Самоделки. Адаптер внешнего Li-Ion аккумулятора.

Версия документа от 09.12.2005.

1. Теория

Li-Ion аккумуляторы овеяны легендами и слухами. Считается, что они очень капризны, склонны к взрывам и использовать их "в быту" - удел авантюристов с радиотехническим образованием ;).

На практике все не так страшно. Существуют специализированные микросхемы контроллеров заряда и схемы защиты. Первые управляют режимами заряда, а вторые - защищают аккумуляторы как от перезаряда, так и от излишнего разряда.

В нашем случае, контроллер заряда "сидит" в самом КПК и задает требуемый ток заряда. Контроллер защиты находится в корпусе штатного аккумулятора. Их работа нас вполне устраивает, не устраивает только время автономной работы. Есть мысль заменить элемент аккумулятора, но мы довольно жестко ограничены небольшим объемом аккумуляторного отсека. Поэтому у меня появилась мысль на базе штатного аккумулятора (точнее, его корпуса и контроллера защиты) сделать адаптер и подключить им внешнюю батарею Li-Ion элементов.

К вопросу выбора элементов для внешней батареи. В принципе, можно использовать совершенно любые элементы вне зависимости от формы, цвета ;), технологии (Li-Ion или Li-Pol) и даже указанного на нем напряжения - 3.6 или 3.7 В. Последние два момента поясню. Дело в том, что химия любого Li-Ion или Li-Pol аккумулятора совершенно одинакова и именно химией определяется напряжение. Но оно может несколько отличаться в зависимости от материала электродов. По большому счету, для нас нет особой разницы, какя технология применяется, имеем мы 3.6 или 3.7 В на элемент - для машинки это неважно. Единственно, напряжение отсечки установлено в Asus A730 и A730W на 4.2В (видимо, так), что соответствует полностью заряженному аккумулятору 3.7 В. Заряжая аккумулятор с маркировкой 3.6 В (напряжение отсечки для него должно составлять 4.1 В), мы можем, теоретически, несколько снизить срок его службы. Ну и пусть - ничто не вечно. Зато напряжение нисколько не связывает нам руки в вопросе выбор аккумулятора. Более того, нам подойдут также любые аккумуляторы с напряжением, кратным 3.6 или 3.7 В - скажем, аккумуляторы от видеокамер на 7.2 или 7.4 В. Но их однозначно придется разобрать, потому что в них используется батарея из 2-х элементов, соединенных последовательно.

Аккумулятор от сотового телефона или другого подобного устройства с более чем двумя контактами либо содержат свою схему защиты (и тогда третий контакт - вывод резистора, играющего роль кода производителя и, возможно, задающего ток заряда при зарядке в том устройстве, для которого этот аккумулятор предназначен), либо термистор. Дополнительная схема защиты нам ни к чему, а термистор все равно не будет использоваться нашей машинкой. Так что, лучше разобрать аккумулятор (и габариты заодно уменьшатся).

Даже батареи с большим числом контактов и высоким напряжением (скажем, 14.8 В) пойдут в дело, надо их только разобрать на элементы. Мной, например, использована батарея из 3-х цилиндрических элементов, извлеченных из ноутбука. Общая емкость - около 4-4.5 Ач. Была под рукой, потому и использовал. Габариты, честно говоря не очень (из батарей от сотовых можно ту же емкость "оформить" в меньшем объеме), но зато у меня лежат еще две таких батареи. К "автономному плаванию" я почти готов. ;)

Чтобы не было вопросов вроде "а как соединять", сразу напомню, что для увеличения емкости элементы надо соединять в батарею ПАРАЛЛЕЛЬНО. Лучше, чтобы элементы были однотипные и примерно одной "свежести". С разнотипными лучше не экспериментировать.

Да, и еще одна маленькая хитрость. Некоторые аккумуляторные элементы (например, цилиндрические из ноутбучных батарей) имеют стальной корпус, который не паяется с канифолью. Можно соединить их либо с помощью точечной сварки (наилучший вариант, но мало кому доступен), либо паять с флюсом типа ЛТИ-120. Главное - не перегреть элементы!

2. Краткое описание конструкции

Разбераем корпус штатного аккумулятора, удаляем элемент и припаиваем вместо него разъем для подключения внешней батареи. Сразу успокою боязливых: корпус и товарный вид машинки не страдает. Переделке подвергается только аккумулятор. Удаленный штатный элемент тоже может "пойти в дело" и давать машинке энергию.

Есть несколько "но". В-первых, провода не позволят крышке закрыться: либо резать корпус (чего не хочется), либо использовать без крышки. Во-вторых, у машинки рядом с центральным разъемом имеется датчик крышки, который не дает включиться при снятой крышке: либо как-то блокируем его (кусочек резинки в щель) или, опять-таки, режем корпус. ;) В третьих, машинка и внешний блок на проводках неудобны в работе. Все эти "но" можно победить одним махом: использовать машинку без крышки, но в самодельном чехле с замыкателем датчика крышки и отсеком для внешней батареи. Пока такой чехол у меня лишь в проектах, но рано или поздно я его изготовлю. Если кто-то сделает его раньше меня, просьба поделиться опытом.

Тех, у кого в комплекте был только один аккумулятор и кто волнуется за внешний вид и удобство в работе, могу успокоить: штатный элемент помещается в аккумуляторный отсек и крышка закрывается! Поэтому в зависимости от ситуации можно будет использовать либо штатный элемент со штатной же крышкой, либо внешнюю батарею со всякими ухищрениями типа самодельного чехла.

Итак, взвесили все "за" и "против" и не боитесь экспериментов? Тогда приступим!

3. Практика

Что понадобится? Острый нож, тестер (можно самый простой), паяльник, припой, канифоль и внешняя батарея. Это основное. Ну и по мелочи: мелкий пластиковый разъемчик на 2 контакта, провода и т.п. Я использовал небольшой пластиковый прямоугольный двухконтактный разъем. Наименования его точно не знаю, выглядит он примерно как те трехконтактные, которые используются для питания вентиляторов в корпусах компьютеров. Защелку пришлось отрезать - крупноват он оказался. Потом планирую заменить на что-нибудь компактней, как только найду, на что. ;) А то нет никакой защиты от переполюсовки и габариты лучше бы поменьше... Поправка от 12.12.2005: обточил "папу", а в качестве "мамы" использовал разъемчик, которым к материнской плате ПК подключаются элементы передней панели - ощутимо более компактно, но пока все еще без защиты от переполюсовки...

Разбираем корпус аккумулятора. Первым делом отдираем обе наклейки! Они только будут мешать.

Вооружаемся острым ножом и терпением. Пиво на данном этапе лучше совсем исключить! ;) Банка элемента выглядит довольно прочной, но кто знает, как она себя ведет под лезвием ножа? Начинать надо со стороны контактов - тогда риск повредить элемент полностью отсутствует. Аккуратно засовываем кончик ножа в щель между корпусом и крышкой и начинаем потихоньку отделять последнюю, постепенно перемещаясь на боковые стороны. По бокам надо быть более аккуратными - элемент располагается не впритык к стенке, но все же осторожность не повредит. В районе стенки, противоположной контактам надо быть крайне внимательными, чтобы не допустить разгерметизации элемента! Можно в этом месте вообще грубо отодрать крышку: нам от нее в дальнейшем все равно понадобится максимум сантиметр - и то со стороны, которая раньше примыкала к контактам.

Так выглядит аккумулятор без крышки. ;)

Извлекаем элемент с контроллером. Центральный контакт элемента - это "минус", боковой лепесточек - "плюс". Отпаиваем элемент от контроллера. Сразу предупреждаю, что Li-Ion элементы не любят нагрева! Отпаиваем быстро и аккуратно.

Контроллер с напаянными проводками. Расположение соответствует расположению контроллера в корпусе.

Теперь на место элемента припаиваем разъемчик. На всякий случай обращаю внимание на то, что "папу" (разъем с торчащими контактами) лучше припаивать к контроллеру, чтобы не допустить возможности короткого замыкания батареи! Места пайки разъема тщательно изолируем.

Контроллер установлен в корпусе. Рядом - батарея цилиндрических элементов емкостью 4-4.5 А-ч.

Контроллер защиты устанавливаем на место и заклеиваем его полоской, отрезанной от крышки (надеюсь, ее еще не выкинули?) - я отрезал миллиметров 7, прямо по краю этикетки.

Остается самое простое - напаять на внешнюю батарею провода с ответной частью использованного нами разъема. Собственно, все готово! Теперь можно подключить внешнюю батарею (естественно, соблюдая полярность) и поставить адаптер в корпус КПК. Если сразу не включится - не паникуйте: или батарея севшая, или забыли заблокировать датчик крышки. ;)

Можно еще напаять разъем на извлеченный штатный элемент. Но для того, чтобы была возможность использовать его совместно с крышкой КПК, надо еще немного доработать адаптер - острым ножом или напильником снимаем его заднюю стенку, но не полностью, а оставив примерно с миллиметр для обеспечения жесткости конструкции. Теперь присоединяем к адаптеру элемент, устанавливаем в КПК адаптер, потом в адаптер вставляем сам элемент (в моем случае идет довольно туго, но с меньшим разъемом дела будут обстоять лучше). Закрываем крышку - все работает. Если (вдруг) болтается - наклеиваем на элемент кусочек пористой резины. Извлекается все в обратном порядке - сначала элемент (если надо, помогаем себе стилусом), потом адаптер.

Готовый адаптер. Моя гордость! ;)

А так адаптер со штатным элементом помещается в аккумуляторный отсек. Голубые ошметки - остатки прилипшей бумажки. ;)

Некоторые мысли и наблюдения

Время зарядки внешней батареи зависит от ее емкости, он растет практически прямо пропорционально росту емкости. Для сравнения: штатный аккумулятор заряжается от разряженного состояния примерно за 1.5 часа. Делим емкость внешней батареи на 1100, умножаем на 1.5 и получаем примерное время зарядки. Моя батарея емкостью примерно 4000-4500 мАч заряжается около 6-6.5 часов. Ток заряда внешней батареи от нашей модификации не меняется, ибо задается контроллером заряда. Это, конечно, не совсем хорошо: большие батареи будут заряжаться очень долго (а ОЧЕНЬ большие батареи, возможно, вообще не будут заряжаться из-за того, что машинка будет выдавать слишком маленький ток). Но, воспринимайте это как данность. Заодно за машинку не страшно. По-хорошему, нам бы соорудить отдельную зарядку для нашей внешней батареи, но пока я только присматриваю себе элементную базу (чтобы и просто, и недорого, и доступно). Для себя я уже решил: мое зарядное устройство будет построено на специализированной микросхеме контроллера заряда. Преимущества такого решения несомненны: несложная схема устройства сочетается с приличным "интеллектом". Если кто-то имеет опыт построения подобного устройства - просьба им поделиться. Но никаких особых сложностей (кроме выбора схемы с легкодоступными деталями) я не вижу.

Время работы с увеличенной внешней батареей существенно больше времени работы со штатным аккумулятором. Что вполне естественно. ;) Пока статистики у меня немного, лишь пара экспериментов. В режиме турбо с подсветкой примерно на половине шкалы машинка продержалась порядка 8 часов, в стандартном режиме при среднестатистическом использовании (кто как - не знаю, а у меня это немного игр, чтение, работа с PIM, рисование в PhatPad) - 16:20 в течение 6 суток. Причем, машинка еще вполне нормально работала, но после выключения обратно включаться уже не захотела. ;) Еще надо учесть, что я использовал б/у батарею, ее емкость может быть меньше заявленной, ибо ее состояние мне неизвестно. У кого-то при той же номинальной емкости могут получиться лучшие результаты.

Да, насчет индикатора заряда. С расширенной внешней батареей он ведет себя не менее безобразно, чем со штатной - со 100% до 90% на свежезаряженной батарее он падает за 2-3 минуты. Дальше ведет себя более адекватно, но по нему судить об оставшемся времени работы машинки, по-прежнему, нельзя.