В предыдущей статье я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых (никель-марганцевых) NiСd(NiMn) аккумуляторов шуруповерта на литиевые. Надо рассмотреть несколько правил по зарядке аккумуляторов.
Литий ионные аккумуляторы размера 18650 в основном могут заряжаться до напряжения 4,20В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 мВ потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может составлять 0,1хС до 1хС (здесь С-емкость). Лучше выбрать эти значение по даташиту. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.
Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два приема по методике CCCV (ток постоянный, постоянное напряжение).Первый этап- должен обеспечить постоянный ток заряда. Величина тока равна 0.2-0.5С. Я применил аккумулятор емкостью 3000 мА/ч, значит номинальный ток заряда будет 600-1500мА. После зарядка банки идет на неизменном напряжении, ток постоянно уменьшается.
Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25В. Аккумулятор зарядился если ток уменьшится до 0.05-0.01С. Принимая во внимание вышесказанное используем электронные платы с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.
Характеристики XL4015E1. Максимальный выходной ток до 5 А.Напряжение на выходе: 0.8 В-30 В.Напряжение на входе 5 В-32 В.
- Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток до 3 А.
- Перечень инструментов и материалов.
- -плата заряда CC/CV на XL4015E1 или на LM2596-1шт;
-адаптер 22012 В, 3 А -1шт;-штатное зарядное устройство шуруповерта (или источник питания);-соединительные провода -паяльник;-тестер;-пластмассовая коробка для плата заряда -1шт;-минивольтметр -1шт;-переменный резистор (потенциометр) на 10-20 кОм -1шт;-разъем питания для аккумуляторного отсека шуруповерта -1шт.
Шаг первый. Сборка ЗУ аккумуляторов шуруповерта на адаптере.
Плату cccv мы уже выбрали выше. В качестве источника питания можно применить любой с такими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 В (для схемы 4S),ток 3 А. В первом примере изготовления зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 12 В, 3 А.
Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без перегруза 1,9 А. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40°C. Вполне нормальный режим.
Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.
На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 В (небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CC/CV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 В. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 А, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43°C, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.
Шаг второй. Сборка схемы зарядного устройства аккумуляторов шуруповерта на штатном зарядном.
У меня было штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-марганцевых аккумуляторов. Задача стояла в том чтобы заряжать и никель-марганцевые аккумуляторы и литий-ионные.
Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CC/CV.Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 В, это вполне подходит для нашей зарядной платы. Далее все то же как и варианте с адаптером.Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).Саму плату CC/CV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.Так с помощью маленькой коробочки, а вернее ее содержимым можно зарядить аккумуляторы нашего шуруповерта.Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CC/CV после диодного мостика выпрямителя.Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Подробнее в ролике:
Всем желаю здоровья и успехов в жизни и творчестве!
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
РадиоКот :: "Народный" зарядник для шуруповёрта
Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >
| Теги статьи: | Добавить тег |
«Народный» зарядник для шуруповёрта
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.
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.
Плата, как всегда, была разведена в Sprint Layout 6 и выполнена методом ЛУТ. Совмещение сторон выполнялось булавками через отверстия по краям платы. Переходы между слоями выполнены обрезками выводов, запаянными с двух сторон.
Красный провод на фото — ошибка, которая в выложенном варианте платы уже исправлена. 🙂 Разводка выполнялась точно под корпус. Разъём блока питания прикошачен непосредственно к плате.
Подгонять эту конструкцию под направляющие в корпусе пришлось дремелем с фрезой, хотя можно и резаком, правда, не так аккуратно.
Следующим номером я решил сделать аналогичный девайс и под свой 12В шуруповёрт. Ведь ёмкость их аккумуляторов одинакова, значит, и ток заряда такой же. Вдруг когда дойдут руки купить солидные банки для перепаковки его батареи! Вот вариант его платы:
Как оказалось, перепакованные бошевские банки этой штуковиной заряжаются отнюдь не так уж плохо! Заряда батарей хватало примерно на час непрерывной работы, что для такой дешёвки очень даже пристойно. Вся технология изготовления была такой же, как и в клиентском шуруповёрте. Только стабилитрон я поставил советский двунаправленный — его давно надо было куда-нибудь деть 🙂
Разъём был посажен в корпус посредством того же подпиливания дремелем, после чего плата легла как родная.
В итоге имеем несложную и халявную замену примитивным зарядникам, поставляемым в комплекте с дешёвыми шуруповёртами, что позволяет использовать их батареи на всю доступную ёмкость.
Разумеется, при нынешних достижениях микроминиатюризации можно напичкать тот же корпус ещё массой дополнительных прибамбасов — таймером, переключателем режимов заряда, звуковой сигнализацией и т.д.
Но это всё уже снижает доступность схемы для повторения слесарем дядей Васей 🙂
Файлы: Платы в Layout 6
Все вопросы в Форум.
| Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Блок питания для шуруповерта: 5 возможных вариантов
Главное преимущество аккумуляторных шуруповертов — мобильность, позволяющая не зависеть от сети. Такие широкие возможности для эксплуатации стали причиной их популярности, однако за эту кажущуюся практичность хозяевам спустя несколько лет приходится расплачиваться.
Причина — относительно быстрый выход батареи из строя, особенно если инструмент используется владельцами постоянно. Покупка нового аккумулятора не слишком привлекательный вариант из-за его высокой цены, поэтому многие приходят к логичному решению — создают полноценный блок питания для шуруповерта самостоятельно.
В этом случае в жертву приносят возможность работать в любом труднодоступном месте, зато появляется шанс использовать электрическую «отвертку» на полную мощность.
Нужна ли переделка?
Переделывать шуруповерт или нет? Перед началом работы необходимо оценить достоинства и недостатки данного решения. Если говорить о первых, то в результате хозяин добьется:
- исчезновения проблем с внезапно разрядившимся инструментом;
- отсутствия зависимости от низкой температуры, ведь при таких условиях аккумуляторы разряжаются очень быстро;
- получения стабильно крутящегося момента;
- значительной экономии, так как покупка новой, довольно дорогой батареи не потребуется.
Кроме того, это единственный остающийся вариант, если модель уже снята с производства, когда инструмент срочно необходим, а ждать прибытия нового аккумулятора времени нет. Если сам шуруповерт работает без нареканий, то противопоказаний к его переделке нет. Единственное, чего он лишится, это мобильность, но этот минус все же не так существенен, с ним можно справиться.
Важна ли мобильность?
После того как аккумуляторная батарея становится неспособной держать заряд, шуруповерт превращается в абсолютно бесполезный инструмент. Покупка нового зарядного устройства нецелесообразна, так как его цена нередко составляет до 50% стоимости новой модели. Поэтому мысль о переделке инструмента под сеть — совершенно оправданное решение.
Есть возможность восстановить характеристики аккумулятора, однако этот вариант все-таки полумера, потому что в дальнейшем ситуация повторится. Однако перед тем как выбрать решение, необходимо обдумать, что делать с мобильностью инструмента. Так ли она нужна? Есть 2 варианта потенциальной модификации шуруповерта:
- Инструмент с внешним блоком питания. В этом случае делают отдельное устройство. Это не так страшно, потому что даже громоздкую конструкцию можно расположить в непосредственной близости от розетки. Однако с ограничением, связанным с длиной кабеля БП и сетевого шнура, придется смириться.
- Шуруповерт с БП, вмонтированным на место аккумулятора. Такой способ модификации даст возможность избежать сборки габаритной конструкции, значительно ограничивающей применение инструмента. Но в этом случае проблему доступа тоже может создать длина сетевого кабеля. Зато использовать в таком качестве можно компактные устройства. Ими смогут стать покупные или имеющиеся блоки питания, если они подходят по характеристикам.
Способы «возрождения» шуруповерта сильно отличаются. Тем не менее, каждый из этих вариантов находит сторонников, так как отвечает разным потребностям хозяев аккумуляторных инструментов, чья эксплуатация внезапно стала невозможной.
Возможные источники питания
Чтобы любой шуруповерт мог функционировать от сети, ему необходимо обеспечить преобразование напряжения: инструмент требует всего 12, 16 либо 18 вольт. Все источники питания делятся на 2 большие группы: они могут быть импульсными либо трансформаторными.
Импульсные системы
В этих блоках питания входное напряжение сначала выпрямляется, затем преобразуется в высокочастотные импульсы. Их подают через трансформатор либо через обычные резисторы. Второй способ дает возможность получить малогабаритную конструкцию, так как в схеме отсутствует массивный силовой трансформатор.
Этот блок питания для шуруповерта обычно имеет довольно высокий КПД, достигающий 98%. Плюсом решения является защита от короткого замыкания, безопасность, которую гарантирует блокировка без нагрузки. Минусы у импульсных блоков есть.
Это более низкая мощность, если сравнивать это значение с трансформаторным вариантом. Если нижний предел нагрузки минимален, то такой блок питания не сможет работать.
Еще один недостаток — более сложный ремонт в случае выхода импульсного БП из строя.
Трансформаторный блок
Это классическое устройство. В линейный источник питания входит понижающий трансформатор и выпрямитель, превращающий переменный ток в постоянный. Последний элемент бывает двух видов — однополупериодный, состоящий из одного диода, либо двухполупериодный, в его составе диодный мост, собранный из 4 электронных приборов.
В схему трансформаторного блока может входить конденсатор, стабилизатор, высокочастотный фильтр и защита от короткого замыкания. Достоинства устройства: простота, надежность, ремонтопригодность, отсутствие помех, а также очень дорогих элементов.
Минусы — большие габариты и такой же вес, низкий КПД. Так как часть напряжения забирает стабилизатор, выходное значение обязано быть выше того, что требуется для работы шуруповерта.
Например, для инструмента с питанием 12 В нужен БП, имеющий выходное напряжение от 12 до 14 вольт.
Что потребуется для модернизации?
В необходимый набор материалов и инструментов может войти:
- изолента;
- кабель (многожильный) и провода (для перемычек);
- короб для БП (старый аккумулятор, покупное готовое устройство либо самодельная конструкция);
- кусачки;
- мультиметр;
- отвертки;
- пассатижи;
- паяльник, припой, кислота;
- строительный нож.
Перед тем как начать делать блок питания для шуруповерта, необходимо учесть размеры устройства: нужен такой корпус, чтобы собранная конструкция в него поместилась.
Блок питания для шуруповерта
Чтобы инструмент смог работать от сети, потребуется блок, который выдает на выходе от 12 до 18 (14, 16) вольт. В этом случае ориентируются на модель шуруповерта. Сетевое зарядное устройство можно сделать из имеющегося корпуса аккумулятора. В этом случае сначала оценивают его габариты, чтобы понять, поместится ли зарядка внутри. Небольшие источники питания чаще помещают в корпус шуруповерта.
- Сначала разбирают аккумулятор, чтобы можно было вынуть все внутренности. Если корпус был склеен, то для этого пользуются ножом, которым вскрывают шов.
- Определяют силу тока и напряжение. Так как первый параметр часто не указывают, результат находят самостоятельно — делят мощность на напряжение (ватты на вольты).
- Припаивают электропровод к контактам зарядного прибора: латунные поверхности перед операцией обязательно обрабатывают кислотой.
- Соблюдая полярность, обратные концы провода соединяют с выходом батареи. В корпусе аккумулятора делают отверстие для кабеля.
- Провод фиксируют изолентой. На другом конце его должна быть вилка для включения в сеть.
Есть несколько вариантов получения блока питания. Самый простой выход — покупка готового устройства. Если планируют изготовить самодельный БП, то в данном случае схема — первое, в чем появляется необходимость. Чтобы избежать ошибок, нужно точно соблюдать последовательность соединения всех элементов, а также составить список необходимых мини-электроприборов.
Переделка «китайца» под шуруповерт
Эта самый простой способ получить необходимый источник, так как китайские приборы доступны почти повсеместно, к тому же недороги. Эти блоки питания рассчитаны на большее выходное напряжение — на 24 вольта. Поэтому первая задача мастера — понижение выходного напряжения до значений, необходимых инструменту (12-18 В).
Чтобы достичь цели, производят замену резисторов: родной R10 убирают, а в схему вставляют тот, который можно настраивать. Такая работа состоит из нескольких этапов:
- Сначала выпаивают постоянный резистор, имеющий перманентное сопротивление 2320 Ом.
- Затем вставляют настраиваемый резистор, на котором заранее выставляют значение 2300 Ом. Если этого не сделать, конструкция работать откажется.
- На блок подают электричество, чтобы определить значения выходных параметров. На измерительном приборе выставляют диапазон постоянного напряжения.
- Регулировкой сопротивления добиваются оптимального напряжения (12, 14, 16 или 18 вольт) и силы тока, не превышающей 9 ампер. Иначе преобразованный блок питания для шуруповерта из-за больших нагрузок вскоре выйдет из строя.
Модифицированную конструкцию крепят на место старого аккумулятора. Все токопроводящие элементы изолируют. Для вентиляции просверливают дополнительные отверстия, корпус закрывают. Последний этап — проверка работы шуруповерта.
Почти аналогичным образом можно переделать практически любой покупной блок питания. В этом случае помимо замены резистора может потребоваться другое преобразование — встраивание в схему дополнительных диодов.
Блок питания из адаптера для ноутбука
Источником питания для инструмента сможет стать исправный зарядник для ноутбука. В этом случае мастера ждет минимальная переделка. Для нее подойдет любое устройство, предназначенное для эксплуатации с напряжением 12-19 В. Показатели выходного тока должны быть максимально близкими к требуемым.
- Подготавливают входной шнур от адаптера. Кусачками удаляют разъем, а концы провода зачищают от изоляции.
- Разбирают корпус шуруповерта, затем проводники, освобожденные от изоляции, припаивают к клеммам инструмента.
Все соединения изолируют, провод выводят наружу. Корпус собирают, потом проверяют шуруповерт на работоспособность. В этом случае работа не обещает никаких сложностей, поэтому с ней справится практически любой.
Блок питания шуруповерта из компьютерного БП
Для преобразования лучше всего подходят приборы АТ-типа. Их мощности (350 Вт) и выходного напряжения (примерно 12-14 В) вполне хватает для бесперебойной работы инструмента.
Еще один плюс — все технические характеристики, указанные на корпусе. Это устройство можно приобрести в магазине, либо использовать то, что прилагалось к старому компьютеру.
К плюсам этого кандидата относится защита от перегрузок, кулер и тумблер включения, к минусам — габариты.
- Первым делом разбирают компьютерный блок, затем от платы отсоединяют зеленый проводник, отвечающий за включение.
- Отделяют все провода за исключением черного и желтого. Эти провода припаивают к кабелю, другой конец которого подключают к шуруповерту.
После изоляции блок собирают, следя за тем, чтобы шнур, находящийся внутри располагался без перекручивания. Если говорить о недостатках, то минус всего один: максимально возможное напряжение составляет 14 В, поэтому использование этого способа ограничивают характеристики шуруповерта.
Более современные компьютерные блоки питания (АТХ) не подходят для этой цели, так как они уже требуют серьезных переделок. Возможность включения у них организована по-другому — специальной схемой, расположенной на материнской плате компьютера. Такие кардинальные изменения рядовому пользователю не под силу.
Зарядное устройство автомобиля
Это еще один из популярных вариантов для превращения аккумуляторного шуруповерта в электрический. В этом случае работа происходит почти аналогично преображению компьютерного блока, однако есть несколько нюансов. Главное отличие — возможность регулировки силы тока и напряжения, что делает зарядное устройство для автомобильного аккумулятора фаворитом среди кандидатов.
- Приобретают два многожильных кабеля. Они должны быть одинакового сечения, но для удобства лучше найти провода, имеющие разные цвета обмотки.
- С одной стороны их на 3 см зачищают от изоляции, с другой — присоединяют зажимы «крокодилы».
- Концы, освобожденные от изоляции, загибают, делая на них подобие крючков. Их присоединяют (припаивают) к клеммам, которыми шуруповерт крепился к аккумуляторной батарее.
Все соединения тщательно изолируют. Сверлят отверстия для проводов, затем их выводят наружу. Крокодилами шуруповерт соединяют с зарядным устройством, строго соблюдая полярность. Такой простой способ позволяет получить блок питания, подходящий ко всем моделям инструмента из-за легкой регулировки параметров.
Трансформаторные устройства
Это еще один потенциальный блок питания для шуруповерта. Такие источники на трансформаторах до сих пор не потеряли своей актуальности. Причины — простота сборки и надежность устройств.
Самые большие недостатки таких конструкций — большой вес, а также значительные габариты.
Однако эти минусы не так важны, если устройство становится отдельным блоком, который изготавливают для стационарного использования.
Составные части конструкции
Так как эти самодельные БП получили широкое распространение, на их особенностях надо остановиться подробнее. В состав блока питания входят следующие элементы:
- силовой трансформатор;
- выпрямитель;
- стабилизатор напряжения;
- фильтр питания.
Силовой трансформатор занимает самую большую, тяжелую и габаритную, часть устройства. Его задача — преобразование высокого входного напряжения в низкое, рассчитанное на подключаемую нагрузку.
Выпрямитель необходим для преобразования напряжения — из переменного в постоянное. Самыми эффективными устройствами являются те мостовые схемы выпрямления, которые состоят из 4 диодов, либо такие, что представляют собой монолитный выпрямительный мост. Работа фильтра питания — сглаживание пульсации напряжения после выпрямителя.
Этого набора теоретически хватает на то, чтобы гарантировать работу шуруповерта. Однако из-за скачков напряжения, его просадки вследствие увеличения нагрузки возможна нестабильная работа инструмента. Самый худший вариант — выход его из строя. Чтобы избежать такого сценария, необходим стабилизатор напряжения.
Следующая схема блока питания со стабилизатором проверена, требует минимума деталей и доступна тем, кто знаком с обращением с измерительными приборами и паяльником:
В этом случае есть возможность внести некоторые коррективы. Например, использовать транзисторы типа КТ807 и КТ819, но с любой буквой. Емкость конденсатора можно увеличить до 1000 или 2000 микрофарад (мкФ).
Необходимые условия
Главное требование — подбор трансформатора с нужным уровнем выходного напряжения. Идеал — значение немного выше того, которое требуется для работы шуруповерта. Причина — часть напряжения, которое будет оставаться на стабилизаторе.
Разница между выпрямленным и стабилизированным значением должна быть в несколько вольт. Слишком низкое напряжение снизит выходное, излишек приведет к нагреванию ключевого резистора. Последний элемент обязательно крепят на радиатор охлаждения.
Необходимо обратить внимание на то, что постоянное напряжение после выпрямителя и фильтра будет в 1,4 раза превышать входное переменное. Поэтому блоку питания, предназначенному для инструмента на 12 В, нужен трансформатор, имеющий выходное напряжение переменного тока, равное 12-14 В.
Цены на различные блоки питания для шуруповерта можно узнать тут:
Самодельный блок питания для шуруповерта даст шанс значительно продлить жизнь инструмента, который, несмотря на отказ батареи, остается полностью пригодным для эксплуатации. Один из вариантов решения насущной проблемы можно увидеть в следующем видеоролике:
Зарядное устройство для шуруповерта (схема): как сделать своими руками, принцип работы
Срок службы механической части аккумуляторного шуруповерта намного превышает период эксплуатации батареи и зарядного устройства. В случае с выходом из строя АКБ особой альтернативы нет.
Аккумулятор подлежит замене, попытки восстановления далеко не всегда заканчиваются удачно и длительного эффекта не дают.
Вышедшее из строя (или утерянное) зарядное устройство можно заменить самодельным блоком.
Принцип работы зарядного устройства
Зарядное устройство предназначено для пополнения энергией аккумуляторной батареи (или единичного элемента). Происходит это посредством пропускания постоянного (или импульсного однополярного) тока через АКБ.
В гальваническом элементе (батарейке) химическая реакция, в результате которой возникает ЭДС, происходит самопроизвольно. В аккумуляторе эта реакция является возобновляемой и инициируется прохождением тока.
Электрическая энергия превращается в химическую, а затем снова в электрическую.
Чтобы заставить процесс протекать, ток должен идти по направлению из источника к аккумулятору. Для этого выходное напряжение источника должно превышать напряжение на заряжаемом элементе, а ток заряда должен ограничиваться:
- на уровне 0,1-0,2С (номинальной емкости аккумулятора) – самый благоприятный режим для АКБ, но занимает много времени;
- в пределах от 0,2С до 0,35С – заряд происходит примерно в два раза быстрее, режим считается приемлемым;
- заряд током около 1С позволяет очень быстро пополнить запас энергии, но плохо влияет на срок службы АКБ – элемент может перегреться или выйти из строя даже в процессе зарядки.
Кроме формирования постоянного тока и потребного напряжения, зарядное устройство должно позволять контролировать эти параметры с помощью встроенных вольтметра и амперметра, и иметь возможность их регулировки. Еще лучше поддерживать эти характеристики автоматически, формируя наиболее благоприятный режим заряда аккумулятора.
Виды электрических схем ЗУ
Сделать зарядное устройство для шуруповерта можно самостоятельно. Для этого понадобится схема, набор электронных компонентов, паяльник с расходными материалами и определенные навыки и квалификация.
Перед выбором схемы надо учесть несколько моментов:
- импульсное зарядное устройство легче, компактнее, у него выше КПД, но оно сложнее в сборке и наладке;
- если режим зарядки и контроль ее завершения будет поддерживаться автоматически, то для NiCd, NiMH и Li-ion аккумуляторов алгоритм будет различаться – для первых двух типов зарядка производится стабилизированным током, литий-ионный заряжается по двухступенчатой (в некоторых случаях – трехступенчатой) схеме.
Две ступени заряда литий-ионных батарей.
Номинальный ток ЗУ определяется мощностью элементов силовой цепи (трансформаторов, диодов, транзисторов), и их надо подбирать в соответствии с необходимостью.
На 12 вольт
Схема простого зарядного устройства на 12 вольт, в котором параметры зарядки надо поддерживать вручную, не требует высокой квалификации для сборки и не нуждается в наладке.
Схема простого зарядного устройства.
Ток устанавливается потенциометром, параметры контролируются по амперметру и вольтметру. Трансформатор можно подобрать готовый, с напряжением на вторичной обмотке 12-15 вольт – например, ТПП-48 или ТПП-201-208. Параметры других элементов, от которых не зависит максимальный ток, указаны на схеме. Остальные выбираются в зависимости от потребного выходного тока.
| VD1-VD4 | До 1 А | 1N4001 (1N400X) |
| 1А и выше | 1N5400 (1N540X) | |
| VT1 | До 1 А | КТ815 |
| 1А и выше | КТ829 |
По мере снижения зарядного тока его надо подстраивать до выбранного значения. Если производится зарядка током до 0,2С, процесс может занять до 16 часов, поэтому ручное поддержание параметров крайне неудобно.
Зарядные устройства с автоматическим поддержанием параметров и алгоритмами, соответствующими типу аккумулятора, часто строят на микроконтроллерах. Схемы и прошивки можно найти в сети.
Пример схемы зарядника на микроконтроллере (без прошивки неработоспособна).
Также зарядные устройства строят на специализированных микросхемах. В качестве примера приведена схема зарядного устройства на MAX713 для никель-кадмиевых аккумуляторов.
Очевидно, что схема достаточно сложна, но она универсальна (для различных напряжений), имеет режим тренировочного цикла и обеспечивает оптимальный режим зарядки, а также своевременное ее завершение.
Это приводит к увеличению срока службы батарей.
Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов.
На 18 вольт
Принципиально схемы зарядных устройств для шуруповертов на 18 вольт не отличаются от 12-вольтовых.
В большинстве случаев они приводятся к нужному номиналу настройкой параметров или (как в приведенной выше импульсной схеме) переустановкой перемычек.
В схеме простого зарядного устройства достаточно применить трансформатор с большим выходным напряжением. Так, ТПП-209 имеет обмотку с напряжением 20 вольт. При его использовании можно заряжать 18-вольтовые аккумуляторы.
Основы по самостоятельному изготовлению
Независимо от предпочитаемого зарядного устройства, электронные компоненты надо расположить на плате и соединить согласно схеме. Самый простой способ – применить кусочек макетной платы (беспаечную применять категорически не рекомендуется – она не сможет обеспечить надежный контакт в течение длительного времени).
Единственный минус макетной платы – низкая эстетическая составляющая. Если это не устраивает будущего владельца, можно изготовить печатную плату в домашних условиях. Неплохие результаты дает метод ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Ее суть в том, что рисунок платы распечатывается на лазерном принтере на специальной (или просто глянцевой журнальной) бумаге.
Рисунок платы, распечатанный на журнальной бумаге.
Потом рисунок переводится с помощью утюга на медное покрытие заготовки из фольгированного материала и травится.
Заготовка из фольгированного текстолита с переведенным рисунком.
Более сложный способ – с фоторезистом (жидким или пленочным). Для его реализации потребуется ультрафиолетовая лампа. Зато возможности этого метода намного выше.
Готовая к травлению плата с рисунком из фоторезиста.
Вытравить плату можно в классическом растворе хлорного железа. Более доступна и удобна другая смесь:
- 100 мл аптечной перекиси водорода;
- 30 грамм порошка лимонной кислоты;
- 2-3 чайные ложки поваренной соли.
После травления любым способом плата промывается в большом количестве проточной воды, покрытие рисунка смывается растворителем. Плата сушится, в ней сверлятся отверстия, и после облуживания она готова к монтажу.
Готовая плата, полученная методом ЛУТ.
Рисунок платы можно разработать в бесплатной программе. Например, легко осваивается Sprint LayOut.
При достижении определенной квалификации можно освоить более сложные программы для разработки печатных плат, но их придется приобрести или воспользоваться бесплатными версиями с урезанными возможностями (их достаточно, чтобы закрыть 90% потребностей домашнего мастера).
При разработке платы надо предусматривать возможность установки мощных транзисторов и диодов на радиаторы. Для этого должно быть предусмотрено место на плате, либо элементы располагают на краю – чтобы привинтить их на внешние теплоотводы.
Рекомендуем к просмотру: Зарядное для шуруповерта из того, что было в доме.
Если схема позволяет крепить силовые элементы непосредственно на радиатор, то транзисторы или диоды надо сажать на теплопроводящую пасту. Если не позволяет – через изолирующие слюдяные или упругие прокладки.
По окончании сборки надо изготовить корпус для устройства или сделать его самостоятельно. На передней панели располагают органы управления и индикации.
Для подключения аккумуляторов можно смонтировать посадочное место с контактами от вышедшего из строя ЗУ.
Устройство для зарядки аккумуляторов шуруповерта несложно собрать самостоятельно. Схему (и, соответственно, уровень автоматизации) надо выбирать под собственную квалификацию.
Питание шуруповерта Схемотехника 
Вам также может понравиться
Как сделать зарядное устройство для шуруповёрта?
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.
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):
| Число элементов | Номинал. напр., В | По паспорту, В | Конец заряда, В |
| 1 | 3.6 | 3.6 | 4.2 |
| 2 | 7.2 | 7 | 8.4 |
| 3 | 10.8 | 10 | 12.6 |
| 4 | 14.4 | 12 | 16.8 |
| 5 | 18 | 18 | 21.0 |
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.
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:
| Поз. | Описание |
| VD1-VD4 | 1N4001 диод выпрямительный |
| VD5 | диод |
| VD6 | VD6 светодиод, красный или зеленый, любого типа |
| C1 | C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В |
| C2 | C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В |
| R1 | переменный резистор 10 ком, желательно проволочный |
| R2 | резистор МЛТ-0,25 330 Ом |
| R3 | резистор МЛТ-2, 1 Ом |
| VT1 | транзистор КТ361В, Г |
| VT2 | транзистор КТ829В (устанавливается на радиатор пл. 20 – 50 кв. см |
| Т1 | Трансформатор силовой 220 В / 24 В, мощность 100 Вт |
- 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
Загрузка...
