Зарядные устройства для шуруповертов на 12 и 18 вольт своими руками

Не всем пользователям нравятся штатные методы восстановления работоспособности аккумуляторов. Как правило, замечания вызывает чрезмерная длительность процесса. Самодельное зарядное устройство для шуруповерта поможет устранить этот недостаток. Представленные ниже сведения помогут реализовать такой проект без ошибок и лишних затрат. Они пригодятся для квалифицированного выполнения ремонтных операций собственными руками.

Фабричное зарядное устройство для шуруповерта в разобранном состоянии

Преимущества аккумуляторных инструментов

Главным плюсом электроинструментов данной категории является автономность. Встроенная аккумуляторная батарея обеспечивает функциональность техники без подключения к стационарной сети питания 220 или 380V. Этой особенностью пользуются для выполнения ремонта в новостройках, в «походных» и других сложных условиях.

Другие преимущества:

без мешающего соединительного кабеля питания проще выполнять отдельные операции;
низкое напряжение батарей снижает опасность поражения электрическим током;
этот инструмент намного тише, по сравнению с альтернативным решением автономности на базе бензинового генератора.

К сведению. Для справедливой оценки следует отметить, что оснащение аккумулятором увеличивает вес, стоимость и сложность.

Что делать, если ЗУ не заряжает аккумулятор

Причин, почему аккумуляторный шуруповёрт перестал заряжаться может быть несколько:

сгорел предохранитель;
переломлен провод;
проблемы с аккумулятором;
аккумулятор перегрелся, микроконтроллер принудительно ограничил заряд;
загрязнён коннектор.

Перелом провода зарядного устройства.

Выбор решения зависит от источника неисправности. Если ЗУ вышло из строя, причина требует внутреннего вмешательства, лучше не пытаться его отремонтировать самостоятельно, а отнести в сервисный центр.

Наличие аккумулятора в строительном инструменте существенно расширяет область использования, делает работу комфортной. Одновременно, у пользователя появляется необходимость контролировать уровень зарядка АКБ, регулярно восполнять энергию. Важно, чтобы зарядное устройство было исправным, подходило под тип аккумулятора шуруповёрта, при необходимости позволяло заряжать запасную батарею, когда основная находится в работе.

Разновидности аккумуляторов

Зарядное для шуруповерта создают с учетом особенностей автономного источника питания. В следующих разделах рассмотрены популярные аккумуляторные батареи. В ходе изучения совместимости функциональных компонентов шуруповерта рекомендуется уделить особое внимание режимам восстановления заряда.

Никель-кадмиевые

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

Эти аккумуляторы отличаются:

разумной стоимостью;
хорошими энергетическими показателями;
длительным сроком службы.

К сожалению, большие проблемы возникают на стадии утилизации. Вредные химические соединения в составе Ni-Cd батареек наносят большой вред окружающей среде. По этой причине применение таких изделий постепенно прекращают во многих странах.

Если иные данные не указал производитель, выбирают режим эксплуатации вместе с подходящей электрической схемой ЗУ для шуруповерта по следующим данным:

для продления срока службы рекомендуется «тренировка» 2-6 полными рабочими циклами перед началом эксплуатации и впоследствии через каждые 6-8 месяцев;
допустимо длительное хранение в разряженном состоянии;
напряжение предварительного разряда – от 0,9 до 1 V;
номинальная емкость сохраняется только при положительной температуре;
перегрев недопустим в процессе восстановления (не выше +40°C);
о завершении цикла свидетельствует небольшое снижение напряжения;
ток заряда вычисляют по формуле:

2*C.

Важно! Буквой «С» обозначают емкость, указанную в паспорте аккумулятора. Если C=2,5 А*ч, можно применять заряд с током 5А = 2*2,5.

Сернокислотные аккумуляторы для шуруповерта

Изделия этой категории создают на основе свинцовых элементов с гелевым электролитом кислотного типа. Преимущества:

простота;
демократичная цена;
возможность эксплуатации в любом положении.

Главными недостатками сернокислотных аккумуляторов являются значительные габариты и большой вес. Ячейки заряжают напряжением 1,8-2 V при поддержании тока 0,1-0,15*С.

Литий-ионные батареи для шуруповерта

Это наиболее распространенное современное решение. Аналогичные по конструкции батареи применяют в смартфонах и ноутбуках, другой бытовой и профессиональной технике. Плюсы:

лучшие показатели, по сравнению с рассмотренными выше аналогами по накоплению энергии на единицу объема (веса);
широкий рабочий температурный диапазон;
длительное сохранение хороших эксплуатационных параметров;
отсутствие чрезмерных требований к утилизации.

Одну стандартную ячейку заряжают напряжением 3,6V до уровня 4,2V. Превышение установленного производителем порога сокращает срок службы. Низкий уровень ограничивает накопительные возможности. Энергетический потенциал аккумуляторов восстанавливают с тщательным контролем температуры.

Восстановление работоспособности дрели

Работая с повышенными нагрузками и в загрязнённой ремонтной среде, шуруповерт может сломаться. Самые частые причинами неисправностей — это грязь или пыль. Иногда отвёртка перестаёт работать, когда медные соединения на контактах окисляются. Отремонтировать и одновременно сделать настройку шуруповёрта своими руками можно после изучения инструкции завода-изготовителя в такой последовательности:

Перед любыми видами ремонтных работ необходимо принять меры предосторожности.
Перед заменой патрона или снятием корпуса убедится, что электрическая отвёртка не подключена к питанию.
Попробуйте включить инструмент через аккумуляторную батарею. Если она не функционирует, возможно, неисправность в батарее или источнике питания. Замените аккумулятор и проверьте работу. Если электрическая отвёртка не прокручивается, возможно, внутри что-то блокирует пуск и придётся снять патрон.
Для этого необходимо с помощью отвёртки ослабить винты, и осторожно вынуть патрон. Перед чем нужно убедиться, что есть резервная деталь для замены.
Осторожно открутить корпус с помощью отвёртки. Открыть его, приподнять и проверить устройство на наличие внутренних дефектов.
Очистка медного соединения. Если они покрыты пылью или медной окисью, нужно их очистить. Для этого можно использовать наждачную бумагу до тех пор, пока поверхности не станут блестящими и гладкими.
Вытереть инструмент от пыли и медных опилок мягкой тканью.
Сохранить схему подключения, сделав фотоснимки и чертёж на бумаге. Это очень важно иначе сложно будет собрать провода точно так же, как до ремонта.
Замена и повторная сборка. Определить узлы, где детали заклинен и осторожно заменить их.
Собрать отвёртку, подсоединить провода и установить корпус.

Устранение неисправности адаптера

Очень часто случается так, что пользователь заряжает аккумулятор, а он перестаёт работать практически сразу, индикатор сообщает о разрядке батарей. В этом случае необходима диагностика, чтобы определит точно, что неисправно — аккумулятор или зарядное устройство.

Если беспроводной механизм (со встроенной перезаряжаемой батареей) не работает, не хватает мощности, нужно убедиться что:

Питание включено на выходе и розетка не подключена к сети.
Проверить электрический шнур и заменить его, если он неисправен.
Опробовать блок питания и выполнить ремонт.
Если беспроводное устройство или перезаряжаемые батареи работают в течение более коротких периодов между подзарядами, вероятно, они изношены. Нужно осмотреть их на наличие повреждений или утечек и при необходимости заменить.

Самостоятельная зарядка литий-ионных батарей

Иногда для старых моделей инструмента невозможно приобрести новый зарядник и необходима доработка или сделать новый самостоятельно. Для свинцово-кислотных батарей Ni-Cd и Li-ion потребуется схема зарядного устройства для шуруповёрта 18 вольт. Основными особенностями этого универсального источника являются:

Напряжение постоянного тока.
Автоматическое отключение при полной зарядке.
Максимальный ток 5 ампер, аккумуляторы могут заряжаться в обычном режиме.
Полностью настраиваемый режим согласно спецификациям батареи.
Низкая себестоимость.
Оптимальная электросхема. Никаких специальных деталей не требуется, все они стандартные и легко доступны.
Светодиодные индикаторы для контроля состояния отсечки и зарядки.
Подходит для гаражей и домашнего использования.

Это многоцелевое приспособление представляет собой источник постоянного напряжения на 5 ампер, однако, для зарядки меньшего тока может потребоваться дополнительная цепь постоянного тока между входным источником питания.

При глубокой зарядке батарея может перегреваться, что должно быть защищено автоматической схемой контроллера температуры или охлаждением вентилятора. Список деталей для ремонта шуруповёрта своими руками:

Резисторы.
Конденсаторы.
Симистры.
Стабилитроны.
Редуктор.

Виды зарядных устройств

Зарядное устройство для аккумуляторов

В этом разделе рассмотрены типовые электрические схемы. Выбирают подходящий зарядник для шуруповерта с учетом следующих факторов:

тип аккумулятора;
количество ячеек;
возможность тщательного контроля процесса зарядки;
наличие навыков и знаний для качественной сборки (настройки) определенной конструкции;
дополнительные требования по весу, размерам, другим индивидуальным критериям.

Аналоговые со встроенным блоком питания

Популярность таких инженерных решений объясняется сравнительной простотой и низкой себестоимостью. Представленное на следующем чертеже устройство обеспечивает стабильное поддержание напряжения для зарядки 12 вольтового блока с достаточно высоким током.

Аналоговый зарядник

Пояснения к электрической схеме:

микросхема КР142ЕН выполняет основную функцию – стабилизацию;
для приведенного примера (на 12V) подходит модификация с индексом «8Б» в обозначении;
этот элемент нагревается, поэтому его монтируют на металлическом радиаторе с площадью рассеивания 20-25 см кв.;
обмотки трансформатора (сечение проводников) рассчитывают по необходимому току на выходе;
конденсатором С1 убирают остаточные пульсации после выпрямления диодным мостом;
о завершении цикла зарядки сигнализирует погасший светодиод (HL1), автоматическое отключение отсутствует.

Аналоговые с внешним блоком питания

Принципиальная схема в этом варианте аналогична рассмотренному примеру. Главное отличие – отдельное исполнение блока выпрямителя:

трансформатор;
диодный мост;
конденсатор.

Электрическая схема блока управления зарядным устройством

Такое устройство можно сделать миниатюрным. Его можно подключить к стандартному достаточно мощному выпрямителю (это блок питания ноутбука, планшета, другой техники). Пояснения для сборки:

на транзисторе КТ 818 рассеивается большая мощность, поэтому его устанавливают на эффективный радиатор (площадь – от 35 до 45 кв. см);
подстроечным резистором настраивают оптимальный ток на выходе с учетом особенностей аккумулятора;
как и в предыдущем варианте, завершение процедуры – погасший светодиод.

Импульсные

Предыдущие устройства способны восстановить функциональность штатной батареи шуруповерта за 4-6 часов. Представленная ниже схема аналогичную задачу выполнит намного быстрее (45 мин.-1,5 часа). Главные преимущества – минимальные размеры и легкость.

Импульсное ЗУ

Эта схема предназначена для заряда Ni-Cd аккумуляторных батарей усовершенствованного типа. Они снабжены специальным контактом, который необходим для контроля температурных показателей. Такое устройство без дополнительных команд воспроизводит цикл ускоренной разрядки. Пользователь может устанавливать перемычками различные комбинации выходных параметров.

Основные правила зарядки

Для продления срока службы аккумулятора шуруповёрта рекомендуется:

придерживаться правил эксплуатации, указанных в инструкции;
не выполнять зарядку при критических температурах, вне диапазона;
использовать для зарядки только фирменные зарядные устройства, либо модели, прошедшие сертификацию;
при эксплуатации соблюдать полярность крепления батареи в слот;
если зарядка не укомплектована микроконтроллером, отключать блок из сети по окончании процедуры;
не использовать повреждённые аксессуары.

Если шуруповёрт не используется больше месяца, во избежание деградации батареи, его необходимо регулярно подзаряжать.

Режимы заряда

Никель-кадмиевые (сернокислотные) ячейки заряжают напряжением 1,2 (1,8-2) V, соответственно, при поддержании тока (0,1-0,15) * С. В литий-ионных моделях напряжение повышают до 3,3 V. Стандартное зарядное устройство для шуруповерта 18 вольт поддерживает этот же уровень в процессе заряда. Окончание операции контролируют по уровню 21 V.

Важно! Литиевые элементы особенно чувствительны к перегреву. Повышение температуры более +60°C способно вызвать не только разрушение конструкции, но и воспламенение. Чтобы исключить опасные ситуации, тщательно контролируют данный параметр.

Устройство беспроводных источников питания

Зарядники аккумуляторных батарей преобразуют переменный ток 220 В от сети в постоянный ток. Для выполнения своих функций зарядное устройство имеет трансформатор и специальную печатную плату. Батареи производят ток благодаря химической реакции между двумя электродами и электролитом. Напряжение находится в диапазоне от 1,2 до 24 В или более, в зависимости от типа аккумулятора и силы тока.

Многие беспроводные устройства питаются от перезаряжаемой никель — кадмиевой (nicad) батареи или аккумуляторной батареи, состоящей из 20 ячеек. Каждая ячейка обеспечивает постоянный ток около 1,2 В. Пакеты встраиваются непосредственно в инструмент и имеют защёлкивающиеся зажимы.

Ряд аккумуляторов имеют постоянные встроенные батареи, которые невозможно удалить и они заряжаются в блоке.

Напряжение заряда и форм-фактор

Международная стандартизация по напряжению автономных источников питания электроинструментов отсутствует.

Следует понимать! Увеличение этого параметра позволяет уменьшать вес и размеры АКБ. Литиевые блоки собирают из стандартных элементов (1,2V).

По этой причине итоговое напряжение будет следующим (для количества батарей):

10 шт.– 12V;
11 – 13,2;
12 – 14,4;
13 – 16,6;
14 – 17,8.

Что это такое?

Зарядник для аккумулятора шуруповерта – это устройство, позволяющее восполнить потери энергии батареи, обусловленные эксплуатацией инструмента. Благодаря возможности заряжать аккумулятор многократно сама батарея может иметь сравнительно небольшие размеры и емкость, лишь бы количество циклов перезарядки было большим, а зарядное устройство обеспечивало высокую скорость восстановления первоначального заряда.

Все зарядные устройства глобально можно поделить на 2 класса: встроенные и выносные. В первом случае нет необходимости специально извлекать батарею для зарядки – кабель с электрической вилкой присоединяется прямо к корпусу инструмента (или и вовсе прикреплен к нему на постоянной основе), что довольно удобно. Выносные зарядные устройства – это отдельный механизм, который предполагает извлечение батареи из корпуса шуруповерта, ее вставку в специальный зажим, а уже последний имеет тот же кабель с вилкой и включается в розетку. Каждое из решений имеет собственные преимущества и недостатки, но об этом чуть позже.

Если вышеописанное деление на классы никак принципиально не влияет на работу механизма, то соответствие типа зарядного устройства типу батареи критически важно. Дело в том, что аккумуляторы для электроинструмента даже сегодня выпускаются нескольких видов, каждый из которых имеет собственные особенности работы. Если зарядник не соответствует требуемым параметрам, это может привести к весьма быстрой порче батареи. Чтобы понимать, какими критериями должно обладать зарядное устройство, рассмотрим вкратце особенности всех основных типов аккумуляторов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы сегодня уже встречаются довольно редко – их популярность падает из-за многих факторов, среди которых токсичность содержимого, способность к быстрому саморазряду, высокий вес при сравнительно малом заряде, а также «эффект памяти». Последний критерий означает, что батарея всегда должна быть сначала полностью разряженной, а затем полностью заряженной, если не соблюдать это правило, ее емкость, и без того невысокая, станет снижаться буквально на глазах. Едва ли не единственным огромным плюсом этого типа аккумуляторов является их способность нормально работать при любых низких температурах. При этом они еще и способны выдерживать высокие нагрузки, потому зарядные устройства для них часто делают с возможностью максимально быстрой зарядки – это весьма актуально, раз уж заряжать всегда нужно от 0% до 100%.
Никель-металл-гидридные батареи считаются улучшенной версией никель-кадмиевых – недостатки в целом повторяются, но выражены все они в заметно меньшей степени. Кроме того, у содержимого таких аккумуляторов не просматривается токсичных составляющих. Преимущества также весьма похожи на те, что были у батарей предыдущего типа, потому эти аккумуляторы встречаются уже значительно чаще, а зарядные устройства для обоих типов весьма похожи. Единственный показатель, в котором металл-гидридные источники питания хуже кадмиевых – это стоимость.
Литий-ионные аккумуляторы справедливо считаются наиболее современными и лучшими с технической стороны. Они лишены большинства недостатков вышеописанных батарей, например, мало весят при значительном объеме заряда, саморазряжаются на считаные проценты за месяц простоя, совершенно лишены «эффекта памяти». Долгое время их критиковали за несколько ускоренный разряд при работе в условиях мороза, но в последние годы постепенно решается и эта проблема. Правда, недостатки все равно есть, и наиболее высокая стоимость – далеко не единственный. Так, подобную батарею крайне нежелательно разряжать полностью – после этого она может и не восстановить первоначальную емкость, хотя плюс заключается в том, что подзарядить ее можно в любой момент ввиду отсутствия «эффекта памяти». Другой проблемой является вероятность взрыва аккумулятора при перегреве от чрезмерного заряда, потому зарядное устройство для такой батареи обязательно должно быть снабжено микроконтроллером.

Помимо прочего, зарядные устройства могут различаться и по вольтажу – 12, 14,4 или 18 вольт (этот показатель обязательно должен соответствовать рекомендованному в инструкции к шуруповерту). В качестве дополнительных опций предусмотрены специальная возможность ускоренного заряжания, а также индикация уровня заряда и автоматическое отключение в случае полного заряда или некой непредвиденной ситуации. Наличие дополнительных функций отрицательно сказывается на стоимости зарядника.

Принцип работы

Зарядное устройство не стоит воспринимать как простой кабель, позволяющий запитать аккумулятор от электрической розетки – этот прибор всегда несколько сложнее. В зависимости от точного набора функций конкретного экземпляра, устроен он может быть по-разному, однако, в целом методы достижения цели всегда примерно одинаковы. Поскольку зарядить аккумулятор шуруповерта от розетки 220 В напрямую нельзя, ключевой деталью любого зарядного устройства является понижающий трансформатор, обеспечивающий значительное снижение вольтажа. Сам он, как правило, не опускает вольтаж вплоть до нужного значения – ток приобретает необходимые характеристики уже потом, проходя сквозь диодные мосты и микросхемы.

Чтобы вся начинка зарядного устройства, не говоря уж об аккумуляторе или шуруповерте в целом, не сгорела от слишком высокого напряжения в сети электропитания, в самом начале схемы устанавливается предохранитель. Ограничение заряда обычно достигается одним из двух наиболее распространенных способов – либо микроконтроллер замеряет силу тока в аккумуляторе, либо время зарядки ограничено таймером.

Первый вариант хорош в случае с литий-ионными батареями, поскольку заряжать их можно в любой момент, а значит, точное время зарядки определить невозможно. При этом чрезмерная зарядка грозит взрывом, потому очень важно, чтобы микроконтроллер был в состоянии определить уровень заряда и вовремя отключить подачу электричества. Таймер хорош для подзарядки разных видов никелевых аккумуляторов – они не боятся чрезмерной зарядки, к тому же перед процедурой должны быть разряжены полностью, потому время заряжания всегда примерно одинаковое.

Ради повышенного удобства эксплуатации некоторые дорогие модели зарядных устройств комплектуют еще и индикаторами, которые обычно представляют собой обыкновенные светодиоды. Нередко они выполняют разные функции – один может демонстрировать факт включения устройства в сеть, другой показывает, что ток не потерялся нигде в микросхемах и поступает в аккумулятор, третьи и вовсе могут указывать примерный уровень заряда, подсвечивая лишь определенную часть линии, в которую они выстроены.

Модернизация зарядных устройств

В первом примере (аналоговое ЗУ) приведена электрическая схема для 12V аккумулятора. Установить другие электрические параметры на выходе по току и напряжению можно с помощью изменения параметров трансформатора и микросхемы. Доработка выполняется на основе предварительных расчетов.

К сведению. Если выполняется только ремонт зарядки шуруповерта, следует делать снимки в процессе разборки. Они помогут впоследствии правильно установить функциональные компоненты конструкции.

Как сделать зарядное устройство для шуруповёрта

Сначала уточняют общие параметры проекта. За основу берут имеющийся блок, который обеспечивает фиксацию батареи в правильном положении и надежный электрический контакт. Уточняют тип АКБ и соответствующее зарядное устройство.

Схема и порядок сборки блока питания

Аналоговые электрические схемы проще, однако занимают много места. Импульсные отличаются компактностью и повышенной сложностью. Выбрав подходящий вариант, пользуются навесным монтажом или создают печатную плату с учетом свободного пространства в корпусе. В ходе изготовления создают вентиляционные отверстия для эффективного охлаждения мощных транзисторов и микросхем. На завершающем этапе проверяют функциональность, завершают сборку.

Как использовать электроприбор

Применяют ЗУ с учетом определенной схемотехники. Простейшие модели только сигнализируют о завершении процесса, но не отключают сетевое питание. Некоторые виды АКБ необходимо заряжать с тщательным контролем температурного режима. После практического изучения процесса сборки отремонтировать вышедшее из строя изделие будет несложно.

Ремонт источников тока

У аккумуляторных батарей в действительности нет сложных запасных частей, так как она собирается из простейших зарядных элементов. Для того чтобы определиться с ремонтом нужно открыть источник и проверить наличие повреждений. Инструменты и материалы, которые понадобятся при выполнении ремонта:

Мультиметр.
Отвёртка.
Очиститель электрических контактов.
Изолента.

Бывают случаи, когда катушка беспроводной отвёртки имеет дефект и, следовательно, перегревает устройство. Изоляция легко плавится, аккумуляторы выходят из строя и беспроводная отвёртка не может использоваться. Техническую ошибку не всегда можно определить внешним осмотром и нужна разборка инструмента.

Последовательность операций:

Отсоединить инструмент от электрической розетки.
Для очистки контактов между ручкой питания и зарядным устройством используйте ветошь, наждачную бумагу или электрический контактный очиститель.
Несколько раз подключите блок питания и убедитесь, что он функционирует правильно.
Проверьте прибор на выходе постоянного тока. Установите мультиметр на шкалу 25 DCV. Подключите его к электрической розетке.
Прикоснитесь к двум его зондам к соответствующим контактам (+ и -). Если показания прибора равны нулю, поменяйте их местами.
Выход DCV должен быть около или чуть выше номинальной мощности источника. То есть, при 9 В постоянного тока прибор должен показывать не более 10 В .
Проверьте источник на выходе переменного тока. Установите мультиметр на шкалу 25 ACV. Прикоснитесь двумя зондами к контактам. Если считывание отсутствует, трансформатор неисправен. Подберите его для замены с равным номиналом и размером.
Проверьте аккумуляторную батарею. Полностью зарядите аккумулятор. Установите прибор на шкале DCV больше, чем номинальная мощность батарейного блока.
Прикоснитесь красным зондом к клемме +, а чёрным — к клемме и измерить.
Замените аккумулятор, если показания на 1 вольт ниже номинальной мощности.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт