Как сделать зарядное устройство для шуруповерта

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.

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.

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.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

Источник

Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов шуруповерта

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:

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

Как устроен шуруповерт

Тут все достаточно просто. Простейший шуруповерт состоит из пластикового корпуса, аккумуляторной батареи (1), регулятора оборотов вращения (2), пластиковой кнопки (3), двигателя (4), редуктора (5) и патрона (6).

В современных чаще всего применяется редуктор с планетарной передачей усилия вращения.

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 аккумуляторов

Эти аккумуляторы отличаются:

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:

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:

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:

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 аккумуляторных элементов

Тут я приведу историю от Мастера Сергея по восстановлению никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта. Владелец стал жаловаться на малое время работы электрошуруповерта и на то, что «аккумулятор не держит». Разборка корпуса аккумулятора показала, что там стоят заводские Ni-Cd банки от фирмы Liang на 1000 мАч.

Восстановить Ni-Cd аккумулятор можно достаточно простым способом. Нужно сделать несколько циклов глубокого разряда и заряда. В таких крайних режимах начинают работать труднодоступные области накопления заряда батареи, отдача от которых ухудшилась вследствие эффекта памяти, нарушения условий эксплуатации или хранения.

Такие проблемы возникают не только у шуруповертов. Индустрия радиоуправляемых моделей с батарейным питанием давно решила проблемы автоматизированного разряда/заряда. Для этого есть специальные зарядные устройства.

У Мастера Сергей оказался Vista Power AK610AC. Это зарядное с функцией заряда мощностью 90 Вт и разряда на нагрузку 20 Вт. Это прекрасный профессиональный аппарат с тач-скрином! Такой можно найти на Авито по цене около 5000 руб.

Вместо такого зарядного устройства можно использовать что-то более китайское, например по цене около 2000 руб.

Начинать цикличное восстановление аккумулятора лучше всего с глубокого разряда аккумулятора и потом сразу зарядки.

После первого цикла емкость при разряде была равна 707 мАч, а при заряде — 879 мАч. Как видим, емкость снизилась на 30 % относительно заявленной производителем.

Второй цикла разряда/заряда показал цифры 781 мАч / 937 мАч. Как видим, это больше предыдущих значений на 10 %.

Третий цикла перезаряда аккумулятора показал незначительные отклонения от предыдущего второго перезаряда. Поэтому этого хватит. Если вы на своих аккумуляторах увидите, что емкость растет, то можно продолжить.

Виды зарядных устройств

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

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

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:

Аналоговые с внешним блоком питания

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

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:

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.

Варианты источника питания

Любой шуруповерт требует гораздо меньше напряжения, чем выдает обычная розетка. Поэтому для подпитки обязательно понадобится специальный преобразователь, на выходе которого получится необходимый вольтаж. Все источники питания делятся на две большие группы: импульсные и трансформаторные. Рассмотрим каждую из них в отдельности.

Импульсный

Принцип работы импульсных систем заключается в том, что напряжение сначала выпрямляется, а потом преобразуются в специальный импульсный сигнал. При этом важно добиться стабильного напряжения. В этом может помочь трансформаторная обмотка или резисторы.

Импульсные источники питания достаточно эффективны и могут быть использованы в разных условиях. При этом они имеют высокий уровень защиты от короткого замыкания и подобных эффектов. Однако по мощности импульсные системы явно проигрывают трансформаторным. К тому же подобные блоки очень капризны к входному напряжению. Если оно ниже установленного, то элемент может попросту не работать.

К минусам также относят сложность ремонтных работ в случае неисправности.

Трансформаторный

Более распространенные блоки питания, которые доказали свою надежность и эффективность во многих сферах. Состоит прибор из понижающего трансформатора и выпрямителя, через который проходит пониженное напряжение. Выпрямители могут быть разными, в зависимости от количества используемых диодов.

Такие элементы просты в изготовлении, дешевы и надежны. Поэтому зачастую именно им отдается предпочтение. Они обеспечивают стабильное напряжение без помех с большой максимальной мощностью. Но есть и несколько недостатков. Главный недостаток заключается в громоздкости, при гораздо меньшем КПД, чем у импульсных источников. Этот факт требует подбирать для шуруповерта блок питания с мощностью большей, чем необходимо инструменту. Так как часть мощностей будет уходить на побочные процессы.

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.

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

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):

Проверка состояния АКБ при помощи мультиметра

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.

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.

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.

Как переделать своими руками

Перед тем, как переделать шуруповерт, необходимо четко определить, какая мощность и какое напряжение необходимо инструменту для работы. От этого и надо будет исходить.

Важно подобрать блок питания не очень больших размеров и относительно нетяжелый, чтобы не сделать работу шуруповертом совсем неудобной. Если блок планируется устанавливать непосредственно в сам шуруповерт, важно соблюсти размеры.

После вскрытия корпуса, внутрь вставляется блок питания или провод, контакты которого необходимо припаять к зарядному аппарату. Пайка должна быть максимально эффективной, с использованием специальных растворов.

Второй конец провода должен быть предназначен для подпитки от сети. Так что там должна быть вилка. Рекомендуется заранее сделать в корпусе отверстие, через которое будет проходить кабель.

Самодельный блок питания можно получить несколькими способами. В любом случае получится полноценный инструмент, которым можно будет выполнять работы после подключения к сети. Желательно предварительно подготовить схему, которая поможет не ошибиться при создании блока.

Переделка блока питания китайского производства

Отлично для создания блока питания для шуруповерта 12 вольт своими руками подойдут обыкновенные китайские блоки питания, имеющие выходное напряжение 24 В, а силу тока 9 А. Но так как инструменты используют меньшее напряжение, необходимо его для начала понизить.

Для достижения цели нужно заменить исходный резистор R10 на настраиваемый резистор, при помощи которого можно будет добиться нужного напряжения. Это делается в несколько этапов:

После всех манипуляций нужно проверить, что напряжение на выходе составляет нужную величину (12 В, 14 В и т.д.), а также что сила тока превышает 9 А.

Переделка покупных блоков

Также можно запитать от любых других покупных блоков питания. Процесс переделки в данном случае будет практически таким же, однако помимо резистора, возможно понадобится впаивать дополнительные диоды. Самое главное, добиться необходимых выходных параметров. А это легко можно сделать при помощи комбинации из комплектующих.

После переделки важно обеспечить хороший ток воздуха в коробку с блоком питания. Для этого высверливаются отверстия. Не стоит позволять перегреваться устройству.

Используем зарядку от ноутбука

Отличным вариантом считается использование зарядки от ноутбука. Такие устройства обычно работают с напряжением от 12 до 19 В. Этого вполне достаточно для обеспечения качественной работы шуруповерта. Но не стоит пренебрегать показателями выходного тока. Чем ближе он к требуемому, тем лучше.

В данном случае переделка шуруповерта на питание от сети сводится к элементарной припайке проводов от зарядного устройства к плате в инструменте. Желательно все изолировать при помощи изоленты или других подобных материалов. После этого провод выводится наружу и инструментом можно пользоваться.

Блок питания от компьютера

Сделать шуруповерт от сети можно при помощи ненужного блока питания от компьютера. Существует множество разновидностей подобных устройств, однако практически все они подойдут для шуруповерта. Необходимые провода можно обнаружить по цветам, наведя справки на сайте производителя.

В большинстве случаев используется провода черного и желтого цветов для передачи напряжения 12 В.

Блоки питания от компьютеров отличаются долговечностью, продвинутой защитой от перегрузок и массой других преимуществ. Они могут быть не слишком удобны из-за своих габаритов, однако длинный провод поможет решить эту проблему.

Порядок действий при подключении компьютерного блока питания к шуруповерту:

Таким образом, из компьютерного устройства получится блок питания для шуруповерта 14 вольт.

Зарядка для шуруповерта 18 вольт в кустарных условиях

Сделать зарядное на 18 вольт можно по схеме, описанной чуть повыше. Если родной блок в обычном состоянии, для переделки используют его. Если нет, за базу конечно взять блок питания от ноутбука. Он выдает в это время нужные 18 вольт.

Сделать агрегат конечно по схеме, нередко встречающейся в вебе. Такая переделка позволяет ускорить время зарядки аккума. Согласно схеме, ток поступает в аккумулятор, а управление осуществляется при помощи транзистора. Он влияет на показания индикатора. Тогда ток снижается в течении зарядки, и светодиод угасает.

Как теперь мы понимаем, устройство далековато не самое сложное. Хоть какой мастер может сделать лучше зарядный агрегат к собственному шуроповерту. Таким макаром вы сделаете зарядчик более надежным, с возможностью ускоренной подзарядки аккумов.

Источник