Conversão de aspirador de pó Ni-MH em íon-lítio: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Olá a todos, Neste Instructable, vamos converter meu aspirador de pó portátil de baterias de Ni-MH para baterias de íon-lítio.

Este aspirador tem quase 10 anos, mas nos últimos 2 anos quase nunca foi usado porque desenvolveu um problema com as baterias. Sempre que o retirávamos do carregador para usá-lo, a potência do vácuo caía quase instantaneamente, como se ele não estivesse carregado.

O aspirador continuará a funcionar por algum tempo, mas não com a energia necessária, por isso foi mantido armazenado por um tempo, acumulando poeira nele, em vez de dentro dele.

Suprimentos

Módulo TC4056A -

Módulos de alta corrente -

18650 baterias -

Kit de solda -

Arame de solda -

Wire Snips -

Conjunto de chave de fenda -

Chaves de fenda de precisão -

Fita isolante -

Fio elétrico -

Etapa 1: Remova as baterias Ni-MH antigas

Na parte de trás do aspirador, há uma porta de acesso que, uma vez removida, podemos acessar as baterias. Seu pacote é feito de 3 células Ni-MH conectadas em série para fornecer 4,5 V quando totalmente carregadas. Uma vez drenado, este pacote descerá para cerca de 3 V, tornando-o um candidato perfeito para ser trocado por células de lítio.

Usei meu multímetro para verificar o pacote antigo, uma vez que estava fora do aspirador e mediu 3,8 V nas três células, mas quando comecei a medir cada célula individualmente, notei que uma delas estava em 0,6 V, que está abaixo do tensão que deveria ser.

Se você estiver em uma situação semelhante e não quiser converter para lítio, pode substituir a célula com defeito e consertar seu aparelho.

A faixa de voltagem para uma célula de lítio é de 4,2 a 2,8 V, o que se encaixa perfeitamente na faixa em que o aspirador de pó já opera, então a decisão foi tomada.

Etapa 2: resgatar ou preparar novas baterias de íon-lítio

Você pode definitivamente comprar e usar novas células de íon-lítio, mas eu tinha uma bateria de laptop que não usei, então decidi salvar algumas das células de dentro para dar-lhes uma segunda vida.

O case da bateria é feito de duas metades que ensanduicham as células individuais da bateria e removê-las é um grande desafio. Comecei abrindo a caixa de um lado com uma chave de fenda e trabalhando em todos os cantos.

O pacote inteiro está colado, então tome cuidado com a chave de fenda, pois em um momento de descuido consegui esfaquear minha mão quando a chave de fenda perfurou a caixa externa.

Assim que a caixa foi aberta, usei minha chave de fenda para separar as células da outra metade e, em seguida, com o alicate de corte, cortei a placa de controle que não vou precisar e também separei os três pares que estavam em paralelo.

Neste ponto, é crucial que cada um dos pares de células seja verificado para a tensão em que está ligado, pois qualquer um que esteja abaixo de 2,5 V não deve ser usado, pois pode ter sido danificado permanentemente. Eu tinha um desses, então peguei um dos bons e comecei a prepará-lo para ir para o aspirador de pó.

Etapa 3: preparar o circuito de carregamento

Para ter certeza de que as baterias não estão sobrecarregadas, usei um módulo TC4056A. Este módulo obtém 5 V na entrada e carrega as células de lítio até 4,2 V, que é a tensão máxima permitida. Qualquer coisa além disso e você corre o risco de danificar as células e causar um incêndio.

Como você verá mais tarde, esta não é realmente a escolha certa, mas foi a única que eu tive. Incluí um link adicional na seção de suprimentos para outro módulo feito para saída de corrente mais alta.

Eu primeiro adicionei um pouco de solda a todas as almofadas do módulo, adicionei dois fios nas almofadas de entrada e fixei nas células com cola quente. Em seguida, adicionei dois fios mais grossos dos terminais da bateria às almofadas da bateria no módulo, certificando-se de manter a mesma polaridade marcada.

Etapa 4: teste o processo de carregamento

O pacote agora estava pronto para ser carregado, então comecei a testar o carregamento com o carregador original do aspirador de pó que felizmente produz 5V. A corrente de saída deste adaptador é muito baixa em 120mA, então o carregamento vai demorar um pouco, mas por outro lado, é muito mais seguro assim, pois as baterias nunca ficarão muito quentes. O limpador não é usado com muita frequência e pode ser facilmente colocado para carregar durante a noite.

Para identificar a polaridade, conectei o carregador à tomada da parede e usei meu multímetro para testar a tensão nos pinos que se projetam do deck de carga. Como esta é uma fonte de alimentação baseada em transformador, você pode ver que a tensão é um pouco maior do que 5 V quando medida, mas isso ocorre apenas porque não há carga na saída.

Ao medir uma tensão como essa, se você obtiver uma leitura positiva, o terminal que você toca com a ponta de prova vermelha no multímetro é a conexão positiva. No meu caso, a leitura da tensão era negativa, então coloquei as pontas de prova ao contrário. Nesse caso, com uma leitura de tensão negativa, a ponta de prova preta é o terminal positivo.

Com o terminal identificado, usei dois fios com clipes de crocodilo para prender o pacote ao carregador e deixá-lo carregar. Durante o carregamento, o módulo tem um LED vermelho que acende e quando a bateria está totalmente carregada, ele apaga e um LED azul acende.

Etapa 5: Rompa as conexões internas

Em sua configuração original, com as baterias Ni-MH, os terminais de carregamento são conectados diretamente à bateria. Como precisamos adicionar um circuito de proteção entre eles com o novo pacote, abri a caixa do aspirador de pó e removi todo o conjunto do motor e baterias.

Na parte traseira, podemos ver que um lado da conexão é feito através de um diodo para proteção contra polaridade reversa e o outro é soldado diretamente entre o terminal de carga e a chave.

Depois de limpar rapidamente o pó que se acumulou nele, usei meu ferro de soldar para remover o diodo e ele quebrou uma das conexões. Usando um fio mais grosso, soldei uma extremidade dele ao terminal do motor e tentei quebrar a junta de solda do outro terminal.

Como havia muita solda ali e também parecia que havia metal extra por trás dela para suportá-la, usei minhas tesouras para cortar uma pequena seção daquela ponte e quebrar a segunda conexão dos terminais.

O segundo fio foi então soldado ao terminal da chave e, com isso, ambos os terminais ficaram livres e dois fios saíram das conexões internas.

Etapa 6: conectar o novo pacote de bateria e carregador

Para ter certeza sobre a polaridade dos terminais, coloquei todo o conjunto sobre os terminais do carregador, enquanto estava conectado à tomada e medi a tensão novamente. Usei um marcador vermelho para marcar um sinal de mais no terminal interno da montagem e na parte externa do terminal do carregador.

Em seguida, adicionei um pouco de solda aos terminais de montagem e soldei ambos os fios de entrada do módulo aos terminais de acordo com a polaridade marcada.

Para evitar curtos indesejados, usei fita isolante para isolar os terminais da bateria dentro de seu slot e, em seguida, coloquei o novo pacote. Felizmente para mim, o espaçamento era perfeito e o novo pacote cabia dentro sem nenhuma modificação no slot.

Como uma etapa final, cortei os fios que chegam do motor no comprimento certo e os soldei nas almofadas de saída do módulo. Com tudo conectado, pressionei o interruptor para testá-lo e o motor se moveu, mas parou imediatamente. Eu não tinha certeza de qual era o problema, mas presumi que talvez as baterias não estivessem carregadas o suficiente e o módulo não estivesse ligando, então continuei com a instalação de todo o conjunto de volta no gabinete.

Etapa 7: montar novamente

A instalação foi bastante simples, pois havia muito espaço no interior para caber todos os novos fios. A parte mais complicada foi alinhar a chave na parte superior e, depois que isso foi feito, devolvi os três parafusos para prender o gabinete como uma peça.

Para ver por que o aspirador de pó não funcionou, usei as pinças de crocodilo para conectá-lo ao carregador e, para minha surpresa, o LED de carregamento não acendeu. Pensando que algo poderia ter se desconectado durante a montagem, medi todas as conexões e tensões no módulo carregador apenas para perceber que consegui fritar.

Pelas especificações, o módulo é capaz de carregar as baterias com até 1A de corrente, mas nunca me ocorreu que esse 1A também é o limite que ele pode fornecer na saída! Quando liguei o aspirador anteriormente o motor deve ter puxado muito mais do que 1A destruindo o módulo no processo.

Etapa 8: Substitua o Módulo e a Fiação (opcional)

Lição aprendida, substituí o módulo e, como não tinha nenhum outro módulo que pudesse suportar mais corrente, soldei os fios de saída diretamente nos fios da bateria. Desta forma, a corrente de saída não passa pelo módulo e não pode danificá-lo, mas também, desta forma, perdemos a proteção de sobre descarga que o módulo fornece.

Nesta configuração, o módulo só será responsável por carregar as baterias e garantir que não carreguem demais e se descarreguem demais, tentarei monitorar manualmente por enquanto, ouvindo a velocidade do motor. Sempre que eu ouvir que o motor está começando a funcionar mais devagar do que o normal, ele será colocado no carregador.

Isso não é o ideal, mas não acho que será um problema, já que o limpador é usado apenas em rajadas relativamente curtas e não continuamente por um longo tempo. Depois de alguns usos, podemos colocá-lo de volta no carregador para completá-lo e nunca deixá-lo cair perigosamente com a voltagem da bateria. Se eu vir isso como um problema no futuro, posso adicionar um circuito de monitoramento de bateria separado e fazer um vídeo sobre isso.

Etapa 9: Divirta-se

Então, com tudo funcionando agora, cortei duas das peças de plástico que empurraram a bateria original da tampa e fechei tudo. Depois que o filtro foi colocado de volta em seu lugar e a frente colocada de volta, eu tinha mais uma vez um aspirador de pó portátil funcionando.

Espero que este Instructable tenha sido educacional para você e que você tenha aprendido algo. Se isso for verdade, verifique meus outros Instructables, inscreva-se no meu canal do YouTube e vejo vocês na próxima vez.

Saudações e obrigado pela leitura!