Зарядное устройство для аккумулятора шуруповёрта. Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта. Неисправности в работе устройства для обеспечения питания дрели

Содержание:

Все шуруповерты, работающие от аккумуляторов комплектуются зарядными устройствами. Однако некоторые из них очень медленно выполняют зарядку аккумулятора, что при интенсивном использовании инструмента создает определенные неудобства. В этом случае даже два аккумулятора, входящие в комплект, не позволяют настроить нормальный рабочий цикл. Наилучшим выходом из подобной ситуации будет зарядное для шуруповерта, изготовленное своими руками, по наиболее подходящей схеме.

Устройство шуруповерта

Несмотря на разнообразие моделей, общее устройство шуруповертов довольно универсальное, а принцип действия практически одинаковый. Они могут различаться только внешним видом, компоновкой отдельных деталей, наличием или отсутствием дополнительных функций.

Питание шуруповертов может быть сетевым от напряжения 220В или аккумуляторным. Общая конструкция шуруповерта включает следующие элементы и составляющие:

• Корпус. Изготавливается из твердых пластмасс, что способствует облегчению конструкции и снижению себестоимости. В некоторых моделях применяются металлические сплавы, придающие конструкции повышенную прочность. Представляет собой пистолет с удобной рукояткой, при разборке разделяется на две половинки.
• Патрон. В нем закрепляются насадки, которым затем передается вращательное движение. Обычно используется трехкулачковое, самозажимное и самоцентрирующееся устройство. Внутри имеется шестигранное углубление, куда вставляется хвостовик насадки. Для закрепления в патроне насадки вставляются между кулачками и зажимаются вращением муфты.
• Электрическая часть. Состоит из малогабаритного электрического . В устройствах, работающих от сети используются двухфазные двигатели переменного тока, рассчитанные на 220В. Их запуск осуществляется с помощью пускового конденсатора. В аккумуляторных шуруповертах устанавливаются электродвигатели постоянного тока. Постоянный ток поступает от аккумулятора, выполненного в виде набора элементов, объединенных в общем корпусе. Мощность шуруповерта определяется по выходному напряжению батареи.
• Элементы цепи. Для включения используется специальная кнопка, расположенная на рукоятке. Обычно кнопочные выключатели работают в паре с регуляторами напряжения. То есть, величина напряжения, подаваемого на двигатель, зависит от усилия, прилагаемого при нажатии кнопки. Здесь же устанавливается и рычаг переключения, обеспечивающий реверс вращения вала за счет изменения полярности электрического сигнала. От кнопки сигнал поступает непосредственно на ротор через коллектор. Электрический контакт обеспечивается графитными щетками определенных размеров.
• Механические части и детали. Основой конструкции является редуктор планетарного типа, с помощью которого крутящий момент передается от вала к выходному шпинделю. В качестве дополнительных элементов используются водило, кольцевая шестерня и сателлиты. Все детали находятся внутри корпуса и по очереди взаимодействуют друг с другом.

Важной составной частью считается муфта регулировки вращения, устанавливающая определенный крутящий момент. С ее помощью прекращается вращение вала после вкручивания шурупа. Остановка происходит из-за увеличения сопротивления вращению. Данная мера предотвращает срыв резьбовой части шурупа и выход из строя самого шуруповерта.

Схемы зарядных устройств для шуруповертов

В одних и тех же шуруповертах могут использоваться различные типы аккумуляторов, отличающихся параметрами и техническими характеристиками. В связи с этим, к ним требуются разные зарядные устройства. Поэтому перед тем как приобрести или сделать зарядник для шуруповерта своими руками, нужно определить тип батареи и условия эксплуатации. Кроме того, рекомендуется изучить основные схемы, чаще всего используемые в зарядных устройствах.

Зарядка на микроконтроллере. Размещается в обычном корпусе, оборудована звуковой и световой сигнализацией о начале и окончании заряда. Данная схема обеспечивает корректную зарядку батареи. В начале работы загораются а затем гаснут светодиоды. Индикация сопровождается звуковым сигналом. Таким образом выполняется тестирование работоспособности устройства. После этого светодиод красного цвета начинает равномерно мигать, что указывает на нормальный процесс зарядки.

По достижении аккумулятором полного заряда, красный светодиод перестает мигать, а вместо него загорается зеленый, сопровождающийся звуковым сигналом. Это означает, что зарядка окончена.

Установка уровня напряжения, который должен быть при полной зарядке, осуществляется с помощью переменного резистора. При этом значение входного напряжения равно напряжению полностью заряженной батареи плюс один вольт. В схеме используется любой , имеющий Р-канал и наиболее подходящий по токовым характеристикам.

Для того чтобы обеспечить зарядку на уровне 14В, напряжение, подаваемое на вход должно составлять не менее 15-16В. Порог срабатывания, отключающий зарядное устройство, устанавливается с помощью переменного резистора на уровне 14,4В. Сам процесс зарядки протекает в виде импульсов, отображаемых на светодиоде. В промежутках между импульсами контролируется напряжение на батарее и по достижении нужного значения происходит подача звукового сигнала совместно с миганием светодиода об окончании зарядки.

Существуют и другие схемы зарядных устройств. Например, зарядка для дрели-шуруповерта работает с напряжением 18 вольт. При зарядке батареи на 14,4В зарядный ток подбирается с помощью резистора.

Зарядка для шуруповерта своими руками

Проблема собственноручного изготовления зарядного устройства возникает не так уж и часто, в связи с большим количеством вариантов, подходящих практически для всех моделей шуруповертов. Просто иногда возникают ситуации, когда зарядка отсутствует, или она неожиданно вышла из строя, а приобрести новую нет возможности. В этом случае можно попытаться самостоятельно изготовить зарядное устройство.

Предварительно следует запастись всеми необходимыми материалами. Потребуется батарея в нерабочем состоянии, стакан от аккумулятора, паяльник, термопистолет, обычная крестовая отвертка, дрель и острый нож со сменными лезвиями. После этого можно приступать к изготовлению зарядного устройства. В первую очередь выполняется вскрытие зарядного стакана, после этого от клемм отпаиваются все проводники. Далее производится удаление внутренней электроники. При выполнении этой операции нужно соблюдать полярность клемм, чтобы в дальнейшем не возникло путаницы и ошибок.

Корпус нерабочей батареи нужно вскрыть и аккуратно отпаять провода от клемм. Для дальнейшей работы потребуется разъем и верхняя крышка. Плюс и минус на клеммах отмечаются карандашом или маркером. В основании зарядного стакана намечаются отверстия, через которые будет крепиться заготовленная крышка и выводы питающих проводов. Проводники аккуратно пропускаются через отверстия с соблюдением полярности, после чего они соединяются с клеммами и разъемами методом пайки.

Далее корпус нужно скрепить специальным термоклеем, крепление нижней крышки к основанию стакана осуществляется с помощью саморезов. Получившуюся конструкцию нужно вставить в аккумулятор и начинать процесс зарядки. Мигающий индикатор будет указывать на правильную сборку устройства. Лишь немногие зарядники укомплектованы так называемыми умными системами, существенно продлевающими срок эксплуатации батареи. Эту проблему может решить зарядное устройство для шуруповерта 18 вольт.

В конструкцию обычной зарядки добавляется система стабилизации напряжения и ограничение заряжающего тока. В итоге получается конструкция никель-кадмиевого аккумулятора, емкость которого составляет 1200 мАч. Зарядка будет выполняться в безопасном режиме, максимальным током не выше 120 мА, но времени для этого будет затрачиваться больше, чем обычно.

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 фирмы "Интерскол".

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 .

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.

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.

Один из выводов термодатчика соединён с минусовым выводом аккумуляторной батареи. Второй вывод подключен к отдельному, третьему разъёму.

Алгоритм работы схемы довольно прост.

При включении в сеть 220V зарядное устройство ни как не проявляет свою работу. Индикаторы (зелёный и красный светодиоды) не светятся. При подключении сменного аккумулятора загорается зелёный светодиод, который свидетельствует о том, что зарядник готов к работе.

При нажатии кнопки "Пуск" электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс заряда аккумулятора. Загорается красный светодиод, а зелёный гаснет. По истечении 50 – 60 минут, реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорается светодиод зелёного цвета, а красный гаснет. Зарядка завершена.

После зарядки напряжение на клеммах аккумулятора может достигать 16,8 вольт.

Такой алгоритм работы примитивен и со временем приводит к так называемому "эффекту памяти" у аккумулятора. То есть ёмкость аккумулятора снижается.

Если следовать правильному алгоритму заряда аккумулятора для начала каждый из его элементов нужно разрядить до 1 вольта. Т.е. блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В заряднике для шуруповёрта такой режим не реализован .

Вот зарядная характеристика одного Ni-Cd аккумуляторного элемента на 1,2V.

На графике показано, как во время заряда меняется температура элемента (temperature ), напряжение на его выводах (voltage ) и относительное давление (relative pressure ).

Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, как правило, работают по так называемому методу дельта -ΔV . На рисунке видно, что в конце зарядки элемента происходить уменьшение напряжения на небольшую величину – порядка 10mV (для Ni-Cd) и 4mV (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер и определяет, зарядился ли элемент.

Так же во время зарядки происходит контроль температуры элемента с помощью термодатчика. Тут же на графике видно, что температура зарядившегося элемента составляет около 45 0 С.

Вернёмся к схеме зарядного устройства от шуруповёрта. Теперь понятно, что термовыключатель JDD-45 отслеживает температуру аккумуляторного блока и разрывает цепь заряда, когда температура достигнет где-то 45 0 С. Иногда такое происходит раньше того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Такое происходит, когда емкость аккумулятора снизилась из-за "эффекта памяти". При этом полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут.

Как видим из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электроёмкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно воспользоваться универсальным зарядным устройством , например, таким, как Turnigy Accucell 6.

Возможные неполадки зарядного устройства.

Со временем из-за износа и влажности кнопка SK1 "Пуск" начинает плохо срабатывать, а иногда и вообще отказывает. Понятно, что при неисправности кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.

Также может иметь место выход из строя стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE). В таком случае при нажатии кнопки включение зарядки не происходит, индикация отсутствует.

В моей практике был случай, когда стабилитрон пробило, мультиметром он "звонился" как кусок провода. После его замены зарядка стала исправно работать. Для замены подойдёт любой стабилитрон на напряжение стабилизации 12V и мощностью 1 Ватт. Проверить стабилитрон на "пробой" можно также, как и обычный диод. О проверке диодов я уже рассказывал.

После ремонта нужно проверить работу устройства. Нажатием кнопки запускаем зарядку АКБ. Приблизительно через час зарядное устройство должно отключиться (засветится индикатор "Сеть" (зелёный). Вынимаем АКБ и делаем "контрольный" замер напряжения на её клеммах. АКБ должна быть заряженной.

Если же элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрения, а включения режима заряда не происходит, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке.

Схема достаточно примитивна и не вызывает проблем при диагностике неисправности и ремонте даже у

Здравствуйте уважаемые посетители. Хочу предложить несложную схемку зарядного устройства для герметичных аккумуляторов шуруповерта. Схема представлена на рисунке 1.

Основой схемы является трехвыводной интегральный регулируемый стабилизатор положительного напряжения КР142ЕН12А. Стабилизатор допускает работу с током нагрузки до 1,5А. Этим параметром и ограничивается максимальный ток заряда аккумуляторов.

Схема работает следующим образом. Переменное напряжение величиной 12,6 – 13В, снимаемое с вторичной обмотки сетевого трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 – D3SBA40. Его можно заменить на RC201, RS201, KBP005, BR305, KBPC1005 или собрать мост из отдельных диодов с прямым выпрямленным током не менее двух ампер. На выходе выпрямителя стоит конденсатор фильтра С1, который уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. На конденсаторе уже присутствует постоянное напряжение равное амплитудному значению переменного напряжения 12,6… 13В. Т.е. 12,6 √2 ≈ 17,7В. Такое напряжение будет, если в качестве сетевого трансформатора будут применены готовые накальные трансформаторы, например ТН17, ТН18, ТН19 с соответствующим подключением вторичных обмоток. У меня трансформатор – перемотанный ТВК-110Л1. Действующее напряжение его вторичной обмотки – 14В.

С выпрямителя напряжение подается на интегральный стабилизатор DA1, выходное напряжение, которого устанавливается с помощью резистора R4 на уровне, необходимом для вашего конкретного аккумулятора. Например, вы знаете, что напряжение полностью заряженной батареи равно 14,1В, то такое напряжение и надо выставить на выходе стабилизатора. Датчиком тока зарядки служит резистор R3, параллельно которому включен подстроечный резистор R2, с помощью этого резистора устанавливается уровень ограничения зарядного тока, который равен 0,1 от емкости аккумулятора. Мощность, выделяемая на резисторе R3 равна I2 заряда R3 = 1,52 1 = 2,25Вт, так что можно применить двухваттный резистор номиналом 1Ом, но при этом зарядный ток надо немного уменьшить. Вообще данная схема является стабилизатором напряжения с ограничением по току нагрузки. На первом этапе аккумулятор заряжается стабильным током, потом, когда ток заряда станет меньше величины тока ограничения, аккумулятор будет заряжаться уменьшающимся током до напряжения стабилизации микросхемы DA1.

Датчиком зарядного тока для индикатора HL1 служит диод VD2. В этом случае светодиод HL1 будет индицировать прохождение тока вплоть до, ? 50 миллиампер. Если в качестве датчика тока использовать все тот же R3, то светодиод будет гаснуть уже при токе ≈0,6А, т.е. конец зарядки аккумуляторов, судя по погасшему светодиоду, наступал бы слишком рано. Аккумулятор не был бы полностью заряжен. Этим устройством можно заряжать и шестивольтовые аккумуляторы. Кстати можно прикинуть, возможно ли заряжать аккумуляторы с напряжением 1,25В. Напряжение на входе стабилизатора DA1 – 20В, ток заряда допустим — 1,5А. первоначальное напряжение на аккумуляторе равно одному вольту, значит, в этом случае на микросхеме упадет 20В – 1В = 19В. При этом на ней выделится мощность равная U I = 19В 1,5А = 28,5Вт. Максимально допустимая мощность рассеивания для КР142ЕН12А равна 30Вт. Т.е. при условии применения соответствующего радиатора возможна зарядка и отдельного аккумуляторного элемента с напряжением 1,25В. Площадь радиатора для данной мощности можно прикинуть по диаграмме .

Зарядное устройство собрано на печатной плате, рисунок которой можно скачать здесь. Специфические детали, которые применил я, показаны на фото1. Ну, я думаю, что имея топологию платы в формате лау, вы можете применить и другие комплектующие, изменив рисунок проводников. Если в качестве сетевого трансформатора будете использовать ТВК-110Л1, то первичную обмотку можно оставить полностью, т.е. 3000витков. Значит, в этом случае количество витков на один вольт будет равно W1вольт = W1/U1 = 3000/220 ≈ 13,7. Количество витков вторичной обмотки будет равно W2 = U2 W1вольт = 12,6 13,7 ≈ 173 витка. Диаметр провода D = 0,7√I = 0,7 √1 = 0,7мм – для тока заряда в 1А. Если вторичная обмотка не будет убираться в окне сердечника, то придется пожертвовать небольшим током холостого хода трансформатора и пересчитать количество витков первичной обмотки для другого коэффициента. Считаем. Площадь сечения сердечника ТВК-110Л1 Sс = 6,4см2 (ШЛ20×32), W1вольт = 50/Sс = 50/6,4 ≈ 8витков на вольт, тогда количество витков первичной обмотки будет равно 220 8 =1760витков. Придется смотать 3000 — 1760 = 1240витков. Ну, вторичную обмотку пересчитаете уже сами. Если возникнут вопросы, то у меня есть просьба, задавайте их на форуме. Возможно ответы на них будут интересны и другим посетителям сайта. До свидания. К.В.Ю.
Скачать схему и рисунок печатной платы.

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.

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.

Как работает зарядное устройство

Для восстановления заряда аккумулятора понижают и выпрямляют напряжение. Далее необходимо поддерживать оптимальную силу тока достаточное время. В некоторых ситуациях (с учетом типа батарей) приходится применять сложный алгоритм работы.

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

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:

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

• 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.

Виды зарядных устройств

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.

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.

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.

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.

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.

Дополнительные функции

Простейшая зарядка для шуруповерта способна только поддерживать определенное напряжение и силу тока. В сложных электрических схемах предусмотрены следующие особенности:

• пользовательская настройка электрических параметров;
• установка с применением таймера определенных временных интервалов;
• контроль температуры в режиме онлайн;
• микропроцессорное управление и поддержание рабочих режимов с защитными функциями.

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.

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.

Видео

Беспроводные инструменты используют для своей работы энергию аккумуляторных батарей. Естественно, что время от времени необходимо восполнять израсходованный запас. Такой процесс называется зарядкой. В процессе заряда и разряда происходят обратимые химические реакции в аккумуляторе, которые и определяют принцип его работы.

Разновидности устройств для зарядки

Выполняя одинаковую функцию, зарядные устройства имеют разнообразные варианты внутренней структуры. По типу преобразования напряжения бытовой электросети конструкции для зарядки шуруповертов различаются на такие:

• Трансформаторные;
• Инверторные (импульсные).

Трансформаторные устройства изначально появились в первую очередь, поскольку требовали простейшей электронной базы. В состав классической конструкции устройства входят:

• Трансформатор;
• Выпрямительный мост;
• Фильтрующая емкость;
• Стабилизатор тока;
• Контролирующая схема.

Вне зависимости от типа стабилизатора и дополнительных опций, трансформаторные зарядные устройства объединяет такой недостаток, как большие габариты и вес. Связано это с тем, что массогабаритные показатели трансформатора увеличиваются пропорционально мощности изделия. Соответственно, те зарядные устройства, которые обладают приемлемыми массой и габаритами, способны выдавать малые значения зарядного тока, и процесс заряда идет длительное время.

От указанного недостатка свободны устройства инверторного типа, которые используют преобразование входного напряжения в ток высокой частоты. Такой подход позволяет использовать малогабаритные трансформаторы, работающие с большими значениями мощностей. При габаритах, значительно меньших, чем у трансформаторных конструкций, инверторные способны вырабатывать значительный по величине зарядный ток. Время заряда аккумуляторов при этом сокращается до одного часа и менее.

Дополнительные функции

Простейшее зарядное устройство (зу) не производит контроль состояния аккумуляторной батареи. Все это возложено на пользователя. Как следствие – регулярный недозаряд, длительный заряд, неоптимальный процесс зарядки, все это приводит к резкому сокращению срока службы аккумуляторов. Такой тип схемотехники применяется только в самых дешевых моделях шуруповертов и не может быть рекомендован к приобретению.

Более дорогие модели имеют встроенный контроллер заряда или таймер отключения. Зарядка аккумуляторной батареи производится до достижения требуемого значения емкости либо через определенное время. В последнем случае возможен недозаряд, но исключается длительная подача напряжения. Контроль уровня заряда ведется по уровню напряжения аккумулятора. Большинство видов инструмента в средней ценовой категории используют именно такие модели ЗУ.

Наиболее совершенные модели имеют схему контроллера заряда, основанную на использовании микроконтроллера. При этом, помимо собственно заряда, применяется предварительный разряд не полностью выработанных элементов и до строго определенного значения. Данная процедура исключает появление эффекта «памяти», свойственного щелочным аккумуляторам, и способствует выравниванию емкости отдельных элементов аккумуляторной батареи. Аккумулятор заряжается согласно определенного алгоритма по требованиям производителя.

Уровень заряда контролируется по напряжению батареи. Используется дельта-метод. В его основе лежит особенность Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов к некоторому снижению напряжения при полной зарядке. Схема контроллера реагирует на снижение напряжения в конце периода времени и отключает подачу зарядного тока.

Зарядное устройство для шуруповерта на микроконтроллерах будет иметь высокую стоимость, но при этом существенно продлит срок службы дорогостоящего аккумулятора и сократит время полного заряда. Такой тип контроллеров заряда идет в комплект дорогих профессиональных моделей шуруповертов.

Напряжение заряда и форм-фактор

У производителей нет единого стандарта по напряжению питания инструмента. С одной стороны, низкое напряжение аккумулятора снижает его стоимость за счет уменьшения количества элементов, с другой – более высоковольтные аккумуляторы дают ряд преимуществ:

• Более высокая мощность устройства;
• При одинаковой мощности снижается потребляемый ток;
• Увеличивается срок работы между зарядами.

Увеличенное количество элементов повышает стоимость инструмента, поэтому такой подход свойственен производителям качественного и дорогого оборудования.

Обратите внимание! Если важен вес инструмента, то предпочтение следует отдавать низковольтным изделиям. У 18-и вольтовых шуруповертов самый значительный вес. Исключение составляют литий-ионные аккумуляторы, но их можно встретить только в самых дорогих моделях инструмента.

Поскольку ЭДС Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов имеет строго определенную величину, а именно 1.2В, то и напряжение батарей элементов сводится к ряду нескольких значений:

• 10 аккумуляторов – 12.0В;
• 11 аккумуляторов – 13.2В;
• 12 аккумуляторов – 14.4В;
• 13 аккумуляторов – 16.6В;
• 14 аккумуляторов – 17.8В.

Можно встретить и иные значения, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, но нечасто.

Для упрощения многие производители указывают округленное значение напряжения аккумулятора. К примеру, аккумуляторная батарея с 14-ю элементами зачастую имеет обозначение 18 вольт, а с 10-ю – 12 вольт.

Аккумуляторные батареи шуруповертов различаются не только по напряжению, но и по форме крепежных приспособлений и расположению клемм. Из этого следует важный вывод.

Важно! Различные аккумуляторные батареи и устройства для их зарядки не совместимы между собой. Исключение составляют изделия одного производителя, которые и создавались с учетом совместимости.

Модернизация зарядных устройств

Переделка штатных зарядных устройств для шуруповерта своими руками обычно производится с целью улучшения их характеристик. Наиболее просто поддаются переделке конструкции трансформаторного типа, у которых изменяется только схема контроля и управления. Инверторные изменить значительно сложнее. В большинстве случаев доработка требует полной замены внутренней «начинки» устройства.

Как правило, переделкам подвергаются зарядные блоки низшей ценовой категории. Основные опции, которые вводятся в переделываемую конструкцию, – это контроль уровня заряда и автоматическое отключение. Переделки такого типа, выполненные с применением аналоговой схемотехники, не представляют особой сложности и доступны начинающему и среднему радиолюбителю.

Изготовление более сложных конструкций, с управлением на микроконтроллере, под силу только опытным мастерам, к тому же не имеют особого смысла. Как уже говорилось, простейшие приспособления выпускаются для дешевых моделей инструмента, соответственно, и качество аккумуляторных батарей в них не на высоте. Выигрыш в надежности аккумуляторных батарей, продление их срока жизни получится несоразмерным затратам на такую переделку зарядного устройства.

Ремонт

Так же, как и переделка, ремонт зарядного устройства для шуруповерта требует наличия определенных знаний в области радиотехники. Без наличия опыта можно заменить соединительные шнуры питания и предохранители. Стоит отметить, что такие неисправности занимают одно из основных мест по частоте. Отсутствие заряда и индикации питания обычно связаны с обрывом проводов или перегоранием предохранителя. Обе неисправности выявляются путем прозвонки при помощи омметра.

Более серьезный ремонт зарядки шуруповерта, особенно в дорогих конструкциях, затруднен отсутствием принципиальной схемы.

Важно! Самостоятельный или неквалифицированный ремонт зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторных батарей чреват воспламенением и даже взрывом аккумулятора, поскольку батареи такого типа крайне чувствительны к режиму зарядки.

Видео