Přestavba elektrické strunové sekačky na akumulátorovou za pomoci 3D tiskárny.

strunová sekačka Grizzly ERT 275Asi každý kdo vlastní elektrickou strunovou sekačku si někdy posteskl, jak ho nebaví za sebou neustále tahat elektrický kabel. Pořád se někde plete a člověk není ve svém sekání „svobodný“.

Nezbývá, než se zkusit poohlédnout po Aku strunové sekačce. Pak ovšem zjistíte, že cena takovéto sekačky převyšuje cenu té elektrické 3 -8x. Navíc si i v recenzích přečtete, že ty nejlevnější na jedno nabití akumulátorů skoro nic nevydrží a ani kvalita akumulátorů samotných není nic moc, že motor se přehřívá, apod.

Proto jsme se rozhodli pustit do experimentu a za co nejnižší cenu přestavět naší elektrickou strunovku koupenou za 399,- Kč na akumulátorovou.

Naše zadání přestavby můžeme shrnout asi takto:

  • Napájení  Aku sekačky kvalitní 3 článkovou Li-Ion baterií, kterou požíváme například v modelech letadel a která kromě dostatečného výkonu umožní i delší dobu používání sekačky
  • Tomu odpovídající DC motor s dostatečným výkonem
  • V sekačce bude umístěná i elektronika chránící Li-Ion baterie před případným podbitím.
  • Tato elektronika akumulátor automaticky odpojí po dosažení nastaveného minimálního napětí. V našem případě cca 9,1V, což by mělo zajistit delší životnost akumulátoru a ochránit ho před případným poškozením.
  • Doba sekání na jedno nabití cca 20 minut. Což je čas, který potřebujeme na dosekání míst na naší zahradě, kam se například velká pojezdová sekačka nedostane.

 

Podrobnější popis použitých součástek a dílů bude uveden níže v textu.

Původní zakoupená elektrická strunová sekačka:

  • Grizzly ERT 275
  • 275W, záběr 24cm, váha cca 2,5 Kg
  • Pořizovací cena byla v našem případě 399,-

 

Máme tedy zakoupený výrobek, zadání a tak už nezbývá nic jiné, než se pustit do díla.

Námi zakoupená sekačka se skládá ze dvou částí, které se dají od sebe velice jednoduše oddělit. Ve vrchní části se nachází rukojeť s elektrickou částí a samotným ovládáním. Ve spodním dílu je uložen motor.

Přestavba sekačky za pomoci 3D tiskárny

Po rozebrání jednotlivých dílů pomocí křížového šroubováku, jsme jako první vyseparovali původní „vnitřnosti" sekačky, které již nebudeme potřebovat. Jedná se o původní motor, přívodní napájecí kabel a odrušovací kondenzátor.

motor a původní ovládání sekačky

Přestavba ovládací části sekačky

Samotnou přestavbu jsme započali tou, z našeho pohledu jednodušší částí a to nahrazením napájecí a ovládací části umístěné v horní části sekačky – v rukojeti. Ponechali jsme původní spínač a přechodový konektor, sloužící k propojení napájení mezi horním a spodním dílem sekačky. Kabely a konektory jsme vyměnili a nahradily je silikonovými kabely s novými konektory.

přestavba sekačky 3D tiskárna

Pro desku s elektronikou hlídající podbití akumulátorů jsme si museli vytvořit místo odstraněním několika výstupků určených pro uložení předchozí ovládání.

strunová sekačka Grizzly

Po odstranění původních plastových přepážek nám vznikl dostatečný prostor pro nový elektrický obvod, kterého úkolem bude ochrana akumulátoru.

Na fotkách je vidět finální výsledek umístění ochranné elektroniky a celého nového ovládání:

elektrický obvod sekačky

Ochranný elektronický obvod:

Schémat ochranných obvodů na odpojení zátěže při poklesu napětí na nastavenou mez, je na internetu k nalezení více. My jsme se nechali inspirovat zapojením pana Zajíce, které najdete zde: http://www.zajic.cz/odpojovac/odpojovac.htm a to starší jednodušší verzí.

Naše finální podoba zapojení pak vypadá takto:

elektronický obvod

Všechny uvedené hodnoty odpovídají našemu požadavku na vypnutí sekačky v případě, že napětí akumulátoru klesne na cca 9,1V.  Hodnota odporu R1.LED1 závisí na použité LED diodě. My jsme použili LED diodu na napětí 2,0V, 5,5mA, odpor 1k8. Tranzistor Q2 je použit výkonný Mosfet neboť výkon motoru je za chodu cca 19A a při startu krátkodobě až 35A. Tranzistor není zapájen přímo do DPS, ale je s DPS propojen silikonovými vodiči a je umístěn i s chladičem samostatně z důvodu zajištění lepšího chlazení. S tímto proudovým odběrem je potřeba počítat i při výběru vhodného akumulátoru. Jako spínač S1 je použit původní spínač ovládající sepnutí sekačky.

Tímto je změna ovládání sekačky hotová a právě v tomto okamžiku přichází na řadu využití naší

3D tiskárny, která se bude podílet na samotné přestavbě sekačky, tak abychom byly s výsledkem spokojeni.

Úkol pro 3D tiskárnu

Na horní díl bylo potřeba vymyslet a připevnit kryt na akumulátor. Navrhli a nakreslili jsme variantu krabičky uchycené k sekačce dvěma šrouby, využívající otvory, které jsou již na sekačce k sesazení dílů připraveny. Zvolili jsme InHouse MKF-ABS F3.0 Oranžová, ABS Filament - tiskový materiál (struna) pro 3D tiskárny o průměru 3 mm s doporučenou teplotou tisku 190° až 230°C (https://mk-eshop.cz/filamenty-tiskove-materialy/fillamentum-mkf-abs-f30-oranzova-tiskova-struna-abs-30-mm-1kg-filament-3d.html#) a o zbytek se již 3D tiskárna postarala sama.

krytka baterie

Samotný tisk trval tiskárně cca 1 hodinu a po vytištění bylo možné kryt baterie připevnit k rukojeti sekačky. Výsledek je vidět na obrázkách. Záměrně jsme použili oranžovou barvu, aby bylo vidět, co je dílem 3D tiskárny, ale samozřejmě vhodnější by bylo použít tiskový materiál v červené barvě.

výsledný tiska na 3D tiskárně

Přestavba pohonné části sekačky (motoru)

motor a uložení před úpravouNyní se dostáváme k té složitější části, jakou je výměna AC motoru na 220V za DC motor 12V.

Samotná výměna by nebyla až tak obtížná, ale nový DC motor je menší a tak bylo nutné vyrobit novou přírubu motoru, aby byl motor uložen do sekačky tak, aby pokud možno motor vůbec nevibroval a zároveň jsme maximálně využili původní tělo sekačky.

Původní motor a jeho uložení je vidět na obrázku.

Zde je opět čas využít naší 3D tiskárnu.

Přeměřili jsme si uchycení, resp. uložení původního AC motoru a rozhodli se toto uložení vyrobit, tedy vytisknout na 3D tiskárně tak, aby pasovalo do těla sekačky a zároveň pro námi zvolený DC motor 12V. Nejvíce času zabere samotné měření a překreslování. K překreslování používáme program FreeCAD, což je free SW, který má velice intuitivní ovládání a mimo jiné je i v češtině. Po nějakém čase jsme měli zadní i přední uložení pro nový DC motor připraven v elektronické podobě. Vytvořený soubor jsme následně vyexportovali do .stl formátu, ten převedli do G kódu pro naší 3D tiskárnu, kam jsme ho následně „poslali" pro tisk.

 

Jako materiál jsme opět zvolili odolnější ABS InHouse MKF-ABS F3.0 Oranžová, ABS Filament - tiskový materiál (struna) pro 3D tiskárny o průměru 3 mm s doporučenou teplotou tisku 190° až 230°C (https://mk-eshop.cz/filamenty-tiskove-materialy/fillamentum-mkf-abs-f30-oranzova-tiskova-struna-abs-30-mm-1kg-filament-3d.html#)

Zadní (menší) díl pro uchycení motoru zvládla tiskárna vytisknout za přibližně 45 minut a hlavní přírubu motoru jsme měli z tiskárny hotovou za přibližně 2 hodiny.

příruba motoru z 3D tiskárny

Na fotografiích, které vidíte je použit DC motor MIG600 na 3 Li-lon články. Tento motor jsme vybrali proto, že jsme jej měli skladem a že má mimo jiné dle parametrů výrobce uvnitř umístěn účinný chladící ventilátor a kuličková ložiska.

uložení motoru MIG600

Na osičku motoru jsme namontovali hliníkovou spojku, která slouží jako redukce mezi osičkou motoru a osičkou na které je uchycen unášeč sekací struny. Spojka má na jedné straně otvor 3,17mm a na druhé 6,35mm. Osičky jsou ve spojce zajištěny dvěma páry červíků M3. Unašeč i kovovou osičku pro unášeč jsme si museli, nechat vyrobit v nástrojárně, neboť u obou kusů musí jít o přesnou práci. Jakákoliv odchylka totiž způsobí „házení“ unášeče a tím i následné vibrace motoru a i celé sekačky.

osička motoru po uložení do příruby z 3D tiskárny

Pohonná jednotka byla tedy připravena a po jejím namontování jsme netrpělivě čekali na výsledek.

Bohužel motor nevydržel běžet ani 10 minut a začal vydávat nepopsatelné zvuky. Nezbylo nám tedy než motor vymontovat a zjistit co se stalo. Motor při protáčení rukou citelně drhnul. Zkusili jsme ho rozebrat a zjistili, že dřou obě ložiska.

Mimo tato zjištění nás překvapila skutečnost, že motor uvnitř neobsahuje vůbec žádný ventilátor zajišťující chlazení motoru. Obsažený chladící ventilátor je přitom výrobcem deklarován, jak na internetu, tak i v návodu u samotného výrobku!!

Proto jsme se rozhodli použít jiný motor, který byl v našich zásobách. Šlo o DC motor řady RS 550, čínské výroby. V něm byl i onen ventilátor zcela patrný a tak jsme ho namontovaly do lože sekačky a doufali, že vydrží déle, než 10 minut bez toho, aby se odporoučel.

Motor po zapojení běžel naprosto bezchybně.

finální podoba přestavby sekačky s pomocí 3D tiskárny

Závěrem můžeme konstatovat, že náš záměr dopadl i přes první problém s pohonnou jednotkou dobře. Strunová sekačka má již za sebou zkušební provoz v řádu několika sekání a to bez známek nějakých problémů.

Je pravdou, že nebýt naší 3D tiskárny a námi dodávaného kvalitního ABS ze kterého jsou nejdůležitější díly potřebné k přestavbě vyrobeny, tak bychom naší přestavbu asi nedokončili. I tato přestavba je ukázkou toho, že 3D tiskárnu je možné i v domácnosti využít na cokoliv.

Celková cena použitých materiálů se pohybuje kolem 1000.-Kč a s původní pořizovací cenou samotné sekačky (399.-) Vás výkonná strunová sekačka přijde na méně než 1500.- Kč, což je v porovnání s novou akumulátorovou strunovkou méně a navíc s mnohem větším výkonem a výdrží.

Shrnutí v datech:

A) Cena přestavby pokud bychom museli vše potřebné kupovat:

  • - Motor nový cca 300,- Kč
  • - Ochranná elektronika, konektory na kabely a kabely:  do 100,- Kč
  • - Akumulátor 3S / 2200mAh: cca 500,-
  • - Ocelová Osička pro unášeč struny: 50,-
  • - Hliníková spojka: 50,-
  • - Tisknuté díly na 3D tiskárně z ABS materiálu: cca 40,- Kč (brána jen cena materiálu)

B) Technické parametry:

  • - Výdrž na jedno nabití – do vypnutí ochrannou elektronikou:
       * Pro akumulátor Li-Ion 3S,  1 300 mAh cca 15 minut
       * Pro akumulátor Li-Ion 3S,  2 200 mAh cca 25 minut
    - Hluk 83dB / původní 96dB
    - Volnoběžné otáčky: cca 11 000 RPM


Již máme plán, jak sekačku ještě uživatelsky vylepšit, ale to zase někdy příště.