к контактам аккумулятора, во избежание дополнительных потерь, но в случае невозможности это сделать, сойдет и вариант подключения к плате защиты.
Данная платка является самой простой, поэтому если требуется аналог, то ищите на интернет-площадках по наименованию «2S bms» или «2S Li-ion Lithium Battery Protection Board»:

Самым важным для меня в платке был порог отключения АКБ. Для этого я сварганил небольшой стенд. Здесь в качестве одного АКБ выступает БП Gophert CPS-3010, обзор на который я недавно делал и обычный Li-Ion аккумулятор. Меняя напряжение на регулируемом блоке питания, можно узнать точный порог срабатывания платки. Напряжение второго АКБ 3,8V:

Если установить на БП выходное напряжение 4,2V, то на выходе получим 8V (4,2V + 3,8V), что можно увидеть на левом скрине. Мультиметр здесь замеряет напряжение на выходе с платы 2S BMS. Если выставить на БП 3,8V, то на выходе получим 7,6V (правый скрин):

Все работает в штатном режиме. Теперь смотрим порог срабатывания защиты. При установке 2,41V платка продолжает работать и на выходе суммарное напряжение с обоих банок (левый скрин), но как-только снижаем до 2,4V – срабатывает защита и платка отключает выходное напряжение (правый скрин):

Итого, порог срабатывания защиты по любому из двух аккумуляторов – 2,4V. Вот почему я писал, что «народные» аккумуляторы на 2600mah здесь не очень подходят. Присутствует блокировка, т.е. платка не «восстанавливается» сама. Ток защиты, к сожалению, не измерял, но он должен быть в районе 3А.

Непосредственная сборка:

Когда все необходимые компоненты в наличии, можно приступать. Первым делом собираем 2S сборку Li-Ion аккумуляторов. Это вариант для тех, кому не подходит вариант с держателями под 18650 банки, например, из-за габаритов. Для этого наклеиваем по две полоски изоленты на каждый АКБ. Это нужно для подстраховки от защиты КЗ, поскольку термоусадка аккумуляторов достаточно тонкая и может повредиться. Учитывая тот факт, что РУ модели обычно подвержены ударам, тряске и т.д. – лишней перестраховка не будет. После этого соединяем аккумуляторы полосками друг к другу и обматываем слоем изоленты (можно использовать другие изоляторы):

Далее можно приступить к пайке контактов. Я уже неоднократно описывал как это делать, поэтому повторяться не буду (будет подробное видео в обзоре переделки шуруповерта). Особого вреда пайка не приносит, главное долго не держать жало паяльника, ну и пользоваться активным флюсом, например паяльной или ортофосфорной кислотой. После нее не забываем протереть место пайки спиртиком!
Далее берем провод, по желанию зачищаем как на фото слева (можно и двумя проводами сделать) и спаиваем воедино соединение аккумуляторов и вход платки. Должно примерно получиться вот так:

Я не буду здесь подробно останавливаться, поскольку вариантов может быть много. Мне ближе вариант, когда аккумуляторы и платка защиты вместе, поскольку потери в проводах минимальны. Далее подпаиваем оставшиеся проводки согласно все той же схеме (см. выше):

На этом сборка 2S батареи завершена, но ведь ее еще нужно как-то заряжать. Для этого воспользуемся готовым недорогим зарядником, представляющим из себя аналог трех линейных зарядных контроллеров с независимым питанием на каждое плечо. Поскольку зарядник может заряжать сборки как 2S, так и 3S (оптимально для шурика), то он может пригодиться в дальнейшем не только для зарядки РУ моделек. Для заряда 2S сборки, нам нужен левый разъем:

В подтверждение замеры полярности:

На холостом ходу напряжение немного прыгает, но при зарядке АКБ, ограничение точно 4,2V на банку.
Для удобного подключения к заряднику, я спаял переходник из разъема USB «папа» и трехконтактного разъема, место пайки заизолировал термоусадкой:

Поскольку проводки хилые, то для повышения механической прочности обмотал все изолентой:

Разъем USB «мама» предназначен для РУ модели. Для этого проделываем соответствующее отверстие и вставляем USB разъем до упора (на конце разъем имеет упоры):

Для более надежной фиксации припаиваем три провода достаточной длины и фискируем термоклеем:

Далее один из важных этапов – соединение получившейся 2S сборки АКБ с контактами зарядника согласно схеме из раздела «Тестирование платки». Здесь следуем пословице — семь раз отмерь, один раз отрежь. Сверяем распиновку всех разъемов и припаиваем провода. Я не буду путать вас своими «соплями», ибо у всех они будут отличаться. Еще раз все проверяем и подключаем. Если все хорошо, укладываем все хозяйство и собираем РУ модельку. Сам аккумулятор оставляем в батарейном отсеке. Для предотвращения бултыхания аккумулятора кладем рядом пупырку или изолон. У меня получилось вот так:

Открываем дверцу машинки и подключаем зарядник. Если АКБ разряжены, то ЗУ начинает заряд, индикаторы при этом красного цвета. Если присутствует разбалансировка и какая-то из двух банок зарядится быстрее, ее заряд прекращается и индикатор меняется на зеленый (правый скрин):

Как только будут заряжены оба аккумулятора, все индикаторы будут зелеными:

По опыту эксплуатации могу сказать следующее, что данная бюджетная зарядка неплоха, ток заряда на плечо около 900ma (при 2S), плюс есть возможность заряжать как 2S, так и 3S сборки. Более подробные характеристики и сравнения с другими моделями, смотрите в будущих обзорах.
Реализация зарядки машинки получилась такая же, как и в прошлом варианте. Для зарядки сдвигаем дверь и подключаем, ничего разбирать не нужно:

Теперь о потребляемых токах.

В ждущем режиме плата машинки кушает 56ma:

Обычная езда – в районе 300ma:

Максимальный ток потребления – около 900ma:

Запускаем – все летает. Данный вариант нисколько не сложнее предыдущего, зато характеристики РУ модельки вырастут. Единственная опасность – сможет ли электроника игрушки переварить 8,4V.
На этом у меня все…

Дополнение 1:

Поскольку не все РУ модельки рассчитаны на высокое напряжение питания, то по желанию можно снизить напряжение отличным понижающим DC-DC преобразователем MP1584EN:

Единственное замечание – подстроечный резистор после регулировки необходимо зафиксировать лаком или клеем. Данный преобразователь имеет компактные размеры, высокий КПД и приличный рабочий ток около 3А. На площадках можно также найти другие варианты преобразователей. Гуглим по «DC-DC step down».

Второй вариант, как правильно заметили в комментариях, заключается в ограничении рабочего тока простым токоограничивающим резистором. Это необходимо для защиты двигателей от чрезмерного тока. Поскольку у меня вроде работает отлично, то я ничего переделывать не стал. Для тех, кому это необходимо, предлагаю небольшой расчет резистора для моего варианта. Для этого необходимо определиться с номиналами:
— U (пит) – напряжение питания со сборки. В нашем случае пусть будет 8V (два аккумулятора)
— U (электр) – напряжение питания электроники машинки (РУ модели). В нашем случае стандартное было 6V (5 последовательных NiCd АКБ )
— U (гасящ) – разница между «новым» питанием и «стандартным» до переделки
— I (раб) – ограничительный ток, т.е. максимальный для машинки. В моем варианте в максимуме машинка кушает 0,9А. Для защиты движков можно установить, предположим, 0,5А
— R (гасящ) – сопротивление токоограничивающего резистора (см. расчет)
— P (гасящ) – мощность резистора (см. расчет)

Итак, рассчитываем все согласно закону Ома: I = U / R
U (гасящ) = U (пит) — U (электр) = 8 – 6 = 2V
R (гасящ) = U (гасящ) / I (раб) = 2 / 0,5 = 4 Ohm
P (гасящ) = I (раб) * I (раб) * R (гасящ) = 0,5 * 0,5 * 4 = 1 W

Исходя из расчетов, нам нужен резистор на 4 Ohm и мощностью не менее 1 W. Лучше взять с запасом на 5 W, чтобы не перегревался:

автор: Waldemarik




Так же смотрите:

Снегоход Буран - Делаем снегоход на моторчике от батарейки.

Мотоцикл для Бетмана - Как сделать мотоцикл и машину Бетмана на электродвигателе.

Аэромобиль - Игрушка с движетелем на воздушном винте.



Все Сам и своими руками




Добавьте ваш комментарий:
Ваше имя:
Адрес сайта: http://
Ваше сообщение:
Введите сегодняшнее число, 2 цифры
(защита от спама):
 
Все сам

Авто и другие ТС
Авторегистраторы
Авто своими руками
Чиним автомобиль
Автомобиль
История автомобиля
Снегоходы
Самодельные трактора
Мотоблок своими руками
Лодка своими руками
Велосипед своими руками
Самодельные вездеходы

Хобби
Арбалет и лук
Хобби и отдых
Фотографу
Для экшенкамер
Рыбаку
Аэрография
Энергия солнца и ветра
Спортивные самоделки
На природе
Домашний самогон

Моделизм
Модели из бумаги
Радиоуправление
Симуляторы
Судомоделизм

Вместе с ребенком
Поделки своими руками
Съедобные развлечения
Мастерская самоделок
Подарки своими руками

Конструктор для детей
Развивающий конструктор
Пазл конструкторы

Самодельные игрушки
Развивающие игрушки
Механические игрушки
На электро двигателе
Для девочек

Мастер на все руки
Инструмент
Самоделки Егорова
Самодельные станки
Мастерская
Самоделки для дома
Домашний мастер
Ремонт дома
Коттедж и дача
Поделки для жены
Обустройство балконов
Литература самодельщика
Строительство
Cамоделки для дачи
iPhone и смартфоны

Обзоры
Бизнес идея
Гаджет
Путешествия
Оригинальные подарки
Электронные сигареты




Самые читаемые

Самодельный шагоход
Чем клеить ПВХ лодку
Ректификационная колонна
Самогонный аппарат
Самодельный трактор
Снегоход-аэросани
Самодельный снегоход
Стороим ветрогенератор
Делаем грунтозацеп
Арбалет своими руками
Обзор Renault Captur
Сборные пластиковые модели


Самодельный квадрокоптер




 
Dremel Red 220V
Стоимость: 26.5 $




Карта сайта


 
DIY Mini Bench
Стоимость: 74.99 $


 

Перепечатка только с активной ссылкой на Все Сам

Яндекс.Метрика