Из чего можно сделать блок питания для шуруповерта

Часто родное зарядное устройство, входящее в комплект шуруповерта, работает медленно, долго заряжая аккумулятор. Тем, кто интенсивно использует шуруповерт, это очень мешает в работе. Несмотря на то, что в комплект входит обычно два аккумулятора (один установлен в рукоятку инструмента и в работе, а другой подключен к зарядному устройству и находится в процессе зарядки), часто владельцы не могут приспособиться к рабочему циклу аккумуляторов. Тогда имеет смысл изготовить зарядное устройство своими руками и зарядка станет удобнее.

Виды батарей

Аккумуляторы неодинаковы по типам и режимы заряда у них могут быть разными. Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи являются очень хорошим источником энергии, способны отдавать большую мощность. Однако, по экологическим причинам их производство прекращено и они будут встречаться все реже и реже. Сейчас всюду их вытеснили литий-ионные аккумуляторы.

Сернокислотные (Pb) свинцовые гелевые аккумуляторы имеют неплохие характеристики, но утяжеляют инструмент и поэтому не пользуются особой популярностью, несмотря на относительную дешевизну. Поскольку они гелевые (раствор серной кислоты загущается силикатом натрия), то никаких пробок в них нет, электролит из них не вытекает и ими можно пользоваться в любом положении. (Кстати, и никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов тоже относятся к классу гелевых.)

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются сейчас наиболее перспективными и продвигаемыми в технике и на рынке. Их особенностью является полная герметичность ячейки. Они имеют весьма высокую удельную мощность, безопасны в обращении (благодаря встроенному контроллеру заряда!), выгодно утилизируются, являются наиболее экологически чистыми, имеют малый вес. В шуруповертах в настоящее время применяются очень часто.

Автомобильный аккумулятор

Отличным вариантом для питания шуруповерта служит автомобильный аккумулятор. Особенно в тех случаях, когда ремонт требуется в местности, лишенной электричества. Отрицательным моментом является то, что запитать инструмент от автоаккумулятора можно только на непродолжительное время, поскольку транспортное средство рискует разрядиться и не двинется с места. Для запуска шуруповерта иногда переделывают старый автомобильный аккумулятор аналогового типа. Такому устройству характерно ручное управление силой тока и выходным напряжением.

Инструкция по модернизации.

• На первом этапе следует выбрать пару многожильных кабелей. Желательно, чтобы они были в обмотке разного цвета для различия, но одного сечения.
• С одной стороны к проводам крепят контакты в виде «крокодилов», с другой – зачищают изоляционный слой на 3 сантиметра.
• Оголенные концы загибают крючком.
• Далее приступают к разбору корпуса шуруповерта.
• Находят контактные клеммы, которыми инструмент соединялся с аккумулятором. К ним припаиваются согнутые зачищенные концы кабеля. Можно обойтись и без пайки, воспользовавшись специальными пластиковыми стяжками, однако профессионалы отдают предпочтение паяльнику.
• Соединения следует хорошенько изолировать, в противном случае существует риск возникновения короткого замыкания.
• Оба конца кабеля аккуратно укладываются внутри корпуса и выводятся наружу через рукоять. Возможно, придется просверлить дополнительные отверстия для этого.
• Далее следует собрать инструмент.
• После всех манипуляций аппарат тестируется. С помощью «крокодилов» шуруповерт соединяют с автомобильным зарядным устройством, соблюдая «+» и «-».

Подобный аналоговый блок питания удобен тем, что позволяет плавно регулировать параметры, подстраиваясь под любую модель шуруповерта.

Режимы заряда

Номинальное напряжение Ni-Cd ячейки 1.2 В. Никель-кадмиевый аккумулятор заряжается током от 0.1 до 1.0 номинальной емкости. Это означает, что аккумулятор емкостью 5 амперчасов можно заряжать током от 0.5 до 5 А.

Заряд сернокислотных аккумуляторов хорошо знаком всем людям, держащим в руках шуруповерт, ведь практически каждый их них еще и автолюбитель. Номинальное напряжение ячейки Pb-PbO2 составляет 2.0 В, а ток зарядки свинцового сернокислотного аккумулятора всегда 0.1 C (доля тока от номинальной емкости, см. выше).

Литий-ионная ячейка имеет номинальное напряжение 3.3 В. Ток заряда литий-ионного аккумулятора, 0.1 C. При комнатной температуре этот ток можно плавно повышать до 1.0 С – это быстрый заряд. Однако, это годится только для тех батарей, которые не были переразряжены. При заряде литий-ионных батарей следует точно соблюдать напряжение. Заряд производится до 4.2 В точно. Превышение резко снижает срок службы, понижение – уменьшает емкость. При зарядке следует следить за температурой. Теплый аккумулятор следует либо ограничить током до 0.1 С, либо отключить до остывания.

ВНИМАНИЕ! При перегреве литий-ионного аккумулятора при зарядке свыше 60 градусов Цельсия возможен его взрыв и возгорание! Не следует слишком полагаться на встроенную электронику безопасности (контроллер заряда).

При заряде литиевой батареи, контрольное напряжение (напряжение окончания заряда) образует приблизительный ряд (точные напряжения зависят от конкретной технологии и указаны в паспорте на батарею и на ее корпусе):

Напряжение заряда следует контролировать мультиметром или схемой с компаратором напряжения, настроенным точно на применяемую батарею. Но для “электронщиков начального уровня” реально можно предложить только простую и надежную схему, описанную в следующем разделе.

Подключение к компьютеру

Выносные источники питания можно сконструировать на основе блока питания от ноутбука или компьютера.

Из компьютерного БП

Как правило, умельцы используют блоки АТ-типа. Они имеют мощность порядка 350 Ватт и выходное напряжение около 12 Вольт. Этих параметров хватает для нормальной работы шуруповерта. Кроме того, все технические характеристики указаны на корпусе, что значительно упрощает работу по приспосабливанию блока питания к инструменту. Устройство можно либо позаимствовать со старого компьютера, либо купить в компьютерном салоне. Основным преимуществом является наличие тумблера включения, охлаждающего кулера и защитной системы от перегрузок.

Далее последовательность действий следующая.

• Разборка корпуса компьютерного блока.
• Ликвидация защиты от включения, заключающаяся в соединении зеленого и черного проводов, которые присутствуют в указанном разъеме.
• Работа с разъемом MOLEX. Он имеет 4 провода, два из которых не нужны. Их необходимо отрезать, оставив только желтый на 12 Вольт и черный – заземление.
• Припаивание к оставленным проводам электрического кабеля. Особое внимание следует уделить изоляции.
• Разборка шуруповерта.
• Соединение клемм инструмента с обратным концом электрокабеля.
• Сборка инструмента. Необходимо отслеживать, чтобы шнур внутри корпуса шуруповерта не перекрутился и не сильно был прижат.

В качестве недостатка можно выделить приспособленность такого блока питания только под инструмент с рабочим напряжением не выше 14 Вольт.

Зарядное устройство от ноутбука

Источником питания для шуруповерта может стать зарядник от ноутбука. Его доработка сводится к минимуму. Необходимо отметить, что к использованию подойдет любое устройство на 12-19 Вольт. Алгоритм действий следующий.

• Подготовка выходного шнура от зарядного прибора. С помощью кусачек отрезают разъем и зачищают концы от изоляции.
• Разборка корпуса инструмента.
• Оголенные концы зарядника припаиваются к клеммам шуруповерта, соблюдая полярность. Можно воспользоваться специальными пластиковыми стяжками, но профессионалы советуют не пренебрегать пайкой.
• Изоляция соединений.
• Сборка корпуса электроинструмента.
• Тестирование на работоспособность.

Переделка готового зарядного устройства проще и доступна каждому.

Зарядное устройство + (Видео)

Зарядное устройство, которое предлагается ниже, обеспечивает нужный зарядный ток для любого аккумулятора из всех перечисленных. Шуруповерты питаются от аккумуляторов с разными напряжениями 12 вольт или 18 вольт. Это неважно, главный параметр зарядного устройства для аккумуляторов – ток заряда. Напряжение зарядного устройства при отключенной нагрузке всегда выше номинального, оно падает до нормы при подключении батареи при заряде. В процессе заряда оно соответствует текущему состоянию аккумулятора и обычно чуть выше номинального в конце заряжания.

Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе VT2, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением (см. таблицу в предыдущем разделе).

Этот трансформатор должен также иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить необходимый ток при длительной работе без перегрева обмоток. Иначе он может сгореть. Ток заряда выставляется регулировкой резистора R1 при подключенном аккумуляторе. Он остается постоянным в процессе заряда (тем постоянней, чем выше напряжение от трансформатора. Примечание: напряжение от трансформатора не должно превышать 27 В).

Резистор R3 (не менее 2 Вт 1 Ом) ограничивает максимальный ток, а светодиод VD6 горит, пока идет заряд. К концу заряда, свечение светодиода уменьшается и он гаснет. Тем не менее, не забывайте про точный контроль напряжения литий-ионных аккумуляторов и их температуру!

Все детали в описанной схеме монтируются на печатной плате из фольгированного текстолита. Вместо диодов, указанных в схеме, можно взять русские диоды КД202 или Д242, они довольно доступны в старом электронном ломе. Располагать детали надо так, чтобы на плате оказалось как можно меньше пересечений, в идеале ни одного. Не следует увлекаться высокой плотностью монтажа, ведь вы собираете не смартфон. Распаивать детали вам будет значительно легче, если между ними останется по 3-5 мм.

Транзистор должен быть установлен на теплоотводе достаточной пощади (20-50 см.кв). Все части зарядного устройства лучше всего смонтировать в удобный самодельный корпус. Это будет самым практичным решением, в работе вам ничто не будет мешать. Но здесь могут возникнуть большие сложности с клеммами и подключением к аккумулятору. Поэтому лучше сделать так: взять старое или неисправное зарядное устройство у знакомых, подходящее к вашей модели аккумулятора, и подвергнуть его переделке.

• Вскрыть корпус старого зарядного устройства.
• Удалить из него всю бывшую начинку.
• Подобрать следующие радиоэлементы:

• Выбрать подходящий размер для печатной платы, помещающейся в корпус вместе с деталями из приведенной схемы, нарисовать нитрокраской ее дорожки по принципиальной схеме, протравить в медном купоросе и распаять все детали. Радиатор для транзистора нужно установить на алюминиевой пластинке так, чтобы она не касалась ни с какой частью схемы. Сам транзистор плотно прикручивается к ней винтиком и гайкой М3.
• Собрать плату в корпусе и припаять клеммы по схеме строго соблюдая полярность. Вывести провод для трансформатора.
• Трансформатор с предохранителем на 0.5 А установить в небольшой подходящий корпус и снабдить отдельным разъемом для подключения переделанного зарядного блока. Лучше всего взять разъемы от компьютерных блоков питания, папу установить в корпус с трансформатором, а маму подключить к диодам мостика в зарядном устройстве.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

Источник: instrument-blog.ru

Технические характеристики

При покупке или самостоятельной сборке блока питания всегда отталкиваются от необходимых технических параметров.

• Мощность. Измеряется в Ваттах.
• Входное напряжение. В отечественных сетях 220 Вольт. В других странах мира этот параметр отличается, например, в Японии 110 Вольт.
• Выходное напряжение. Параметр, необходимый для работы шуруповерта. Как правило, варьируется от 12 до 18 Вольт.
• КПД. Отражает эффективность работы источника питания. Если он мал, значит, большая часть преобразованной энергии идет на нагревание корпуса и деталей инструмента.

Схема, устройство, ремонт

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием.

Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта .

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь.

Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1. Диодный мост состоит из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает прямой ток 3 ампера. Электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста.

Основа схемы управления – микросхема HCF4060BE, которая является 14-разрядным счётчиком с элементами для задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором структуры p-n-p S9012. Транзистор нагружен на электромагнитное реле S3-12A. На микросхеме U1 реализован своеобразный таймер, который включает реле на заданное время заряда – около 60 минут.

При включении зарядника в сеть и подключении аккумулятора контакты реле JDQK1 разомкнуты.

Микросхема HCF4060BE запитывается от стабилитрона VD6 – 1N4742A (12V). Стабилитрон ограничивает напряжение с сетевого выпрямителя до уровня 12 вольт, так как на его выходе около 24 вольт.

Если взглянуть на схему, то не трудно заметить, что до нажатия кнопки «Пуск» микросхема U1 HCF4060BE обесточена – отключена от источника питания. При нажатии кнопки «Пуск» напряжение питания от выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.

Далее пониженное и стабилизированное напряжение поступает на 16 вывод микросхемы U1. Микросхема начинает работать, а также открывается транзистор S9012, которым она управляет.

Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на обмотку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор поступает напряжение питания. Начинается заряд аккумулятора. Диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, которое образуется при обесточивании обмотки реле.

Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда, если вдруг будет отключено сетевое питание.

Что будет после того, когда контакты кнопки «Пуск» разомкнутся? По схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле плюсовое напряжение через диод VD7 (1N4007) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остаётся подключенной к источнику питания даже после того, как контакты кнопки будут разомкнуты.

Сменный аккумулятор.

Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединено 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый по 1,2 вольта.

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

Также в блок аккумуляторов встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1. По принципу действия он похож на термовыключатели серии KSD. Маркировка термовыключателя JJD-45 2A. Конструктивно он закреплён на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему.

Самостоятельно сконструированные блоки питания

Детали для сборки берут либо из различных бытовых электроприборов или энергосберегающих ламп, либо покупают в радиолюбительских точках. Необходимо понимать, что от набора элементов будет зависеть и электрическая схема. Для ее сборки нужны определенные радиотехнические знания и умения. Графические варианты схем можно найти на просторах интернета либо в специализированной литературе.

В простейшем случае понадобится готовый электронный трансформатор мощностью 60 Ватт. Специалисты советуют выбирать устройства фирмы Taschibra или Feron. Они в переделке не нуждаются. Второй трансформатор собирается вручную, для чего приобретается ферритовое кольцо, размеры которого составляют 28х16х9 мм. Далее с помощью надфиля обтачиваются углы. По завершении его обматывают изолентой. В качестве платы лучше выбрать алюминиевую пластину толщиной 3 мм и выше. Она не только будет выполнять несущую функцию базы для всей схемы, но и одновременно проводить ток между элементами цепи.

Профессионалы рекомендуют включать в конструкцию светодиодную лампочку в качестве индикатора. Если ее размеры будут достаточными, то она также будет выполнять задачу подсветки. Собранное устройство фиксируют в корпусе аккумулятора шуруповерта. При конструировании необходимо помнить, что габариты самодельного источника питания ни в коем случае не должны превышать размеры аккумуляторного блока.

Схема зарядки для шуруповерта 18в

«Народный» зарядник для шуруповёрта

Автор: arhimed2007, Опубликовано 27.10.2015 Создано при помощи КотоРед.

Мрр-мяу! Воистину, лень — тормоз прогресса. Уже лет несколько валялся у меня в загашнике шуруповёрт. Польский (если верить паспорту), марки «VERTO», на 12 В. Когда-то выменял его на одну из древних мобил. НОВЫЙ! В УПАКОВКЕ. Но, блин, аккумулятор. С полного заряда его через месяц работы уже не хватало на десяток шурупов. Чуть позже я унюхал кем-то выброшенную начинку от аккумулятора BOSH и ею перепаковал свой аккумулятор. Но. те же грабли! Новые покупать задавила жаба. В общем, забросил я его куда подальше.

Так поляцкий продухт и валялся несколько лет. А недавно мне приволокли в ремонт другой шурик, на 14,4 В, марки «MATRIX». Один из шедших в комплекте аккумуляторов сдох, причём бОльшую часть банок тупо закоротило. В результате зарядное издало пшик и прогорело так, что аж корпус деформировался, и блок питания скис. Как всегда, термопредохранитель. Второй аккумулятор оказался вполне живым.

Естественно, просто восстановить «родной» зарядник — не вариант, если возможны такие дефекты. Нужна как минимум защита от перегрузки. Серьёзный зарядник с анализатором городить было влом, кроме того, в умных книжках говорилось, что самым простым в исполнении для NiCd является «капельный» режим заряда — током 0,1С, где С — численный эквивалент ёмкости батареи в ампер-часах. При этом не случается перезаряда и ток заряда по окончании процесса просто компенсирует саморазряд, который у банок от дядюшки Ляо достаточно высок. Таким образом, зарядник просто должен представлять собой стабилизатор тока. Он же не даст спалить блок питания в случае повторения истории с дохлой батареей.

«Родные» же зарядники, как оказалось, не блещут не только сложностью, но и качеством работы. Токозадающий резистор в них очень часто прогорает до дыр в плате, ток задаётся наобум Лазаря, ни тебе защиты, ни стабилизации! Посему от оригинальных китайских плат было решено избавиться и вставить вместо них более пристойный зарядник.

Изваять оный девайс было решено, как всегда, из подручных средств, а именно старого компьютерного железа. В качестве регулирующего элемента был выбран мощный MOSFET с материнской платы. Типовая схема стабилизатора тока на полевом транзисторе была дополнена индикацией питания и процесса заряда. Получилось вот что:

Собственно стабилизатор тока выполнен на элементах VT2, VT3 и токоизмерительном резисторе R5. Стабилитрон VD2 защищает MOSFET от превышения напряжения сток — затвор. На VT1 выполнен индикатор окончания заряда, гасящий красный светодиод HL2, когда напряжение на истоке VT3 упадёт ниже порога открывания минус падение напряжения на R4. А это, в свою очередь, происходит при увеличении напряжения на батарее свыше 15 В. Второй светодиод горит всё время, индицируя наличие питания на заряднике. Диод VD1 предохраняет батарею от разряда через схему при отключении БП.

В качестве VT1, VT2 были взяты самые распространённые в компьютерном барахле MMBT3904 (корпус SOT-23 с маркировкой 1Ам, t04, р04 или ещё несколько вариантов). VT3 — APM2025, шотя походу сойдёт любой n-MOSFET, применяемый в стабилизаторах питания материнских плат. Резисторы типоразмера 1206 взяты со старых серверных плат, хотя можно применить и меньшие. Просто под 1206 легче изготовить плату. Оттуда же был сдут и конденсатор того же типоразмера. Единственный выводной резистор — R5, который я установил мощностью 3 Вт. Хотя при желании его можно изваять из нескольких включенных параллельно 1210 от винчестеров, они такой ток выдержат.

Преимущества и недостатки переделки

Перед тем, как начать работу, следует оценить все плюсы и минусы модернизации инструмента из аккумуляторного в сетевой. Основной недостаток – потеря мобильности, что не всегда удобно для работы на высоте или далеко от розетки. Что касается достоинств, то тут можно выделить сразу несколько положительных факторов:

• исчезает проблема внезапно разрядившихся батарей;
• стабильный крутящий момент;
• нет зависимости от температурного режима (при низких значениях аккумуляторы разряжаются быстрее);
• экономия средств на покупку новых батарей.

Особенно актуальна модернизация тогда, когда «родные» аккумуляторы вышли из строя, а новых либо нет в продаже, либо за ними нужно далеко ехать. Случается и так, что купленный аппарат имеет какие-то проблемы при получении энергии от аккумулятора. Это может быть брак или недостатки схемы самой модели. Если в принципе инструмент устраивает, то его целесообразно переделать и осуществлять зарядку от сети.

Инверторный сварочный аппарат

Создание источника питания из инверторной сварки – более сложный вид модернизации, поскольку он подразумевает наличие определенных теоретических знаний в области электротехники и практических навыков. Переделка влечет за собой конструкционные изменения оборудования, что потребует умений производить расчеты и составлять схемы.

Меры предосторожности

При работе с любым электрическим прибором, который подвергся модернизации, следует соблюдать определенные правила безопасности.

• В первую очередь при переделке ни в коем случае нельзя пренебрегать хорошей изоляцией контактов и заземлением.
• Для шуруповерта необходимы кратковременные перерывы через каждые 20 минут. При переделке поменялись технические характеристики, которые закладывались производителем и были рассчитаны на работу от аккумулятора. Увеличение мощности повлекло к росту количества оборотов, что вызывает нагревание инструмента. Небольшие передышки продлят эксплуатационный срок шуруповерта.
• Блок питания рекомендуется регулярно чистить от пыли и грязи. Дело в том, что при модернизации герметичность корпуса была нарушена, поэтому внутрь попадает загрязнение и влага, особенно во время работы под открытым небом.
• Электрокабель нельзя перекручивать, натягивать или пережимать. Обязательно нужно отслеживать, чтобы он во время работы не подвергался никаким негативным воздействиям, которые могут привести к замыканию.
• Специалисты не советуют пользоваться самодельным сетевым шуруповертом на высоте более двух метров. Поскольку это автоматически влечет за собой натяжение провода под собственным весом.
• При настраивании выходных параметров нужно выбирать ток величиной в 1,6 раза большей, чем электроемкость аккумулятора.
• Следует знать, что при подаче нагрузки на устройство, напряжение может снижаться от 1 до 2 Вольт. В большинстве случаев это не принципиально.

Эти простые рекомендации продлят срок службы шуруповерта и обезопасят его владельца от неприятностей.

Как показывает практика, самостоятельная переделка блока питания требует опыта и хороших теоретических знаний по электротехнике. Поэтому перед выбором необходимо определиться, готовы ли вы потратить свободное время на составление схемы, сборку источника питания, особенно при отсутствии должных навыков. Если уверенности нет, то специалисты советуют покупать готовые зарядные устройства, тем более что их стоимость на рынке невысока.

О том, как из аккумулятного шуруповерта сделать сетевой, смотрите в следующем видео.

Let’s block ads! (Why?)