Conversión de aspiradora Ni-MH a Li-ion: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Hola a todos, En este Instructable, convertiremos mi aspiradora de mano de Ni-MH a baterías de iones de litio.

Esta aspiradora tiene cerca de 10 años, pero en los últimos 2 años, casi nunca se usó ya que desarrolló un problema con sus baterías. Cada vez que lo quitamos del cargador para usarlo, la potencia de la aspiradora caía casi instantáneamente como si no estuviera cargada.

La aspiradora continuará funcionando durante algún tiempo, pero no con la energía necesaria, por lo que se mantuvo almacenada durante un tiempo acumulando polvo en lugar de dentro.

Suministros

Módulo TC4056A -

Módulos de alta corriente -

Baterías 18650 -

Kit de soldadura -

Alambre de soldadura -

Tijeras de alambre -

Juego de destornilladores -

Destornilladores de precisión -

Cinta eléctrica -

Cable eléctrico -

Paso 1: Retire las baterías Ni-MH viejas

En la parte trasera de la aspiradora hay un puerto de acceso que una vez retirado podemos acceder a las baterías. Su paquete está hecho de 3 celdas Ni-MH conectadas en serie para proporcionar 4.5V cuando está completamente cargada. Una vez drenado, este paquete se reducirá a aproximadamente 3 V, lo que lo convierte en un candidato perfecto para ser cambiado con celdas de litio.

Usé mi multímetro para verificar el paquete viejo una vez que estaba fuera de la aspiradora y medía 3.8V en las tres celdas, pero una vez que comencé a medir cada celda individualmente, noté que una de ellas estaba a 0.6V, que está por debajo del voltaje que debería ser.

Si se encuentra en una situación similar y no desea convertir a litio, puede reemplazar la celda defectuosa y reparar su aparato.

El rango de voltaje para una celda de litio es de 4.2 a 2.8V, lo que encaja perfectamente en el rango en el que la aspiradora ya funciona, por lo que se tomó la decisión.

Paso 2: Recupere o prepare nuevas baterías de iones de litio

Definitivamente puede comprar y usar nuevas celdas de iones de litio, pero tenía esta batería de computadora portátil que no usé, así que decidí rescatar algunas de las celdas internas para darles una segunda vida.

La caja de la batería está hecha de dos mitades que intercalan las celdas de la batería individuales y quitarlas es todo un desafío. Comencé abriendo la caja desde un lado con un destornillador de cabeza plana y trabajando a mi alrededor.

Todo el paquete está pegado, así que tenga cuidado con el destornillador, ya que en un momento de descuido logré apuñalar mi mano cuando el destornillador atravesó la carcasa exterior.

Una vez que se abrió la caja, utilicé mi destornillador para separar las celdas de la otra mitad y luego con las tijeras de alambre corté el tablero de control que no necesitaré y también separé los tres pares que estaban en paralelo.

En este punto, es crucial que se compruebe el voltaje de cada uno de los pares de celdas, ya que no se deben utilizar los que estén por debajo de 2,5 V, ya que podrían haberse dañado de forma permanente. Tenía uno de esos pares, así que tomé uno de los buenos y comencé a prepararlo para colocarlo en la aspiradora.

Paso 3: prepare el circuito de carga

Para asegurarme de que las baterías no estén sobrecargadas, utilicé un módulo TC4056A. Este módulo recibe 5 V en la entrada y luego carga las celdas de litio a 4,2 V, que es su voltaje máximo permitido. Cualquier cosa más allá de eso y corre el riesgo de dañar las células y provocar un incendio.

Como verá más adelante, esta no es realmente la opción correcta, pero era la única que tenía. He incluido un enlace adicional en la sección de suministros a otro módulo que está hecho para una salida de corriente más alta.

Primero agregué un poco de soldadura a todas las almohadillas del módulo, agregué dos cables en las almohadillas de entrada y lo fijé en las celdas con pegamento caliente. Luego agregué dos cables más gruesos desde los terminales de la batería a las almohadillas de la batería en el módulo, asegurándome de mantener la misma polaridad marcada.

Paso 4: prueba el proceso de carga

El paquete ya estaba listo para cargarse, así que procedí a probar la carga con el cargador original de la aspiradora que afortunadamente produce 5V. La corriente de salida de este adaptador es realmente baja a 120 mA, por lo que la carga tomará un tiempo, pero por otro lado, es mucho más seguro de esa manera ya que las baterías nunca se calentarán demasiado. El limpiador no se usa con mucha frecuencia y se puede cargar fácilmente durante la noche.

Para identificar la polaridad, conecté el cargador a la toma de corriente y usé mi multímetro para probar el voltaje en las clavijas que sobresalen de la plataforma de carga. Dado que se trata de una fuente de alimentación basada en transformadores, puede ver que el voltaje es un poco más alto que 5 V cuando se mide, pero esto se debe solo a que no hay carga en la salida.

Al medir un voltaje como este, si obtiene una lectura positiva, el terminal que toca con la sonda roja en el multímetro es la conexión positiva. En mi caso, el voltaje era negativo, por lo que tenía las sondas al revés. En este caso, con una lectura de voltaje negativa, la sonda negra es el terminal positivo.

Con el terminal identificado, utilicé dos cables con pinzas de cocodrilo para sujetar el paquete al cargador y dejar que se cargara. Mientras se carga, el módulo tiene un LED rojo que se enciende y cuando la batería está completamente cargada, se apaga y se enciende un LED azul.

Paso 5: Romper las conexiones internas

En su configuración original, con las baterías Ni-MH, los terminales de carga están conectados directamente con la batería. Como necesitamos agregar un circuito de protección entre ellos con el nuevo paquete, abrí la caja de la aspiradora y quité todo el conjunto del motor y las baterías.

En su parte posterior, podemos ver que un lado de la conexión se realiza a través de un diodo para protección de polaridad inversa y el otro está soldado directamente entre el terminal de carga y el interruptor.

Después de darle una limpieza rápida del polvo que se había acumulado, usé mi soldador para quitar el diodo y eso rompió una de las conexiones. Usando un cable más grueso, soldé un extremo al terminal del motor y luego intenté romper la junta de soldadura en el otro terminal.

Como había mucha soldadura allí y también parecía que había metal adicional detrás para soportarlo, usé mis tijeras para cortar una pequeña sección de ese puente y romper la segunda conexión de los terminales.

Luego, el segundo cable se soldó al terminal del interruptor y con eso, ambos terminales ahora estaban libres y dos cables salieron de las conexiones internas.

Paso 6: conecte el nuevo paquete de baterías y el cargador

Para estar seguro de la polaridad de los terminales, coloqué todo el conjunto sobre los terminales del cargador, mientras estaba conectado a la toma de corriente, y volví a medir el voltaje. Usé un marcador rojo para marcar un signo más tanto en el terminal interior del conjunto como en el exterior del terminal del cargador.

Luego agregué un poco de soldadura a los terminales de ensamblaje y soldé ambos cables de entrada del módulo a los terminales de acuerdo con la polaridad marcada.

Para evitar cortocircuitos no deseados, utilicé cinta aislante para aislar los terminales de la batería dentro de su ranura y luego coloqué el nuevo paquete. Por suerte para mí, el espacio fue perfecto y el nuevo paquete encajó en el interior sin ninguna modificación en la ranura.

Como paso final, corté los cables que vienen del motor a la longitud adecuada y los soldé a las almohadillas de salida del módulo. Con todo conectado, presioné el interruptor para probarlo y el motor se movió, pero se detuvo de inmediato. No estaba seguro de cuál era el problema, pero asumí que tal vez las baterías no estaban cargadas lo suficiente y el módulo no se enciende, así que procedí a instalar todo el conjunto en la carcasa.

Paso 7: Vuelva a armar

La instalación fue bastante simple ya que había mucho espacio en el interior para colocar todos los cables nuevos. La parte más complicada fue alinear el interruptor en la parte superior y, una vez hecho esto, devolví los tres tornillos para asegurar la carcasa como una sola pieza.

Para ver por qué la aspiradora no funcionaba, utilicé las pinzas de cocodrilo para conectarla al cargador y, para mi sorpresa, el LED de carga no se encendió. Pensando que algo podría haberse desconectado durante el ensamblaje, medí todas las conexiones y voltajes en el módulo del cargador solo para darme cuenta de que logré freírlo.

Según las especificaciones, el módulo es capaz de cargar las baterías con hasta 1A de corriente, ¡pero nunca se me ocurrió que ese 1A también es el límite que puede proporcionar en la salida! Cuando encendí la aspiradora anteriormente, el motor debe haber tirado mucho más de 1A destruyendo el módulo en el proceso.

Paso 8: Reemplace el módulo y el cableado (opcional)

Lección aprendida, reemplacé el módulo, y como no tenía ningún otro módulo que pueda manejar más corriente, ahora soldé los cables de salida directamente a los cables de la batería. De esta forma, la corriente de salida no atraviesa el módulo y no puede dañarlo, pero también, de esta forma, perdemos la protección de sobredescarga que proporciona el módulo.

En esta configuración, el módulo solo será responsable de cargar las baterías y asegurarse de que no se sobrecarguen y de que no se descarguen en exceso. Intentaré monitorear esto manualmente por ahora, escuchando la velocidad del motor. Siempre que escuche que el motor comienza a funcionar más lento de lo normal, se colocará en el cargador.

Esto no es ideal, pero no creo que sea un problema, ya que el limpiador solo se usa en ráfagas relativamente cortas y no continuamente durante mucho tiempo. Después de cada pocos usos, podemos volver a colocarlo en el cargador para recargarlo y nunca ejecutarlo peligrosamente bajo en el voltaje de la batería. Si veo esto como un problema en el futuro, podría agregar un circuito de monitoreo de batería separado y hacer un video al respecto.

Paso 9: ¡Disfruta

Entonces, con todo funcionando ahora, recorté dos de las piezas de plástico que empujaban el paquete de batería original de la tapa y lo cerré todo. Después de que el filtro se volvió a colocar en su lugar y se volvió a colocar el frente, una vez más tuve una aspiradora de mano que funcionaba.

Espero que este Instructable haya sido educativo para usted y que haya logrado aprender algo. Si eso es cierto, por favor revise mis otros Instructables, suscríbase a mi canal de YouTube y nos vemos la próxima vez.

Saludos y gracias por leer!