Попросили модернизировать игрушку. Красивый радиоуправляемый вертолет с дистанционным инфракрасным управлением обладает одним существенным недостатком. Пульт управления вертолета одновременно является его зарядной базой. А так как сам пульт питается от четырех АА батареек, и ребенок играет с игрушкой часто, батарейки в пульте меняются очень часто. Попросили перевести пульт на аккумуляторы.
Зарядный разъем в вертолете немного поломан с одной стороны, но это не страшно. При аккуратном использовании все работает.
Зарядный разъем в пульте в лучшем состоянии, но по его виду понятно, что игрушкой действительно часто пользуются.
Передняя часть пульта, видны светодиоды инфракрасного управления.
Низ пульта. Интересен фиксатор батарейного отсека. Для открытия отсека необходимо нажать на подпружиненный стопор. Скорее всего, так сделано, чтобы даже при частом падении пульта (вертолетом все же будут пользоваться дети) батарейный отсек не раскрылся.
Проверил, как заряжается и работает вертолет, чтобы было с чем сравнивать после модернизации. Открываю батарейный отсек и извлекаю батарейки. Они нам в этом пульте больше не понадобятся.
Открутил четыре самореза, раскрываю пульт.
Схематически пульт очень простой.
Снимаю фиксатор зарядного разъема. Фотографирую, чтобы не забыть, как он стоял на стойке.
Откручиваю пару саморезов, снимаю плату. На обратной стороне установлены два переменных резистора управления и два инфракрасных светодиода.
Надо определиться с аккумулятором. Батарейный отсек был для батареек АА, следовательно, без проблем, с небольшой переделкой, можно использовать аккумуляторы типоразмера 14500. Я ранее много их покупал для автономных светильников с датчиком движения. Один светильник перестал нормально работать, пока не стал заниматься его ремонтом, просто купил другой светильник, сразу с аккумулятором. Аккумуляторы со старого светильника лежат без дела. Им уже больше 5 лет. Отправляю парочку на тест емкости методом разряда.
Посмотрим, что еще можно применить. Есть у меня большой длинный аккумулятор, покупал пару для модернизации светильника. В 2023 году емкость нового аккумулятора была 1433 мА/ч. Пробую его разместить в корпусе.
Толщина аккумулятора не позволяет полностью закрыть корпус, остается щель.
Другие аккумуляторы намного меньшей емкости. Дождемся окончания теста аккумуляторов 14500. А пока можно заняться повышающим DC-DC преобразователем, ведь пульт питался от 6 Вольт, а напряжение Li-ion аккумулятора будет от 3 до 4,2 Вольт. Выставляю на выходе преобразователя 6 Вольт.
Без нагрузки преобразователь потребляет 643 мкА.
Рабочая обстановка.
Тестирование аккумуляторов закончилось. Из 900 мА/ч заявленных осталось 727 мА/ч в одном аккумуляторе и 790 мА/ч во втором аккумуляторе.
Подключил аккумулятор к входу DC-DC преобразователя, к выходу подключил плату пульта. При включении пульта напряжение держится стабильно 6 Вольт.
Проведем несколько измерений. Потребление преобразователя при выключенной плате пульта 0,7мА.
При включенной плате пульта (включается кнопкой на пульте) 4,6 мА.
При работе (винты крутятся) 85,7 мА.
При зарядке вертолета потребление от аккумулятора 540 мА.
Напряжение на выходе DC-DC преобразователя при зарядке вертолета просело всего на 20 мВ до 5,98 В.
После 5 минут заряда максимальная температура DC-DC преобразователя 33 градуса, при температуре воздуха в помещении 27 градусов.
Для индикации уровня заряда аккумуляторов у меня есть только большой светодиодный индикатор. Его потребление при напряжении 4,13 В (индикация полного заряда), составляет 6,37 мА.
При напряжении 3,33 Вольта (все синие индикаторы погасли, аккумулятор разряжен), составляет 2,76 мА.
Алгоритм работы пульта будет такой: индикатор заряда аккумуляторов постоянно работает при включении пульта и заряде вертолета, а чтобы аккумуляторы не разряжались от DC-DC преобразователя и индикатора во время ожидания, установлю дополнительный выключатель. Горящий индикатор емкости будет сигнализацией, что пульт надо выключить, если им не пользуются. Потреблением индикатора при включенном пульте можно пренебречь, так как сам вертолет заряжается быстро и его потребление намного больше потребления индикатора, а в полете потребление пульта тоже больше, чем в 10 раз максимального потребления индикатора.
Аккумуляторов будет минимум два, они будут включены параллельно. Займемся модернизацией батарейного отсека. Для этого необходимо поменять местами контакты для второго аккумулятора. Вытаскиваю из посадочных мест контакты для батареек, один меняю на другой.
Со второй стороны так не получится, придется делать из двух один. Обрезал два контакта с пружинками, буду их спаивать вместе.
Для пайки пользуюсь таким флюсом и припоем.
Контакты залужены и спаены.
У платы зарядки аккумуляторов на TP4056 старый разъем microUSB, который уже практически мало где встречается. Это вызовет неудобство при зарядке. У меня есть разъем USB-C от парилки. Припаял к нему пару проводов. Электронная начинка платы не задействована.
Модуль зарядки TP4056 прилично греется при токе заряда 1А, рукой не удержать. Можно уменьшить ток заряда, что я почти всегда и делал. Но аккумуляторов два и при уменьшении тока заряда в два раза заряжаться они будут три часа. Лучше сделаю радиатор для платы. Нашел в закромах радиатор от сгоревшей материнской платы. Он достаточно большой. Распиливаю его на две части.
Приклеивать радиатор на плату буду на пятиминутный эпоксидный клей.
Зафиксировал радиатор на плате прищепкой до полного отверждения клея.
Обещают, что клей обладает теплостойкостью. Это хорошо. Будем надеяться, радиатор не отклеится.
Сам клей с каким-то наполнителем, вроде метала. Хочу проверить его на проводимость, чтобы случайно не коротнул мне контакты на плате валиком высохшего клея. Вроде показывает, что больше 2 МОм. Отлично!
Пока приклеивается радиатор, займемся установкой зарядного разъема. Делаю овальное отверстие в подходящем месте корпуса.
Только после того, как отверстие сделано, понимаю, что разъем в отверстие вставить проблематично. Приходится отгибать стенку корпуса пинцетом, чтобы вставить разъем.
Разъем установлен.
Осталось зафиксировать, приклеить разъем. Приклеивать лучше всего в данном случае на термоклей.
Пока занимался разъемом, приклеился радиатор. Проверил на всякий случай, сопротивление между радиатором и клеммами платы. Все в порядке, лишних соединений не появилось.
Прошли тестирование на емкость еще пара аккумуляторов. Один из них 425 мА/ч, что сильно мало, а второй 783 мА/ч, что вполне допустимо. Принимаю решение установить в пульт третий аккумулятор.
Снова достаю контакты батарейного отсека и переделываю на три аккумулятора.
Отпилил у платы заряда лишние выступы, напротив контактов выхода. Плата вошла в корпус, как будто под него разрабатывалась. Еще бы разъем был USB-C на ней, вообще бы было замечательно.
Припаял к плате зарядки провод дополнительно разъема, провода аккумулятора и провода выхода.
Аккумуляторы хочу соединить через предохранители 2А, на всякий случай. Поставлю один предохранитель между минусами второго и третьего аккумулятора (если считать снизу), второй предохранитель между плюсами первого и второго аккумулятора.
Индикатор уровня зарядки ставлю на верхнюю часть корпуса. Нашел подходящее место, разметил скальпелем, ручной дрелью просверлил отверстия.
Той же дрелью проплавил пластик между отверстий.
Подрезал пластик скальпелем. Резалось хорошо, пластик мягкий, сополимера не пожалели. Примеряю индикатор. Встал отлично.
Установке индикатора будет мешать часть платы пульта (видно в отверстие).
Отметил мешающую часть маркером. Отрежу ее ножовкой по металлу.
Индикатор вклеиваю в корпус на суперклей. Капаю с внутренней стороны и сразу переворачиваю, чтобы текучий клей не вытек на лицевую часть корпуса.
Хотел разместить выключатель на корпусе вертикально справа, но там есть пара кнопок, могут выключатель случайно нажать. Поэтому выключатель переезжает на левую сторону и располагается горизонтально под индикатором. Размечаю на малярном скотче место под выключатель, сверлю и подрезаю скальпелем отверстие.
Выключатель установлен.
Немного пайки, все готово.
Последний штрих – индикация состояния заряда. Применяю световод из пластика. На собранном корпусе просверлил в нужном месте отверстие. потом приклеил световод к нижней части корпуса. По хорошему, для надежности световод можно было укрепить термоклеем к корпусу. Но пока оставил так, может не выломают.
Так светится индикация полностью заряженного аккумулятора (после окончания теста они полностью заряжаются).
Собираю пульт, проверка. Все работает.
На вертолете, снизу, горит синяя индикация, показывающая, что идет процесс зарядки.
Три аккумулятора, установленные в батарейный отсек вместо четырех батареек.
Проверяю работу вертолета, все работает.
Проверяю работу зарядки аккумуляторов. Красным светится индикация заряда.
Когда индикация загорелась синим, аккумулятор полностью заряжен,.
Работа оказалась интересная. Было много моментов, когда приходилось думать, комбинировать, искать места размещения компонентов в ограниченном внутреннем объеме корпуса. Пульт стал интереснее, появилась яркая индикация. Три аккумулятора имеют неплохой запас емкости. Перед игрой заряд можно проверить, что актуально перед выходом для игры на улицу. Замена батареек на аккумуляторы будет экономить бюджет молодой семьи.
