пятница, 10 октября 2014 г.

Страйкбольный аккумулятор типа "колбаса" для АК своими руками.

Итак, сегодня мы разберем конструкцию и процесс изготовления аккумулятора для страйкбольных электро-пневматических приводов на примере «колбасы» для АК.



Общая информация

Как уже рассматривалось ранее, наиболее интересным типом аккумулятора является LiFePo4 батарея.

Этот тип батарей обладает тремя наиболее важными характеристиками:

может заряжаться за короткое время (по опыту — около 15 минут с балансировкой для аккумулятора из качественных ячеек)
имеет широкий диапазон температур эксплуатации — от -35 до +50 градусов,
не боится физических повреждений (ну еще бы, с металлическим-то корпусом)
Собственно, недостаток только один — физические габариты, не подходящие для экзотических приводов вроде ВАЛа или MP5K.

Наиболее распространены 2 вида таких батарей:
  • для АК (CYMA, D-BOYS...) с установкой аккумулятора под крышкой ствольной коробки,
  • для M4 (G&G, CYMA, CA, …) c установкой аккумулятора в приклад.
По сути все аккумуляторы (как упомянутые, так и для G36/AUG/L85/M249 и т.д.) отличаются только положением ячеек, принцип изготовления тот же.

Для разных приводов будут разные конфигурации положения ячеек. Для АК серии это будет длинная «колбаса».Для М-серии это эдакие несимметричные «нунчаки» для crain-stock приклада. Для G36 серии и для установки в приклад АК можно применять как аккумулятор от М4, так и cделать «монолитный» вариант.

Для остальных приводов могут быть вариации вроде «блока», «плоского блока», «сосисочного» и прочих видов. Принципы сборки те же самые, меняются только длины проводов, диаметр термоусадки и количество ортезков проводов. Ну и сложность сборки.

Более детально и с картинками можно ознакомиться тут:
http://www.powerlabs.ru/a123/9.9v.html

Материалы

Итак, для изготовления типичного аккумулятора нам понадобятся:
  • ячейки LiFePo4 - 3 шт
  • провод силовой сечением 1.5 кв.см - 25 см
  • провод тонкий - 55 см
  • термоусадочная трубка шириной 25мм тонкая (можно заменить узким скотчем) - 7,5 cм
  • термоусадочная трубка шириной 25мм толстая - 17 см
  • термоусадочная трубка шириной 4-5мм - 2 кусочка по 7-10 мм
  • термоусадочная трубка шириной 3-4мм - 25 мм
  • разъем T-connector он же Deans — 1шт
  • разъем балансира на 4 контакта — 1шт
  • контактные пластинки для соединения ячеек — 2шт
  • узкий скотч
  • термоклеевой пистолет

Подробнее о выборе комплектующих

Ячейки аккумуляторные типоразмера 18650 (диаметр 18мм, длина 65мм) брать надо либо оригинальные фирмы A123, либо китайские перемаркированные оригиналы (насколько мне известно, фирма A123 не продаёт ячейки в розницу, только аккумуляторные батареи в сборе). Увы, определить можно только путем проверки — оригиналы имеют малое внутреннее сопротивление и как следствие честно отдают положенные 30А тока долговременно.
Также ввиду более высокого качества и стабильности параметров в партии они очень хорошо и быстро балансируются.

Провод силовой — тут значения особого нет, я использую акустический Luxmann, так как он достаточно гибкий, относительно мало дубеет на морозе, имеет пристойную медь и очень дешев по сравнению с модельным силиконовым (кремнийорганическая изоляция) проводом. Однако силиконовый модельный сечением 18AWG безусловно лучше на морозе.

Провод тонкий — я использую отечественный МГТФ и его вариации в цельной фторопластовой изоляции. Очень хорошая медь и достаточно стойкая изоляция. Самое главное — он мягче и тоньше провода в ПВХ изоляции такого же сечения. Ну и как обычно — если некуда девать деньги можно поискать тонкий силиконовый.

Узкий скотч — вообще пофигу какой, лишь бы хорошо клеился.

Термоусадочная трубка тонкая — в виде плёнки с материалом наподобие того, из которого льют бутылки для кокаколы. Если её не удаётся найти, вполне можно заменить замоткой узким скотчем.

Термоусадочная трубка толстая — желательно выбрать подубовее, она служит внешней защитой аккумулятора. В крайнем случае можно взять на один размер больше (30мм).

Разъемы балансира и силовой по опыту особой критичностью не обладают, можно брать первыого попавшегося производителя. Тем более что балансирный часто применяется в промышленности, поэтому и стоит копейки, и качество нормальное.

Пластинки для сборки батарей аккумуляторов — медные или никелевые пластинки размером 7-8 на 20-22 мм и толщной 0.2-0.4 мм. В крайнем случае заменяется кусочком силового провода без изоляции.


Сборка

Конфигурация и схема батареи

Если удалось найти требуемые материалы, то надо определиться с конфигурацией батареи. Так как батарея будет устанавливаться под крышкой ствольной коробки, то это будет "колбаса" из трех последовательно подключенных и размещенных ячеек. Между собой ячейки соединены пластинками, плюс к соединениям батарей надо добавить балансирный кабель для правильной зарядки батареи.
Схематично схема соединений батареи (с силовым разъемом накосячил, каюсь) :


Итак, инструмент готов, материалы закуплены, ячейки добыты. Начинаем. Дальнейшие фото взяты со сборки двух разных батарей, делались в разное время поэтому есть различия в материалах.


1. Подготовка элементов к пайке.
Элементы должны быть залужены в местах их пайки. При сборке применяется 2 вида элементов: тип 1 — залужен с двух концов и тип 2 — залужен положительный терминал и сделан дополнительный отрицательный терминал сбоку, ближе к положительному концу.

Тип 1 - обычные ячейки:

Для типа 2 надо надрезать изоляцию ячейки сбоку:



Далее зачищаем будущие места пайки шкуркой или бор-машиной.
Для изготовления нам нужны две ячейки типа 1 и одна ячейка типа 2.


2. Залуживание контактов элементов. 
Это один из самых критичных моментов сборки наряду со сборкой в батарею. К любой пайке батарей надо относиться очень ответственно.

Помните: неправильно проведенная пайка может вывести ячейки из строя сразу или через некоторое время.

Перегрев либо сразу, либо быстро выведет из строя элемент. Применение неправильного флюса или неполная отмывка активированного флюса может через некоторое время вывести из строя всю батарею.
Поэтому следует избегать всяких гиперактивных флюсов типа «паяльной кислоты» и прочих. Максимум — смесь из спирто-канифоли и лти-120, но эта штука требует отмывки спиртом после залуживания. Можно применять несмываемые флюсы (no-clean в западной терминологии), канифоль, паяльный жир и прочее.
Второй критический момент — припой. Это должен быть качественный свинцово-оловянный припой. Всякие «зеленые» безсвинцовые припои — в топку, так как температура плавления и прочность соединения оставляют желать лучшего. Мой личный выбор — Asahi. Там еще и флюс безобидный, хотя и слабоактивированный. По слухам, еще «Светозар» неплох, но сам не пробовал. Разумеется, Multicore Solders и прочие фирменные припои тоже хороши, надо только следить за маркой флюса.
Итак, залуживание. Оно должно быть при достаточно высокой температуре (300-320 градусов) для снижения времени. Ну и быстрым — максимум до 2с.
Кладем припой поперек зачищенной площадки (опционально покрытой флюсом), прокатываем и размазываем припой паяльником. 
Паяльник — в идеале паяльная станция с толстым жалом или обычный порядка 50 Вт.
Сразу после залуживания можно прижать к облуженному месту пассатижи или другой массивный металлический «теплоотвод».



3. Лужение соединителей. 
Необходимо, чтобы обеспечить качественный контакт при сборке батареи. Можно не зачищать перед пайкой и отмывать после пайки , если в припое флюс слабоактивированный. Просто лудим два конца соединителя. Можно с обратной стороны сделть небольшой пятачок — он облегчит сборку и пригодится для подпаивания балансира.
 



4. Пайка соединителей. 
Производится к отрицательным выводам ячеек типа 1. Почему сначала туда? Потому что эта операция будет очень сложной (прогреть аккумулятор + соединитель + припой), плюс его надо держать пинцетом. Зажимаем аккумулятор в тисочки минусом кверху (обернув резинкой, пластиком или бумагой и жмем без фанатизма), берем пинцетом соединитель, прижимаем к облуженному минусу облуженной стороной, греем паяльником. Как только почувствуем, что соединитель «просел» (расплавился припой), переносим пинцет на соединитель и убираем паяльник. Прижимаем «охладитель», ждем пару секунд, повторяем.







5. Подготавливаем провода.
Отмеряем и отрезаем провода. Зачищаем и облуживаем провода. Примерно по 5-6мм с каждой стороны для силовых и 3-4мм для балансирных. Нам понадобится:
  • провод для отрицательного вывода батареи, силовой, длина  190 мм
  • провод для положительного вывода батареи, силовой, длина  55 мм
  • провода для балансира, тонкие, 4 шт, длина 45, 107, 175 и 173 мм
 



6. Соединение первой пары ячеек. 
Зажимаем ячейку тип 2 в тисочки, плюсом кверху, облуженным пятном минуса к себе. Сгибаем соединитель у типа 1 под 90 градусов (не ровным углом, а дугой), прижимаем к плюсу зажатой ячейки так, чтобы над пятном минуса был уголок соединителя) и припаиваем аналогично залуживанию, то есть быстро, чётко, с охлаждением.


Выравниваем и сдвигаем ячейки, чтобы они шли друг за другом. Отпускаем тиски, зажимаем верхнюю ячейку плюсом кверху, пятном минуса нижней ячейки к себе, подготавливая плацдарм для пайки следующей ячейки.


7. Присоединяем третий элемент.
Паяем следующий элемент типа 1 аналогично пункту 6. В результате получаем "колбасу".


8. Паяем силовые провода.
Подпаиваем силовые провода к Т-коннектору.

Одеваем два отрезка термоусадки, нагреваем зажигалкой или паяльным феном.
 



Оставшиеся концы припаиваем:
минусовой к боковому пятну нашей самой первой ячейки
плюсовой к оставшемуся плюсовому контакту последней ячейки

9. Изготовление провода балансира.
К сожалению, разъем рассчитан под обжим на специальном станке и для ручной пайки надо дорабатывать контакты. Пайку надо проводить при меньшей температуре чем ячейки, иначе флюс сгорает до того, как сработает.
Откусываем лишние «уши» от контактов. Подгибаем по ширине то место, куда будем паять провод.

Вкладываем провод. Набираем на жало паяльника каплю припоя, наносим флюс (макаем жало в канифоль) и паяем.


Собираем балансир, втыкая проводки в белый пластиковый корпус. Треугольная марка на корпусе соответствует +.
Итак, втыкаем от + к -:
  • 45мм,
  • 107мм,
  • 175мм,
  • 173мм

На провода можно одеть тонкую термоусадку длиной 20-25 мм и нагреть зажигалкой, это предохранит провода балансира от повреждений.

 

Для того, чтобы облегчить распознавание проводов при сборке можно применить для последнего (отрицательного) провода в 173мм более толстый провод (см фото выше).

10. Пайка провода балансира.
Паяем быстро, от минуса к плюсу последовательно, чтобы не сбиться.




11. Тестируем батарею.
Это можно сделать просто подключив к заряднику в режиме балансировки. Для хороших ячеек это от 1 до 5 минут. Хреновые ячейки могут легко потребовать до часа. Если все нормально, то можно переходить к следующему пункту.

12. Заливаем все соединения термоклеем. 
Берем термосоплемёт, заливаем клей:
на донышко

между ячейками

на верхнюю часть

на пайку к боковой поверхности

Крайне желательно заливать так, чтобы оставался проход от отверстий положительных терминалов ячеек к атмосфере.

13. Фиксируем провода узким скотчем. 



Болтающиеся провода балансира можно подтянуть в петелечки.

14. Организуем защиту ячеек батареи.


Надеваем термоусадку на батарею и с помощью фена усаживаем (температура фена — 200-220 градусов). Первая ячейка — в тонкую термоусадку.

При отсутствии тонкопленочной термоусадки можно просто замотать тонким скотчем. Цель этого фрагмента — защита от обдирания изоляции ячеек об углы отверстия в основании целика.

Оставшийся участок (от пайки до выводов) закрывает толстая термоусадка. Цель - предохранить ячейки от физических повреждений и дополнительно скрепить батарею (термосопли держат так себе). Момент усаживания термоусадки это последний шанс поправить элементы батареи — устранить ошибки укладки элементов, сделанные на этапе заливки термоклея между ячейками.

 

Всё, ячейка готова, можно проверить зарядкой и установкой в привод...