Блок зарядки шуруповерта 12в своими руками

Изготовление устройства зарядного для шуруповёрта своими руками

При использовании шуруповёрта пользователи часто сталкиваются с повреждением зарядного устройства (ЗУ). В первую очередь это связано с нестабильностью параметров электрической сети, к которой подключается устройство заряда, а во вторую — с выходом из строя аккумуляторной батареи. Решается эта проблема двумя способами: покупкой нового зарядного устройства для шуруповёрта или его самостоятельным ремонтом.

Виды зарядных устройств

Популярность шуруповёрта вызвана тем, что он упрощает процесс закручивания или выкручивания различного крепёжного элемента. Характеризуясь мобильностью и небольшими размерами, он незаменим при сборке мебельных конструкций, разборке техники, кровельных и других строительных работах. Своей мобильностью инструмент обязан входящим в его конструкцию аккумуляторным батареям.

Достоинство применения аккумуляторов в возможности их неоднократного использования. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройству, периодически сами нуждаются в подзарядке. Для восстановления величины их ёмкости и служат зарядные устройства.

Зарядка аккумулятора шуруповёрта происходит двумя способами: встроенным или внешним зарядным прибором. Встроенное ЗУ позволяет заряжать батарею, не извлекая её из шуруповёрта. Схема восстановления ёмкости расположена непосредственно вместе с аккумулятором. В то время как выносное подразумевает их извлечение и установку в отдельное приспособление для заряда. Различают ЗУ по типу восстанавливаемых батарей. Применяемые аккумуляторы бывают:

• никель-кадмиевые (NiCd);
• никель-металл-гидридные (NiMH);
• литий-ионные (LiIon).

Конечная стоимость шуруповёрта не в последнюю очередь зависит от типа используемых батарей и возможностей зарядного устройства. ЗУ выпускаются на 12 вольт, 14,4 вольта и 18 вольт. Кроме этого, ЗУ разделяются по возможностям и могут иметь:

• индикацию;
• быструю зарядку;
• разный тип защиты.

Наиболее используемые ЗУ используют в работе медленный заряд, обусловленный малым током. Они не содержат в своей конструкции индикацию работы и не отключаются автоматически. Это более справедливо к встроенным приборам восстановления ёмкости. ЗУ, построенные на импульсных схемах, обеспечивают возможность ускоренного заряда. Они автоматически отключаются по достижению требуемой величины напряжения или в случае возникновения аварийной ситуации.

Типы применяемых батарей

Никель-кадмиевые аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Такие батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой и спокойно переносят работы при минусовой температуре. К недостаткам относят: эффект памяти, токсичность, большую скорость саморазряда. Поэтому перед тем, как заряжать такого типа аккумулятор, его необходимо полностью разрядить. Батарея имеет высокую степень саморазряда и быстро разряжается, даже если её не используют. В настоящее время практически не выпускаются из-за своей токсичности. Из всех типов обладают наименьшей ёмкостью.

Никель-металл-гидридные по всем параметрам превосходят NiCd. У них меньше величина саморазряда, меньше выражен эффект памяти. При одинаковых размерах они имеют большую ёмкость. В их составе нет токсичного материала, кадмия. В ценовой категории этот тип занимает среднее положение, поэтому наиболее распространённый тип ёмкостных элементов в шуруповёрте именно он.

Литий-ионные характеризуются высокой ёмкостью и низким значением саморазряда. Эти аккумуляторы плохо переносят перегрев и глубокий разряд. В первом случае они способны взорваться, а во втором уже не смогут восстановить свою ёмкость. Они также способны работать при отрицательных температурах и не имеют эффекта памяти. Использование ЗУ с микроконтроллером позволило защитить батарею от перезаряда, тем самым сделав этот тип наиболее привлекателен к применению. По цене они дороже, чем первые два типа.

Кроме этого, основной характеристикой аккумуляторных батарей, является их ёмкость. Чем выше этот показатель — тем дольше работает шуруповёрт. Единица измерения ёмкости — миллиампер в час (мА/ч). Конструкция батареи заключается в последовательном соединении элементов питания и помещение их в общий корпус. Для Li-Ion напряжение на одном элементе составляет 3,3 вольта, для NiCd и NiMH — 1,2 вольта.

Принцип работы ЗУ

При выходе из строя ЗУ есть смысл сначала попробовать его восстановить. Для проведения ремонта желательно иметь схему прибора заряда и мультиметр. Схемотехника многих приборов заряда построена на микросхеме HCF4060BE. Её схема включения формирует выдержку интервала времени заряда. Она включает в себя цепь кварцевого генератора и 14-разрядный двоичный счётчик, благодаря чему на ней легко реализовывается таймер.

Принцип работы схемы зарядника проще разобрать на реальном примере. Вот как выглядит она в шуруповёрте Интерскол:

Такая схема предназначена для заряда 14,4-вольтовых аккумуляторов. Она имеет светодиодную индикацию, показывающую подключение в сеть, горит светодиод LED2, и процесс заряда, горит LED1. В качестве счётчика используется микросхема U1 HCF4060BE или её аналоги: TC4060, CD4060. Выпрямитель собран на силовых диодах VD1-VD4 типа 1N5408. Транзистор PNP типа Q1 работает в ключевом режиме, к его выводам подключены управляющие контакты реле S3-12A. Работой ключа управляет контроллер U1.

При включении ЗУ переменное напряжение сети 220 вольт через предохранитель поступает на понижающий трансформатор, на выходе которого её значение составляет 18 вольт. Далее, проходя через диодный мост, выпрямляется и попадает на сглаживающий конденсатор C1 ёмкостью 330 мкФ. Величина напряжения на нём равна 24 вольта. Во время подсоединения батареи контактная группа реле находится в разомкнутом положении. Микросхема U1 запитывается через стабилитрон VD6 постоянным сигналом равным 12 вольт.

Когда кнопка «Пуск» SK1 нажата, на 16-й вывод контроллера U1 поступает стабилизированный сигнал через резистор R6. Ключ Q1 открывается и через него поступает ток на выводы реле. Контакты прибора S3-12A замыкаются и начинается процесс зарядки. Диод VD8, включённый параллельно транзистору, защищает его от скачка напряжения, вызванного отключением реле.

Используемая кнопка SK1 работает без фиксации. При её отпускании всё питание поступает через цепочку VD7, VD6 и ограничительное сопротивление R6. И также питание подаётся на светодиод LED1 через резистор R1. Светодиод загорается, сигнализируя, что начат процесс заряда. Время работы микросхемы U1 настроено на один час работы, после чего питание снимается с транзистора Q1 и, соответственно, с реле. Его контактная группа разрывается и ток заряда пропадает. Светодиод LED1 гаснет.

Этот прибор заряда оборудован схемой защиты от перегрева. Реализуется такая защита с помощью датчика температуры — термопара SA1. Если во время процесса температура достигнет значения более 45 градусов Цельсия, то термопара сработает, микросхема получит сигнал и цепь заряда разорвётся. После окончания процесса напряжение на клеммах батареи достигает 16,8 вольт.

Такой способ зарядки не считается интеллектуальным, ЗУ не может определить, в каком состоянии находится батарея. Из-за чего продолжительность работы шуруповёрта от аккумулятора будет уменьшаться в связи с развитием у него эффекта памяти. То есть ёмкость аккумулятора каждый раз после заряда снижается.

Самодельные приборы для заряда

Самостоятельно сделать зарядку для шуруповёрта на 12 вольт своими руками, по аналогии с той, что применяется в ЗУ Интерскол, довольно просто. Для этого потребуется воспользоваться способностью термореле разрывать контакт при достижении определённой температуры.

В схеме R1 и VD2 представляют собой датчик прохождения тока заряда, R1 предназначен для защиты диода VD2. При подаче напряжения транзистор VT1 открывается, через него проходит ток и светодиод LH1 начинает светиться. Величина напряжения падает на цепочке R1, D1 и прикладывается к аккумулятору. Ток заряда проходит через термореле. Как только температура аккумулятора, к которому подключено тепловое реле, превысит допустимое значение, оно срабатывает. Контакты реле переключаются, и ток заряда начинает протекать через сопротивление R4, светодиод LH2 загорается, сообщая об окончании заряда.

Схема на двух транзисторах

Ещё одно простое устройство можно выполнить на доступных элементах. Эта схема работает на двух транзисторах КТ829 и КТ361.

Величина тока заряда управляется транзистором КТ361 к коллектору, которого подключён светодиод. Этот транзистор также управляет состоянием составного элемента КТ829. Как только ёмкость батареи начинает увеличиваться, ток заряда уменьшается и светодиод соответственно плавно гаснет. Сопротивлением R1 задаётся максимальный ток.

Момент полного заряда батареи определяется необходимым напряжением на ней. Требуемая величина выставляется переменным резистором на 10 кОм. Чтобы её проверить, понадобится поставить вольтметр на клеммах подключения батареи, не подключая её саму. В качестве источника постоянного напряжения используется любой выпрямительный блок, рассчитанный на ток не менее одного ампера.

Использование специализированной микросхемы

Производители шуруповёртов стараются снизить цены на свою продукцию, часто это достигается путём упрощения схемы ЗУ. Но такие действия приводят к быстрому выходу из строя самой батареи. Применяя универсальную микросхему, предназначенную именно для ЗУ компании MAXIM MAX713, можно добиться хороших показателей процесса заряда. Вот как выглядит схема зарядного устройства для шуруповёрта на 18 вольт:

Микросхема MAX713 позволяет заряжать никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы в режиме быстрого заряда, током до 4 C. Она умеет отслеживать параметры батареи и при необходимости снижать ток автоматически. По окончании зарядки схема на основе микросхемы практически не потребляет энергии от аккумулятора. Может прерывать свою работу по времени или при срабатывании термодатчика.

HL1 служит для индикации питания, а HL2 — для отображения быстрого заряда. Настройка схемы заключается в следующем. Для начала выбирается зарядный ток, обычно его значение составляет величину равную 0,5 C, где C — ёмкость аккумулятора в амперчасах. Вывод PGM1 соединяется с плюсом напряжения питания (+U). Мощность выходного транзистора рассчитывается по формуле P=(Uвх — Uбат)*Iзар, где:

• Uвх – наибольшее напряжение на входе;
• Uбат – напряжение на аккумулятор;
• Iзар – зарядный ток.

Сопротивление R1 и R6 рассчитывается по формулам: R1=(Uвх-5)/5, R6=0.25/Iзар. Выбор времени, через которое зарядный ток отключится, определяется подключением контактов PGM2 и PGM3 к разным выводам. Так, для 22 минут PGM2 оставляется неподключенным, а PGM3 соединяется с +U, для 90 минут PGM3 коммутируется с 16 ногой микросхемы REF. Когда понадобится увеличить время зарядки до 180 минут PGM3 закорачивают с 12 ногой MAX713. Наибольшее время 264 минуты достигается соединением PGM2 со второй ногой, а PGM3 с 12 ногой микросхемы.

Зарядка шуруповёрта без зарядного

Восстановить батарею без помощи ЗУ несложно, но многие не представляют, как. Зарядить аккумулятор шуруповёрта без зарядного устройства можно, используя любой блок питания с постоянным напряжением. Величина его должна быть равной или немного больше значения напряжения заряжаемого аккумулятора. Например, для 12V батареи можно взять выпрямитель для зарядки автомобиля. С помощью клеммных зажимов и проводов подключить, соблюдая полярность, их друг к другу минут на тридцать, при этом контролируя температуру батареи.

А можно провести доработку и устройства питания с большим напряжением, воспользовавшись простым интегральным стабилизатором. Микросхема LM317 позволяет управлять входным сигналом до 40 вольт. Понадобится два стабилизатора: один включается по схеме стабилизации напряжения, а второй — тока. Такую схему можно применить и при переделке ЗУ, не имеющего узлов контроля процесса зарядки.

Работает схема совсем несложно. Во время работы образуется падение напряжения на резисторе R1, его хватает для того, чтобы засветился светодиод. По мере заряда ток в цепи падает. Через некоторое время напряжение на стабилизаторе будет малым и светодиод погаснет. Резистор Rx задаёт наибольший ток. Его мощность выбирается не менее 0,25 ватт. При использовании такой схемы аккумулятор не сможет перегреваться, поскольку устройство автоматически отключается при полном заряде батареи.

Часто можно встретить вредные советы, что зарядить аккумулятор можно, используя диодный мост и лампу накаливания на 100 Вт. Так делать категорически нельзя, потому что отсутствует гальваническая развязка и, кроме смертельного поражения электрическим током, существует большая вероятность взрыва батареи.

Originally posted 2018-04-06 09:06:40.

Источник

Как сделать блок питания для шуруповерта своими руками

Чтобы самостоятельно сделать блок питания для вашего инструмента, нужно обладать определенными навыками и умениями в области электрики. Если ваш уровень знаний в этой сфере находится на начальном уровне, во избежание потери времени и получения травм электрическим током, лучшим решением будет заказать в магазине новый блок или отнести вышедший из строя в ремонтную мастерскую.

Блок питания для шуруповерта

Все современные шуруповерты работают от аккумулятора. Чтобы он всегда оставался в заряженном состоянии, требуется блок питания. Зарядные устройства разных производителей могут существенно различаться. Во-первых, блоки комплектуются разными элементами, а во-вторых, их вольтаж бывает 12, 14 или 18 вольт.

В зарядных устройствах на 12 В используются транзисторы емкостью до 4,4 пФ, проводимость при этом находится на уровне 9 мк. Для нивелирования показателей тактовой частоты используются конденсоры. В зарядниках, использующих такое напряжение, чаще всего устанавливаются полевые резисторы.

Схема блока питания 12 В

В блоках на 14 В уже применены 5 транзисторов и импульсные конденсаторы. Используется микросхема преобразования тока четырехканального типа. Емкость резистора не превышает 6,3 пФ.

Схема зарядного устройства 14 В

В зарядниках 18 В используются только транзисторы переходного типа. Для нормализации максимальной частоты установлен сеточный триггер. Проводимость тока находится в районе 5,4 мк. На микросхеме находятся 3 конденсатора. Вместе с диодным мостом располагается тетрод. В некоторых моделях используются хроматические резисторы. Иногда применяются дипольные транзисторы.
Схема зарядного устройства 18 В

Блок питания для шуруповерта своими руками

Стандартное зарядное устройство использует трехканальную микросхему. На ней, в зависимости от вольтажа, размещается различное количество транзисторов, например, в заряднике на 12 вольт ставится 4 транзистора.
Чтобы снижать негативные воздействия тактовой частоты, в блоках устанавливаются конденсаторы. Они бывают импульсного или переходного типа. Чтобы минимизировать последствия от перегрузок электрической сети, в зарядных устройствах применяются тиристоры.

Стандартная схема зарядки шуруповерта

Блок питания для шуруповерта из энергосберегающей лампы
Для того чтобы сделать ИБП из энергосберегающей лампы, необходимо содержащийся в каждой лампе электронный дроссель немного изменить, поставив перемычку, и после подключить к импульсному трансформатору и выпрямителю.
Для источников питания небольшой мощности (от 3.7 в до 20 ватт), можно обойтись без трансформатора. Для этого необходимо просто добавить несколько витков полупроводника на магнитопровод располагающегося в балласте лампы дросселя, если там будет место для этого. Обмотку можно делать прямо поверх заводской. Для этого лучше использовать провод с изоляцией из фторопласта.

Блок питания для шуруповерта из зарядного устройства

Один из самых дешевых способов сделать блок питания – это использовать обычное зарядное устройство для смартфона. В каждом доме сейчас их два или более, а если у вас нет лишнего, можно приобрести за 50–100 рублей.

Так выглядят внутренности зарядки от смартфона

Переделка зарядки производится в следующей последовательности:

• С помощью эмалированного проводника маленького диаметра нужно добавить один виток обмотки. После этого включаем зарядку и подключаем к аккумулятору шуруповерта. Посредством осциллографа замеряем амплитуду импульсов и определяем напряжение, создаваемое одним витком дополнительной обмотки.
• Выпаиваем разъем USB, снимаем тестовый виток и доматываем нужное количество витков до получения необходимого напряжения. Новая обмотка припаивается к заводской последовательно.
• Меняем штатный конденсатор и стабилитрон на новые, соответствующие требуемому напряжению.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Для импульсного блока подбирается подходящая микросхема, и сборка осуществляется в следующей последовательности:

• Диодные мосты и термистор ставятся на входе.
• Устанавливаются два конденсатора.
• Для синхронизации работы затворов полевых транзисторов применяются драйвера.
• При установке транзисторов фланцы не закорачивают. С помощью изоляционных шайб и прокладок они крепятся к радиатору.
• На выходе устанавливаются диоды.

Блок питания для шуруповерта из электронного трансформатора

Чтобы приспособить трансформатор под зарядное устройство вашего инструмента, его нужно доработать. Для этого нужно подключить конденсатор на выходе выпрямительного моста. Емкость определяется следующим образом – 1 мкФ на 1 Вт. Напряжение конденсатора должно быть не меньше 400 В. В разрыв одного сетевого кабеля нужно установить терморезистор, чтобы ограничить пусковой ток.
Диодный мост устанавливается для выпрямления напряжения частотой 30 кГц. Для нормального функционирования устройства требуется обеспечить плавный пуск. С этим отлично справляется дроссель Л1.

Выпрямитель для шуруповерта своими руками

Выпрямитель необходим для преобразования переменного тока в постоянный. Он функционирует за счет полупроводниковых диодов, которые играют роль преобразователей. Чтобы проанализировать работу устройства, применяют осциллограф.
Главным в изготовлении выпрямителя является правильный выбор диодов. Для использования в блоке питания подойдут элементы с показателями обратного тока до 10 ампер. Количество диодов равно 4, и их следует устанавливать по мостовому типу. Если применять схему на одном полупроводнике, полезное действие блока снижается вдвое.

Трансформаторный блок для питания шуруповерта

Трансформаторными источниками питания называются такие приборы, в которых располагается понижающий входное напряжение трансформатор. Помимо него, в таких блоках установлен диодный выпрямитель и конденсатор фильтра.
Конденсатор сглаживает пульсации выходного напряжения. По сути, трансформатор выдает напряжение того же вида, что и в сети 220 вольт, а точнее, синусоидальной. При работе от бесперебойных источников его форма может быть совсем несинусоидальной. Форма выпрямленного напряжения непостоянна во времени, поэтому необходима установка элемента, поддерживающего выходное напряжение постоянной величины, что выполняется на сглаживающем конденсаторе.

Плюсы трансформаторных блоков:

• Простота и надежность.
• Составные элементы легко найти в продаже.
• Отсутствие частей, создающих радиоволновые помехи.

Сетевой блок для питания шуруповерта

Для того чтобы своими руками запитать шуруповерт от бытовой электросети, вам потребуются вышедший из строя аккумулятор, зарядное устройство от него, многожильный провод, изолента, припой, паяльник и кислота.
В первую очередь нужно припаять к контактам зарядника электропровод со штепсельной вилкой. Поскольку в блоке используются латунные клеммы, а в проводе медные жилы, чтобы их спаять, следует использовать в качестве соединителя кислоту. От качества этого соединения напрямую зависит функционирование всего устройства.
На втором этапе работа ведется с вышедшим из строя аккумулятором инструмента. Следует разобрать батарею и удалить из нее внутренние части. При этой операции нужно пользоваться средствами личной защиты, а внутреннее наполнение рекомендуется не выбрасывать в бытовой мусор, а утилизировать в безопасном для людей месте.
На заключительном этапе необходимо провода зарядного устройства спаять с выводами аккумулятора, которые располагаются во внутренней части корпуса.

При самодельном изготовлении блока питания для шуруповерта необходимо тщательно соблюдать технику безопасности при работе с электричеством. Перед началом работы нужно тщательно взвесить все за и против (сколько на это потребуется времени, какова будет стоимость материалов и запчастей), иногда будет проще и дешевле отнести зарядник в специализированную мастерскую или приобрести новый блок.

Источник