Black & Decker FV7201-H1 (parte 4 - conversione da Ni-Cd a Li-Ion)

Questo lavoretto è a puro scopo ludico / didattico, per futuri progetti di conversione per elettro utensili a batteria (e non). Devo solo fare un pò di pratica e sbagliare per ripassare le mie (poche) conoscenze tecniche in materia di elettricità. Il concetto è "impara l'arte e metti da parte". 

Sicuramente è utilissimo sapere fare un pò di tutto ciò che può essere a portata di mente, mani e materiali a disposizione, il resto lo fa l'ingegno, la creatività, la voglia di sperimentare, ecc.... Alla, fine del percorso dedicato a questo "elettrodomestico" già documentato (vedi riflessioni precedenti), ovvero autopsia, smontaggio, pulizia e fatwa al produttore, le perplessità tecniche restano irrisolte. Funzionerà? Si brucerà il motore? Il caricabatteria fai da te reggerà la corrente di ricarica? Le batterie andranno a fuoco? Mi fido a lasciarlo sempre in carica appeso alla parete? (nei commenti correggetemi se sbaglio i ragionamenti che vado a documentare).

A premessa, duole constatare come le vecchie batterie al Ni-Cd fossero caricate applicando direttamente 15 volts in AC (un volgarissimo trasformatore incapsulato per il collegamento "a muro" con dati di targa a 10 volts AC) raddrizzati da un solo diodo, senza regolazione della corrente di carica o senza un circuito in grado di staccare la ricarica a ciclo completo...manco un condensatore, nient'altro che un diodo... complimentoni alla multinazionale con i suoi segretissimi motori custom.

Batterie 18650: Per le batterie, data la scarsa importanza del progetto, ho optato per due Li-Ion recuperate dalla batteria defunta, a 9 celle, di un vecchio portatile. Un ciclo completo di scarica e ricarica per tutte e 9 ed ho scelto quelle che parevano messe meglio. Ne ho messe due in serie per avvicinarmi alla tensione nominale delle batterie originali, 7,4 volts a carica completa. Per alloggiarle sotto al motore, ho dovuto togliere un aletta di rinforzo ed adattare il contenitore al diverso form factor del litio rispetto al Ni-Cd, nulla di difficile. Non conosco la loro capacità (non c'è scritto) ma presumo siano da 2000mAh, per cui 2 ampère per un ora (60 minuti), 20 ampère per 6 minuti e via dividendo

il BMS: le batterie al litio, si sa, hanno la necessità di un sistema che blocchi l'erogazione di corrente al raggiungimento di una soglia minima di tensione, pena la distruzione delle batterie stesse. BMS è l'acronimo di Battery Management System. In rete ormai si trovano una moltitudine di circuitini pre-costruiti e pronti all'uso. Io ho optato per un 2S (2 batterie in serie) da 10 Ampère... meglio "tenersi larghi" (era il ragionamento iniziale) per evitare surriscaldamenti o sovraccarichi potenzialmente dannosi. Il BMS è bilanciato per carica e scarica (ottimo) da 8,4 volts, il motore è da 7,4 volts... reggerà? Costo 5,7 euro alla coppia, ne ho presi due, si sa mai. Data la sperimentazione, non ho voluto mettere in parallelo un altra coppia di batterie per aumentare l'autonomia dell'apparecchio.... è un aspirabriciole per dio! quanto mai dovrà durare un aspirata veloce? mica ci devo fare le pulizie a fondo!. Per i collegamenti è facile. P+ e P- vanno collegati nei punti dove si trovavano le vecchie batterie. I +/- 9 vols vanno collegati nella base di ricarica (occchio alle polarità).

L'interruttore ON/OFF: La B&D ha deciso di predisporre il modulo batterie/switch su un unica basetta (vendono il pacco assemblato come ricambio, motore compreso!). Due lamelle di contatto ad incastro, in basso nella foto, servono per la ricarica (il positivo l'ho "sporcato" di rosso per evitare errori ed inversioni di polarità). L'interruttore è in realtà un deviatore che collega alternativamente le batterie o al motore (normale funzionamento) o alle lamelle della base di ricarica dove ho portato i 9 volts necessari al BMS. In foto si notano i contatti esposti dopo la rimozione del pettine a scorrimento superiore. Quest'ultimo è un foglietto di rame con tre lamelle a strisciamento, che scorre sulle prime tre guide di ottone a sinistra. In posizione "OFF" i contatti a striscio connettono le prime due piste in ottone a sinistra. In questo modo il catodo del diodo (sul cui anodo abbiamo collegato i +9volts di ricarica) è collegato al P+ del BMS. il P- è sempre a massa del caricabatterie ed è collegato ad un capo del motore. In posizione "ON" il P+ (out del BMS) va a connettersi con la terza pista in ottone contando da sinistra, escludendo il caricabetterie ed andando ad alimentare il motore (striscia in ottone in foto all'estrema destra).

Il carica batterie: per la ricarica delle batterie è sufficiente predisporre un circuitino, semplice semplice, per garantire da 8,4 a 9 volts, come da specifiche del BMS usato. Tengo il trasformatore a muro, un ponte raddrizzatore recuperato da qualche alimentatore, un 7809CV (della ST) recuperato tempo fa e messo da parte, più un paio di condensatori di filtro (pure di recupero), identici a quelli suggeriti dal produttore nelle Application notes o nel Datasheet. Un condensatore da minimo 1000micro 35V dopo il ponte è d'obbligo. Tutto su basetta millefori nascosta nella base di ricarica e tenuta in sede con la versatilissima termocolla (e biadesivo per esagerare).

Il Filtro per la polvere: 15 euri più spedizione?? ma siamo matti? no, no...googla meglio... 9 euri più spedizione? non ci siamo proprio...  dò una lavata a quello che ho, al limite ho un pacco di "mascherine" che la regione ha distribuito nella prima fase della finta pandemia COVID... prodotte da un leghista che faceva tutt'altro (ma amico del Governatore) e che quando indossate sembra di avere le orecchie da elfo (quando le orecchie entrano nei fori... manco l'elastico!!)... ecco, dato che quasi nessuno le ha usate (erano troppo ridicole, troppo) provo a recuperarle (dato che le abbiamo comunque pagate un botto) e vedere se si riesce a ricostruire il filtro originale ( o almeno simile)... soldi alla B&D basta, abbiamo già dato (ed anche troppo).

Alla fine... quanto ho speso sino ad ora? 5,17 euro per il BMS (due), qualche euro per la guaina protettiva, i cartoni isolanti, i reggi batterie... facciamo 6 euro in tutto? Si, maaaa... funziona? No!. Maledetto me che non ho controllato gli assorbimenti del motore. Appena lo si accende, il BMS va in limitazione e non eroga (protezione per i corto circuiti). Ok, smonto il tutto, provo a misurare la resistenza del motore con il mio mega tester.... 0,2 ohm. Giusto per alimentare i miei dubbi, provo con altri due tester cinesi... 0,6 ohm e 1,2 ohm... è il problema dei tester non tarati e non professionali che, alle basse resistenze, danno di matto. Nessun problema, ho realizzato un circuitino per misurare resistenze con frazioni di ohm, devo solo cercarlo e ripassare come funziona. OK, dalle misurazioni effettuate col circuito per misurare frazioni di ohm trovo che la resistenza del motore dovrebbe essere 6,51ohm.

Ad ogni modo, provo a collegare il motore dirrettamente ad un alimentatore da banco (di quelli cinesi). Imposto 7,4 volts e 5Ampère (di più l'aggeggio non mi lascia impostare). Il motore gira ma la tensione droppa a 2,4 volts, girando poi ad una velocità ovviamente insufficiente per aspirare. Dalla legge di ohm l'assorbimento dovrebbe arrivare a 12/13Ampère. Siamo sopra la capacità del BMS che ho scelto a caxo! Ora dovrei cercarne un BMS 2S da 7,4 volts 20A (non più di due litio in serie che non c'è posto per alloggiarle più di due). Allora? Che faccio? compro? butto tutto in discarica e mi concentro su cose più utili? Rinuncio al litio e compro delle Ni-Cd di ricambio da impaccare? Cheffaccio?

Stay tuned. Alla prossima.

P.S. il coniglio bianco si mangia la carota. Ripeto: il coniglio bianco si mangia la carota.

Philips QC5370 rasoio elettrico (sostituzione batterie)

Prendi, porta a casa e quando hai un minuto provi a riparare... Un rasoio elettrico Philips QC5370. Due anni fa un ciclo di manutenzione ed un (fallito) tentativo di apertura, troppo alto il rischio di spaccare qualcosa. Molti mesi fa, dato che le batterie erano "morte" ed occorreva usarlo col cavo, il proprietario decide di sostituirlo con un altro modello. L'occasione è ghiotta per tentare di aprirlo senza paura di rompere qualcosa, ed avevo ragione. L'apertura di questo ciòttolo è un delirio. La complicazione maggiore è data dal fatto che il rasoio può essere sciacquato sotto l'acqua corrente del rubinetto, per cui l'ingengère ha deciso di "sigillarlo" per bene con una guarnizione posta alla giuntura delle due valve che compongono l'apparecchio. Non pago di questo magistrale incastro, sto progettista decide anche di fissarla con 4 viti (quattro!!), il design ad onda del creativo progettista fa il resto. Le prime due viti sono a vista, le altre due, per toglierle, occorre aprire....solo che per aprire bisogna applicare una torsione, tirando, per sfilare una delle due conchiglie incastrate al terminale di ricarica.... io non ce l'ho fatta... ho rotto la guarnizione e col cacciavite ho un pò rovinato i bordi. Le parti proprio non ne volevano sapere di aprirsi. 

Questo mi insegna, se ci sarà una prossima volta, che un eventuale riparazione va accettata solo se il "cliente" è consapevole che l'attrezzo non tornerà come nuovo, almeno esteticamente. Nel rimontare il tutto mi sembra di aver dimenticato un pezzo... credo, non sono sicuro se è del rasoio o di qualche altro apparecchio (sì, a volte sono leggermente disordinato). Ad ogni modo alla fine ce l'ho fatta. 2 batterie Ni-mH sostituite. Quelle originali da 750mAh con due da 900mAh, così abbiamo una durata maggiore ed un minor ciclo di ricariche che le ammazzano col tempo. Soddisfatto? non molto, non fosse per la difficoltà di apertura e riassemblaggio e per everlo leggermente danneggiato (ma tant'è che era un esperimento per eventuali future riparazioni "professionali"). Lo rifarei? non so...forse per risparmiare (ho speso in tutto 7 euro) e boicottare le discariche. Ora il rasoio non è più a tenuta stagna, ma...lo era davvero? non ho notato particolari accorgimenti nel sigillare il perno del motorino. Di convertire il rasoio con batterie al litio nemmeno a provarci... non c'è posto all'interno, almeno sino a quando non troverò delle batterie al litio delle dimensioni AAA.

Ad ogni modo, il rasoio ora funziona con l'autonomia necessaria, senza fili e senza cavi che tanto ingombrano quando faccio anche il barbiere a tempo perso in cambio di un pasto caldo. Alla prossima. 

P.S. La trota nuota in acqua corrente. Ripeto: La trota nuota in acqua corrente.

DELL PT434 E6400 Li-Ion Battery (autopsy)

Mi appunto qui un pò di pensieri al volo, a futura memoria, nell'analizzare la batteria di un portatile DELL Precision M4500. Questa batteria, in particolare, l'ho ordinata nuova presso un rivenditore su e-bay, attratto dal prezzo conveniente. Subito ha presentato un problemino: non si ricarica, per cui, una volta esaurita è diventata un ingombrante mattone. Il rivenditore, onesto, alla segnalazione e senza esitare ha proceduto con il rimborso immediato, senza nemmeno discutere... fosse stato un italiano sono convinto che a distanza di anni saremmo ancora qui a litigare, ma veniamo a me. Batteria maggiorata PT434 E6400 da 7800mAh/80Wh Li-ion (per laptop DELL Precision M4500). All'interno un pacco batterie 18650 3S 3P, ovvero tre gruppi in parallelo posti in serie da tre: 12 volts. Il BMS (la basettta di gestione della carica/scarica) riporta nelle serigrafie i valori intermedi del pacco, per cui credo proprio che lo ri-utilizzerò in qualche progettino al volo.

All'interno un totale di nove batterie Li-Ion 18650, di colore viola, con scritte e sigle serigrafate:

• Cylindrical - Lithium Ion Cell 20181208 - SZNS ICR 18/65-2000mAh 3,7/4,2V - 7.4Wh GL5L11EL878401 - Made in china R-41047147
• 3,7V 7,8Wh INR18650E 20EEBJ30A10YOC (più un barcode)

L'ultimo numero dovrebbe essere una sorta di seriale in quanto cambia ed ogni elemento. La sigla INR18650E dovrebbe darmi indicazioni aggiuntive. La prima lettera I indica "built-in lithium ion" (e questo s'è capito), la C indica Cobalto (si ma dove?), la R indica che è cilindrica (ma va?), 18650 è il form factor (diameter of 18mm and a height of 65mm) ma la E finale proprio non ho trovato cosa significhi. 

In rete  ho trovato poco o nulla che combaci perfettamente e mi potesse aiutare con un datasheet, probabilmente sono batterie "custom" (almeno questa è la mia opinione).

Dai dati possiamo almeno avere le specifiche base. La tensione misurata con un trester ne rivela un paio a 1,8 volts mentre le altre a 1,75 volts e rotti... poco, troppo poco. Sotto i 2,4 volts interviene il BMS per evitare la scarica eccessiva, soglia sotto la quale le batterie potrebbero rovinarsi fisicamente. Nel mio caso però considero che la tensione così bassa sia dovuta al fenomeno dell'autoscarica e non ad un uso eccessivo (uso che in realtà non c'è stato se non per un unico utilizzo)... per cui presumo (da buon ottimista ingenuo) si possano ancora recuperare. Al momento ho un carica batterie per le Ultrafire protette... non credo sia uno di quelli "intelligenti" per la rigenerazione o per i cicli di carica "da zero" ma spero possa funzionare, al limite tengo la carica presidiata controllando periodicamente surriscaldamenti, perdite di elettroliti o cenni di rigonfiamento... speriamo bene, al limite brucio tutto e ricompro il nuovo (con che soldi non lo so perchè li ho proprio finiti). Se riuscissi a recuperarle, potrei usarle anche per svapare ma soprattutto per l'aspirabriciole in fase di conversione dal Mi-Cd al litio....

Ma vediamo il BMS in dettaglio. Sul retro, la parte senza componenti, compare una sigla: DELL E6400 DD20140417309 R5 mentre in prossimità del connettore di ricarica ed alimentazione, vediamo serigrafati i segnali. 

P- P- ID NC P- C P+ P+ 

così, misurando esternamente le polarità o la continuità del P- è possibile scovare gli altri pin senza bisogno di aprire e distruggere la batteria. Provo a buttarla lì... ID e C sono rispettivamente SDA e SCL del protocollo I2C, per esclusione e deduzione logica.

Lato componenti notiamo la barra a led ed il pulsantino per verificare al volo lo stato di carica della batteria. In corrispondenza delle piazzole di alimentazione vediamo le tensioni applicabili, da zero a 12 volts, con 4 ed 8 intermedi per la serie. F2 è un fusibile (F1 risulta non presente), R13 è una resistenza di sense e serve al processore per misurare la caduta di tensione in funzione della corrente. Q1 e Q2 sono due integrati siglati 4437P, mosfet P- channel 30 volts tra drain e source e 11 - 14 A. 4 pin, dal 5 all'8  sono in comune da un lato come i pin 1,2,3 dall'altro (Drain e Source). Il Gate è il pin 4. RT1 dovrebbe essere il termico ma questo modello di batteria sembra che non lo preveda. Le piazzole infatti sono pulite, segno che non è mai stato saldato allo stampato. U1 è il processore che governa il BMS e dialoga con il PC, molto probabilmente attraverso il protocollo Smart Battery SMBus. La sigla che si legge è A2170 - A06077001G - 1821 ma una ricerca in rete non ha dato risultati soddisfacenti. Di solito l'ultimo numero è una data di produzione. Seguire le piste? naaa, quasi impossibile per un multi strato...quasi ma forse non ne vale la pena...per ora. Probabilmente si tratta di un chip proprietario e le sue specifiche non sono disponibili (maledetti, cosa abbiamo fatto di male?). Ci si auspica che, almeno per le parti obsolete, i produttori rilascino le informazioni tecniche. Chi lo farà per primo diventerà il mio fornitore preferitissimo. 

Ad ogni modo, avendo a disposizione il connettore serigrafato, si può tentare con un microprocessore (tipo un Arduino Mega o un Raspberry) a tentare di leggere e scrivere dati da/verso il circuito. Sarà una bella sfida da mettere in cantiere.

Aggiornamenti qui, stay tuned. Alla prossima.

P.S. la lupa è a secco. Ripeto: la lupa è a secco.

CAT V9041CR ventilatore (riparato)

Mi (ri)arriva per le mani un mega ventilatore a piantana, interamente in metallo scintillante... CAT ventilatore a colonna in metallo modello V 9041CR diametro pala 39 centimetri, 55 watt di potenza pura. Qualche giorno fa lo avevo riparato chiudendo le griglie con una soluzione fuori dal comune.

Purtroppo il proprietario non lo vuole buttare, altrimenti lo avrei fatto mio. A malincuore decido di riportarlo operativo. Cos'ha? un difetto di progettazione, a mio avviso un grave difetto. La base, internamente, è dotata di un peso per tenerlo stabile alla massima velocità, che quando lo si accende al massimo (velocità III) le tende di casa svolazzano come in balia ad un tifone tropicale. Il peso, altro non è che della sabbia con una percentuale minima di cemento, oppure è della volgarissima malta da muro... non ho capito bene che materiale sia, ma, fatto sta che... si sbriciola e si frantuma con estrema facilità. Il materiale è racchiuso da uno strato di plastica sottilissima, che si spezza facilissimamente con le mani, si frantuma. E così, basta appoggiare a terra il ventilatore una volta di troppo, che con il tempo il peso si frantuma in mille pezzi, pregiudicando la stabilità del ventilatore stesso, specie quando è configurato alla massima altezza. 

Francamente sono rimasto davvero stupito della soluzione adottata, non me lo sarei aspettato e ancor più francamente, è come indossare una scarpa ed una ciabatta. Un bel ventilatore, solido e potente con una ciambella di sabbia che si sgretola in questo modo... ben otto bulloni per fissare l'asta alla base di metallo, otto! Otto bulloni ancorati alla sabbia... ma chi c*zzo è il progettista? mammolo dei sette nani? Non ha previsto sto demente di ingegnère, laureato per corrispondenza
durante uno sciopero delle poste, che il ventilatore viene preso per l'asta e spostato in giro per le stanze? Potevi metterne anche ottanta di bulloni imbecille!, la sabbia non tiene lo sforzo meccanico.... magari il cemento puro si, ma la malta da muro NO! Cretino!

Vabbè, che si fa? Una base nuova ovviamente, tempo e soldi ce li mettiamo noi dopo averne spesi una parte per un ciòttolo mal progettato. Fortunatamente, qualche tempo fa, ho disassemblato un tapis roulant, di quelli meccanici senza motore, acquistato usato ma inutilizzabile per lo sforzo da fare per "camminare"... dal mucchio ho selezionato il volano dove era attaccato il magnete per l'odometro, il misuratore di distanza. Perfetto. Già lo avevo massacrato per togliere il cuscinetto (sto costruendo un carrettino da giardino con un vecchio portabagagli da camper ed una carriola con le parti di un e-scooter). Ora è tempo di riutilizzarlo.

Un pò di passate con il flessibile e disco grana 40 per togliere una flangia (ho il tornio troppo piccolo per questo), 8 fori con una punta affilata (e c'è posto per altri 4 fori), 4 bulloni nuovi (più lunghi) ed il peso è assicurato. Dato che i bulloni mordono sul metallo (e non su un blocco di malta), ne ho utilizzati solo 4 e non OTTO con relative rondelle!

Collaudo ok, alla massima velocità e massima altezza. Direi che sono soddisfattissimo per un oretta di lavoro. Ora il ventilatore è tornato a fare il suo lavoro, ovvero ventilare. Speriamo che non emergano altre sorprese. Ah, se avete in programma di acquistarlo, trattate sul prezzo.... vale la metà, ma anche meno. Alla prossima.

P.S. il lupo perde il pelo, la gallina canta. Ripeto: il lupo perde il pelo, la gallina canta.