Зарядное устройство для шуруповерта интерскол. Зарядное устройство аккумулятора шуруповерта Преимущества аккумуляторных инструментов
Практически все шуруповёрты работают от аккумуляторов. Средняя ёмкость аккумулятора — 12 мАч. А для того, чтобы он всегда находился в рабочем состоянии, нужна постоянная подзарядка. Для этого необходимо зарядное устройство, характерное для каждого типа аккумуляторов. Однако они сильно различаются по своим характеристикам.
В настоящее время выпускают модели на 12–18 В . Также стоит отметить, что производители используют разные компоненты для зарядных устройств различных моделей. Чтобы разобраться с этим, вы должны ознакомиться со стандартной схемой этих зарядных устройств.
Стандартная электросхема зарядного устройства
Основой стандартной схемы является микросхема трехканального типа . В этом варианте на микросхеме крепятся четыре транзистора, сильно отличающихся по ёмкости и высокочастотные конденсаторы (импульсные или переходные). Для стабилизации тока используются тиристоры или тетроды открытого типа. Проводимость тока регулируется дипольными фильтрами. Эта электрическая схема легко справляется с сетевыми перегрузками.
Принципиальная схема
Предназначение электроинструментов в первую очередь в том, чтобы сделать наш повседневный труд менее утомительным и рутинным. В домашнем быту незаменимым помощником в ремонте или разборке (сборке) мебели и прочих предметов домашнего обихода является шуруповёрт. Автономное питание шуруповёрта делает его более мобильным и удобным в использовании. Зарядное устройство является источником питания для любого аккумуляторного электроинструмента, в том числе и шуруповёрта. Для примера познакомимся с устройством и принципиальной схемой.
Для принципиальных схем зарядных устройств шуруповёртов на 18 В используются транзисторы переходного типа несколько конденсаторов и тетрод с диодным мостом. Частотную стабилизацию осуществляет сеточный триггер. Проводимость тока зарядки на 18 В обычно составляет 5,4 мкА. Иногда, для улучшения проводимости, применяют хроматические резисторы. Ёмкость конденсаторов, в этом случае, не должна быть выше 15 пФ.
Конструкция аккумуляторного устройства для шуруповёрта
«Банки» аккумулятора заключены в корпус, который имеет четыре контакта, включая два силовых плюс и минус для разряда/заряда. Верхний управляющий контакт включён через термистор (термодатчик), который защищает аккумулятор от перегрева во время зарядки. При сильном нагреве он ограничивает или отключает ток заряда. Сервисный контакт включается через резистор на 9 кОм, который выравнивает заряд всех элементов сложных зарядных станций, но они используются обычно для промышленных приборов.
Стандартные и индивидуальные характеристики зарядного устройства фирмы «Интерскол»
Элементы блока питания
Аккумулятор является самой дорогостоящей частью шуруповёрта и составляет примерно 70% от всей стоимости инструмента. При выходе его из строя придётся тратиться на приобретение практически нового шуруповёрта. Но если есть определённые навыки и знания вы можете самостоятельно исправить поломку. Для этого нужны определённые знания об особенностях и строении аккумулятора или зарядного устройства.
Все элементы шуруповёрта, как правило, имеют стандартные характеристики и размеры. Их основным отличием является величина энергоёмкости, которая измеряется в А/ч (ампер/час). Ёмкость указывают на каждом элементе блока питания (их называют «банками»).
«Банки» бывают: литий - ионные, никель - кадмиевые и никель - металл - гидридные. Напряжение первого вида — 3,6 В, другие имеют напряжение — 1,2 В.
Неисправность аккумулятора определяется мультиметром . Он определит, какая из «банок» вышла из строя.
Ремонт аккумулятора своими руками
Для ремонта аккумулятора шуруповёрта нужно знать его конструкцию и точно определить место поломки и саму неисправность. Если хотя бы один элемент выйдет из строя, вся цепь потеряет свою работоспособность. Наличие «донора», у которого все элементы в порядке или новые «банки» помогут решить эту проблему.
Мультиметр или лампа на 12 В подскажет, какой именно элемент неисправен. Для этого нужно поставить аккумулятор заряжаться до полной его зарядки. После чего разберите корпус и измерьте напряжение всех элементов цепи. Если напряжение «банок» ниже номинального, то нужно пометить их маркером. Затем соберите аккумулятор и дайте ему поработать до тех пор, пока его мощность заметно упадёт. После этого разберите снова и замерьте напряжение помеченных «банок». Проседание напряжения на них должно быть наиболее заметным. Если разница составляет 0,5 В и выше, а элемент работает, то это говорит о его скором выходе из строя. Такие элементы необходимо заменить.
С помощью лампы на 12 В можно также определить неисправные элементы цепи. Для этого нужно полностью заряженный и разобранный аккумулятор подключить к контактам плюс и минус на лампу 12 В. Нагрузка, созданная лампой, будет разряжать аккумуляторную батарею . После чего замерьте участки цепи и определите неисправные звенья. Ремонт (восстановление или замену) можно произвести двумя способами.
- Неисправный элемент обрезается и паяльником припаивается новый. Это касается литий - ионных батарей. Так как восстановить их работу не представляется возможным.
- Никель - кадмиевые и никель - металл - гидридные элементы можно восстановить, если присутствует электролит, который потерял объём. Для этого их прошивают напряжением, а также усиленным током, что способствует устранению эффекта памяти и повышает ёмкость элемента. Хотя полностью устранить дефект не получится. Возможно, спустя, некоторое время неисправность вернётся. Гораздо лучшим вариантом будет замена вышедших из строя элементов.
Замена необходимых элементов цепи
Для ремонта аккумулятора для шуруповёрта потребуется запасная аккумуляторная батарея , из которой, можно позаимствовать нужные детали или покупка новых элементов цепи. Новые «банки» должны соответствовать необходимым параметрам. Для их замены потребуется паяльник, олово, канифоль или флюс.
Универсальный зарядник своими руками
Чтобы зарядить аккумуляторное устройство, можно сделать самодельную зарядку, питающуюся от USB-источника . Необходимые компоненты для этого: розетка, USB-зарядка, 10 амперный предохранитель, необходимые разъёмы, краска, изолента и скотч. Для этого нужно:
Как видите, этот процесс не займёт много времени и не будет слишком разорителен для вашего семейного бюджета.
В конце прошлого года я публиковал пару обзоров на тему переделки батарей шуруповертов. Сегодня я расскажу о альтернативном варианте заряда переделанной батареи при помощи готового зарядного устройства.
В общем как всегда, осмотр, разборка, схемы, тесты.
В прошлый раз я предлагал использовать для заряда старое зарядное с отдельной платой преобразователя. Вариант в общем то неплохой, но мне стали задавать вопросы, а что делать если старое зарядное разбито, поломано, съела кошка.
И вот я случайно наткнулся в одном из магазинов на вариант зарядного устройства, которое подойдет для батарей 3S, т.е. 12.6 Вольта. Так как такой вариант является одним из самых распространенных при переделке старых шуруповертов, то я решил заказать его для обзора.
Упаковка весьма аскетичная, впрочем как и надпись, указывающая напряжение и ток заряда.
Комплект поставки весьма прост, кабель и собственно зарядное устройство.
Кабель в принципе неплохой, вот только вилка подкачала, варианты - резать, менять или искать переходник.
Зарядное устройство выполнено в формате блока питания, довольно увесистое, корпус прочный.
На одном из торцов корпуса расположен двухконтактный сетевой разъем, на второй стороне кабель с привычным 5.5/2.1мм штекером. Длина кабеля около 1 метра.
Так как это именно зарядное устройство, а не блок питания, которым вы заряжаете свой смартфон/планшет, то здесь присутствует индикатор окончания заряда. Светит правда он не очень ярко, при ярком солнце его не будет заметно, как например и в свете вспышки.
Снизу присутствует наклейка с указанием характеристик, ничего нового, помимо того что было указано на упаковке, я не увидел.
Как я выше писал, корпус довольно прочный, но против молотка и ножа он устоять не смог, а других способов разобрать данное изделие нет.
Плата внутри сидит очень крепко. Частично на двухстороннем скотче, частично приклеена силиконом в районе силовых элементов. На фото видно внутренности корпуса, в дополнение там осталась какая-то клейкая масса.
На вид экономно, но вполне качественно. Радиаторы имеют изоляцию и удерживаются за счет самого силового элемента, дополнительного лепестка и силиконовым герметиком.
Также к корпусу приклеен трансформатор и входной дроссель. В общем вынималась плата довольно тяжело.
На входе присутствует предохранитель, а также входной фильтр. К сожалению нет термистора, вместо него перемычка.
1. Входной конденсатор имеет емкость 68мкФ, для мощности около 40 Ватт вполне достаточно.
2. Высоковольтный транзистор CS7N60F в полностью изолированном корпусе.
3, 4. С одной стороны трансформатора спрятался оптрон обратной связи, с другой - правильный помехоподавляющий конденсатор Y класса, так что током вас не убьет.
5. Выходная диодная сборка 10 Ампер 100 Вольт, с запасом как по току, так и по напряжению.
6. Выходные конденсаторы имеют емкость 1000мкФ и напряжение до 25 Вольт, здесь также вопросов нет. Попутно есть место для установки помехоподавляющего дросселя и третьего конденсатора.
Снизу платы компонентов еще больше.
«Горячая» сторона блока питания. Здесь у меня также не возникло вопросов, ну почти не возникло:)
«Холодная» сторона. Здесь расположены элементы стабилизации напряжения, тока, а также индикации окончания заряда.
Претензия к «горячей» стороне у меня была только в плане пайки, а точнее ее качества. Такое ощущение, что ШИМ контроллер перепаивали, так как остальные компоненты запаяны аккуратно.
К выходной стороне вопросов нет, все аккуратно, элементы дополнительно зафиксированы при помощи клея. Операционный усилитель LM358.
Так как обзора подобного устройства у меня еще нет, то не перерисовать схему было нельзя.
Впрочем первичная часть блока питания оказалась практически один в один с блоком питания, который я уже обозревал - . Блок весьма надежный и качественный.
Отличие только в номиналах некоторых компонентов, а также их количестве, микросхема имеет одинаковую распиновку.
Так как схема большая, то чтобы было более понятно, я разбил ее на две части, первичную и вторичную.
Вторичная сторона отличается от привычных схем блоков питания, так как содержит больше узлов.
Распишу отдельно узлы.
1. Зеленый - Узел стабилизации выходного напряжения, отвечающий за режим CV.
2. Красный - Стабилизация тока, режим СС.
3. Синий - узел индикации.
Слева вверху два выпрямителя, основной и дополнительный (D3, С5) для питания операционного усилителя и светодиода. Дополнительное питания необходимо чтобы эти элементы не потребляли ток когда подключен аккумулятор, а зарядное не включено в розетку.
Между красным и синим узлом источник опорного напряжения для узла индикации и стабилизации тока.
И хотя большей частью все сделано вполне корректно, но есть особенность. Параллельно первому конденсатору подключен резистор номиналом 2.2к (R13A), потому потребление в выключенном состоянии есть все равно. Попробовать исправить эту ситуацию можно установкой диода (отмечен красным) вместо перемычки, которая в свою очереди стоит на месте отсутствующего помехоподавляющего дросселя. Но есть проблема, этот диод будет греться, причем заметно, потому я бы рекомендовал оставить как есть.
Теперь что менять если надо другое напряжение/ток.
1. Зеленый - делитель по цепи измерения напряжения, увеличение номинала верхнего резистора увеличит выходное напряжение, нижнего - уменьшит.
2. Синий - Увеличение номинала шунта уменьшит ток, уменьшение - увеличит. Изменение будет пропорционально изменению номинала. Также изменение этого резистора влияет и на индикацию.
R19, R13, увеличение верхнего резистора - уменьшение выходного тока, изменение нижнего действует наоборот.
3. Оранжевый - Делитель порога переключения индикации. Все то же самое как в п.2, только для индикации. Кстати отмечу, что этот узел имеет гистерезис, потому переключение красный/зеленый происходит скачкообразно, а не плавно, мелочь, но приятно.
Отдельно фотка для перфекционистов, здесь я перечислил то, что можно установить на плату.
1. Y- конденсаторы, так как подключение без заземления, то смысла не имеют. Если заменить гнездо на трехконтактное, уменьшат помехи в сеть.
2. Термистор, уменьшит пусковой ток. Например NTC 5D-9
3. Выходной дроссель. Уменьшит уровень пульсаций на выходе, ток более 3 Ампер, индуктивность 1-10мкГн.
4. Варистор, увеличит защищенность блока питания при подаче высокого напряжения на вход. Диаметр 10мм, напряжение 470 Вольт.
5. Х-конденсатор, уменьшит уровень помех в сеть, место под 22-33нФ.
6. Двухобмоточный дроссель, обычно на небольшом колечке, также для уменьшения помех в сеть.
7. Диодная сборка. Можно поставить параллельно первой, немного увеличит КПД и поднимет надежность, лучше ставить такую же как уже используется, 10 Ампер 100 Вольт.
8. Выходной конденсатор. На уровне пульсаций скажется мало, но может поднять надежность работы. 1000мкФ 25 Вольт.
Переходим к тестам.
Для начала пройду по основным позициям
1. Выходное напряжение - завышено примерно на 30мВ, считаю что вполне в норме.
2. Ток от аккумулятора при отключенном питании, около 7мА. Довольно много, разрядит аккумулятор примерно через 2-3 недели. Лучше использовать аккумуляторы с защитой, впрочем защита обязательна в любом случае.
3. Зарядный ток 2.9 Ампера, немного ниже заявленного, но я считаю что ничего страшного.
4. Индикация настроена на ток 270мА, при падении тока заряда ниже этой величины включается зеленый светодиод и погасает красный.
5, 6. Так как устройство не умеет полностью обесточивать аккумулятор, то дальше вы увидите падение тока почти до нуля. К примеру с 66мА до 28мА ток упал примерно за 8 минут.
Режим без полного снятия тока допустим, хотя и не очень желателен. Если аккумулятор исправен, то проблем не будет, но я бы советовал просто не оставлять его на большое время, например день-два.
Дальше я подключил зарядное к электронной нагрузке. Но так как электронная нагрузка не имеет режима CV, то пришлось подключиться минуя цепь стабилизации тока.
Был задан ток нагрузки в 3 Ампера и закрыт корпус для термопрогрева. Попутно контролировался уход напряжения, здесь также проблем нет, 5мВ через час термопрогрева это просто отлично, сказывается то, что большей частью применены точные резисторы.
Так как это зарядное, а не блок питания и большую часть времени оно работает с максимальным током, то я сразу зада ток 3 Ампера. Время теста было 1 час, за это время оно полностью зарядит аккумулятор емкостью 2400-2600мАч. Дальше в любом случае ток начнет падать и тестировать нагрев смысла нет.
1. Спустя час я проверил температуру корпуса, в самом горячем месте прибор показал 59 градусов, хотя на ощупь корпус был не горячий, возможно сказывается то, что пластмасса частично прозрачна в ИК диапазоне.
2. Открыл корпус и измерил температуру, самая высокая была в районе снаббера и шунта первичной стороны, около 80 градусов, транзистор имел температуру 70-72 градуса.
3. Закрыл корпус на пару минут, повернул на 180 градусов, чтобы были видны остальные компоненты и измерил еще раз. В этот раз самую высокую температуру имела выходная диодная сборка, около 85 градусов.
Из тестов могу заключить, что с температурным режимом все нормально, до критических температур есть запас еще около 20-30 градусов.
После обзора было снято видео, где я вкратце объясняю что к чему, просто как дополнение.
Что можно сказать в качестве резюме, сначала по пунктам:
Преимущества
Крепкая и аккуратная конструкция
Применены компоненты с запасом
Хорошая стабильность параметров
Отсутствие перегрева
Четкая работа индикации окончания заряда
Недостатки
Отсутствие полного отключения заряда
Собственное потребление в 7мА.
Вилка кабеля имеет плоские штыри.
Мое мнение. На мой взгляд устройство имеет только один существенный недостаток, оно не снимает зарядный ток полностью. правильный заряд идет до снижения тока ниже 1/10 от установленного, затем отключение и последующее включение если напряжение опять снизится. Конечно можно подумать и сделать какую нибудь схемку с гистерезисом, которая будет не отключать заряд, а снижать выходное напряжение так, чтобы прекращался зарядный ток. Но на мой взгляд, если не оставлять подключенный аккумулятор надолго, то вполне пройдет и вариант как сделано сейчас.
Порадовала довольно неплохая сборка и то, что компоненты установлены с запасом. Также стоит отметить отсутствие перегрева, чем грешит довольно большое количество блоков питания. Мне вообще показалось, что устройство собрали на базе БП 12 Вольт 5 Ампер, подняв немного напряжение и снизив ток, потому получился такой результат.
В общем если вы переделали батареи своего шуруповерта и они имеют напряжение 12.6 Вольта (три последовательных аккумулятора), а родное зарядное не подлежит восстановлению, то довольно неплохой вариант.
На момент заказа зарядное стоило около 13.7 доллара, для обзора менеджер снизил цену до 11 долларов, что на мой взгляд вполне адекватно за данное устройство с учетом его функционала и качества сборки.
На этом все, надеюсь что обзор был полезен.
Небольшой бонус
А не протестировать ли нам аккумулятор смартфона.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +52 Добавить в избранное Обзор понравился +79 +144Шуруповерт – один из самых универсальных электроинструментов. В этом убедились многие на своем опыте.
Однако даже такой чудесный инструмент имеет свои недостатки. Один из них – это зарядное устройство. При его поломке бывает сложно найти подходящий к нужной вам модели. А даже если и найдется такой, цена оказывается высокой, и проще купить новый шуруповерт. Ещё одной проблемой может стать медленная зарядка аккумулятора.
Многие пользователи решают изготовить зарядное устройство своими руками. В этой статье вы узнаете, что для этого нужно, и как сделать такое устройство на 12 и 18 вольт.
Самодельное зарядное для шуруповерта
До того как приступить к работе, необходимо определить, какого типа аккумулятор используется в вашем шуруповерте. Они бывают свинцовые, никелевые, литиевые, другие. В зависимости от типа батареи, нужны разные конструкции зарядных. Ведь каждая батарея имеет свои особенности и правила эксплуатации.
Литий-ионные батареи используются сейчас чаще всего. Батареи такого рода считаются самыми безопасными и экологически чистыми. При их использовании нужно точно учитывать напряжение. Повышение или понижение напряжения резко сокращают продолжительность работы и емкость таких батарей.
Осторожно! Нагревание литий-ионной батареи выше 60 градусов может привести к пожару и даже взрыву.
Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что обладаете всеми необходимыми знаниями в области электросхем и паяния.
Для работы вам понадобятся:
- зарядный стакан;
- батарея, которая не работает;
- нож и лезвия;
- дрель;
- паяльник;
- провода длиной не меньше 15 см;
- отвертка;
- термопистолет.
Чаще всего встречаются шуруповерты, в которых используются аккумуляторы с напряжением 12 и 18 вольт.
Чтобы заняться переделкой зарядного, нужно разобраться в конструкции. Агрегат состоит из генератора тока на составном транзисторе, который получает ток от выпрямительного мостика. Он, в свою очередь, подсоединен к понижающему трансформатору с необходимым выходным напряжением.
Нужно, чтобы трансформатор выдавал необходимую мощность. Это важно для продолжительной работы устройства. В противном случае он сгорит. Ток регулируется резистором при вставленном аккумуляторе. Ток постоянный во время всей зарядки. И чем выше мощность трансформатора, тем стабильнее заряд.
Зарядное устройство для шуруповерта 12 вольт своими руками
Такой агрегат подходит для литий-ионных аккумуляторов от 900 mAh и больше. Чтобы сделать его, нужно выполнить следующие шаги:
- Для начала необходимо взять зарядный стакан и осторожно вскрыть.
- После этого отклеить клеммы и всю электронику с помощью паяльника.
- Затем нужно в неработающей батарее отпаять клеммы с плюса и минуса, снова используя паяльник. Чтобы не перепутать полярность, пометьте маркером или ручкой плюсы и минусы.
- В разобранном зарядном стакане нужно пометить, где будут находиться провода.
- Затем надо просверлить отверстия. Диаметр можно увеличить, используя нож.
- После этого провода вводят в просверленные под них дырки и припаивают к подготовленному стакану, соблюдая при этом полярность.
- Используя термопистолет, прикрепляют крышку от батареи к зарядному стакану.
- А в конце всех проделанных операций нижняя крышка прикрепляется обратно к зарядному стакану.
Таким образом вы сами смастерили зарядное устройство.
Зарядка для шуруповерта 18 вольт своими руками
Сделать зарядное на 18 вольт можно по схеме, описанной выше. Если родной блок в нормальном состоянии, для переделки можно использовать его. Если нет, за основу можно взять блок питания от ноутбука. Он выдает как раз нужные 18 вольт.
Сделать агрегат можно по схеме, часто встречающейся в интернете. Такая переделка позволяет ускорить время зарядки аккумулятора. Согласно схеме, ток поступает в аккумулятор, а управление осуществляется с помощью транзистора. Он оказывает влияние на показания индикатора. Тогда ток понижается по мере зарядки, и светодиод гаснет.
Как видите, устройство далеко не самое сложное. Любой мастер может улучшить зарядный агрегат к своему шуроповерту. Таким образом вы сделаете зарядчик более надежным, с возможностью ускоренной подзарядки аккумуляторов.
Ручной инструмент с источниками автономного питания быстро и успешно развивается. Одно из важнейших направлений — усовершенствование аккумуляторных батарей и их обслуживание. Залогом долговременный и качественной работы аккумуляторных источников питания является зарядное устройство. Сейчас на рынке множество фирм, которые производят собственный инструмент с независимым питанием и блоки для их зарядки. Одним из популярных брендов ручного инструмента является фирма «Интерскол». Совместно с источниками питания фирма производит «собственные» зарядные устройства для аккумулятора шуруповерта интерскол.
Работу зарядного устройства рассмотрим в этой статье. Но, прежде нужно понять принцип устройства блока питания.
Принцип работы блока
Принцип работы аккумуляторной батареи состоит в том, что при зарядке под действием приложенного напряжения происходит внедрение заряженных электронов от анода в активную часть удержания заряда — катод. После полного насыщения активного элемента электронами зарядка завершается. При подключении нагрузки, движение электронов совершается в обратном порядке, при этом на электродах создается разность потенциалов, или напряжение, обозначаемое латинской буквой — U В (Вольт). Количество заряженных электронов в активном слое катода определяется как емкость батареи.
Емкость является одной из самых важных параметров, которая напрямую дает понятие мощности. Физическая величина — мощность, обозначается Р (Ватт), которая определяется умножением напряжения на ток. Так, если, на 12В сборке стоит обозначение 2 Ампер-час(А/ч) — это значит, что 12 вольтовой аккумулятор может отдавать 2 ампера в течении часа при стабильном напряжении.
Мощность батареи подсчитывается по формуле Р= I*U и будет равняться Р=2*12=24Вт (А*ч). Но если вольтаж изменится до 18В, тогда мощность Р (Вт). будет равняться 36 Вт.
Разновидность аккумуляторных сборок
Блок питания состоит из одиночных элементарных частей стандартного размера, собранных последовательно, параллельно или по смешанной схеме. В настоящее время используются никель-кадмиевые (Ni — Ca), никель — металл гидридные (Ni-MН) и литий — ионные (Li — ion) элементарные источники. Эти батарейки собираются в единый блок, они могут быть круглыми, квадратными, или плоскими. В зависимости от активного компонента каждая батарейка изготавливается вольтажем от 1,2 до 3,6В. Для повышения напряжения соединяются последовательно, для повышения емкости (мощности) в параллельное, применяется и смешанное соединение. Так, например, чтобы набрать вольтаж 12В необходимо соединить последовательно 12 элементов по 1В. А чтобы удвоить мощность надо эти же элементы соединить паралельно.
Первые сборки
Самые первые сборки были собраны из элементарных батареек с кадмиево — никелевым активным компонентом. Сборки с (Ni — Ca) обладали рядом исключительных свойств: не боялись работы на морозе; цикличность зарядки доходила до 300 циклов. Батарея могла храниться в работоспособном состоянии много лет. Но, наряду с достоинствами у них есть существенный недостаток — это «эффект памяти», другими словами, сборку нельзя было оставлять в заряженном состоянии т.к. активный металл — кадмий, под действием заряженных электронов, окислялся, батарея уменьшала свою первоначальную емкость. И, хотя, в паспортах изготовителя были рекомендации по правильной эксплуатации, многие пользователи их не выполняли, в результате подготовка аккумулятора для хранения (разряд после каждой работы должен оставаться не боле 30-40%) не выполнялась и аккумуляторы не выдерживали своего гарантийного срока эксплуатации.
Никель — металл гидридные батареи
Следующим шагом в развитии автономных источников питания стали аккумуляторы с никель — металл гидридным (Ni-MH) активным компонентом. Производители позиционировали изделие как лишённого основного недостатка (Са -Ni) «эффекта памяти». Но, после применения на практике выяснилось, что основной недостаток снизился незначительно, а новый активный слой приобрел дополнительные отрицательные свойства: он не мог работать при отрицательных температурах, а стоимость оказалась значительно дороже. Поэтому от производства этих элементов очень быстро отказались, Тем более, что был разработан и предложен на рынок новый активный компонент — литий-ион.
Литий — ионные батареи
Литий-ионные (Li — ion) изделия оказались не слишком дорогими, но по сравнению с предыдущими приобрели несколько существенных преимуществ:
- цикл разряд — заряд увеличен с 300 до 400;
- снижен саморазряд;
- почти полностью устранен эффект памяти.
- снижено время полного заряда до одного часа.
Но, нежелательных свойств, всё-таки избежать не удалось — это неконтролируемый нагрев до большой температуры при перенапряжении. Если в устройстве, где применяют батареи возможно небольшое перенапряжение, в элементах возможно внутреннее короткое замыкание и активный слой сильно разогреется. Особенно это касалось изделий с небольшой мощностью 12В. Чтобы снизить эти недостатки компания «интерскол» разработала зарядные устройства способные анализировать не только процесс зарядки, но и отдельно каждый элемент.
Внимание! для каждого типа аккумуляторов необходим отдельные зарядные устройства.
Конструкция зарядных устройств
Самое простым по схемному решению может быть подключение аккумуляторов шуруповерта интерскол 12 вольт для Ni — Ca батарей. Станция собрана из самых необходимых элементов для понижения, выпрямления и стабилизации тока. Рассмотрим подробнее работу элементов. Вторичная обмотка трансформатора рассчитана на напряжение 15 — 17 В и ток не менее 5А. Пониженное напряжение на выходе вторичной обмотки выпрямляются диодной сборкой либо диодным мостом собранных из отдельных диодов мощностью не менее 1А. Для сглаживания пульсаций стоит электролитический конденсатор на 100 мкФ. Для индикации используется светодиод, который устанавливается в коллекторную цепь транзистора и открывается при подаче напряжения на базу через сопротивление R2 после замыкания цепи зарядки. Необходимый вольтаж в 12В обеспечивает стабилитрон VD1.Такая схема обеспечивает полную зарядку батареи за 4-5 часов.
Улучшенная схема зарядного устройства шуруповерта интерскол CDQ-F06K1
со стабилизацией тока зарядки компания «Интерскол» разработана на микросхеме HCF4060BE. Микросхема является 14 разрядном задающим генератором при помощи которого происходит управление биполярным транзистором S9012. Нагрузка транзистора является реле S3-12A. Введение в схему счётчика позволяет работать схеме как таймер, который включает реле на заданное время, тем самым, позволяя установить режимы зарядного устройства 12в.
Рассмотрим работу схемы при подключении к сети реле JDQK1. Питание микросхема получает от стабилитрона ВД 6 12В — этот стабилитрон устанавливает установочное напряжение 12В, после чего питание поступает на 16 вывод микросхемы. После подачи питания на микросхему токовые импульсы поступают на базу транзистора S9012 открывая его.
Транзистор открывается и напряжение попадает на контакты реле JDQK1, контакты которого замыкается и ток заряда поступает на блок зарядки. Вентиль VD5 установлен для защиты аккумулятора от обратной разрядки если отключится сетевое питание. Трансформатор применен в схеме, мощностью 25 — 30 ВТ, после вторичной обмотки перед выпрямительным диодным мостом установлен плавкий предохранитель на 5 А. Подобная схема позволяет подключать сеть, не беспокоясь об отключении и контроля за нагрузкой. Индикация красного светодиода указывает на зарядку, зеленого на прекращение зарядки.
Внимание! Перед постановкой Са -Ni аккумуляторов на станцию необходимо произвести разрядку
батареи не менее 70% ее полной емкости.
Станция Интерскол для Са -Ni сборок 12В ДА-10/12ЭР
Данное устройство представляет собой небольшую коробку с гнездом для установки батареи. питание от сети 220В. Длина шнура 2,5 м. Имеется индикатор зарядки. Ориентировочная цена изделия 1000руб. Нагрузочный резистор для разрядки батареи до нужного напряжения (5 В) отсутствует. Вес 1,2 кг. Имеется индикация красного цвета — зарядка. Зеленый цвет указывает на полную зарядку батареи.
Особенности зарядных блоков Интерскол и устранение неисправности
Одной из отличительных особенностей зарядных блоков Интерскол является отсутствие сетевого предохранителя и применение в схеме понижающего трансформатора термопредохранителя. Если найти возникшие неисправности электронных элементов в схеме составляет некоторые трудности, то одну из неисправности, связанную с темопредохранителем можно устранить своими силами. Речь идёт о понижающем трансформаторе. Дело в том, что вместо сетевого предохранителя на вход первичной обмотки устанавливается термопредохранитель, который настроен на температуру 130°С
Где купить зарядное устройство для шуруповерта интескол
Что касается вопросам приобретения ручного инструмента или зарядных устройств любой конструкции, то из можно приобрести в специализированных или дилерских центрах фирмы.
При использовании шуруповёрта пользователи часто сталкиваются с повреждением зарядного устройства (ЗУ). В первую очередь это связано с нестабильностью параметров электрической сети, к которой подключается устройство заряда, а во вторую - с выходом из строя аккумуляторной батареи. Решается эта проблема двумя способами: покупкой нового зарядного устройства для шуруповёрта или его самостоятельным ремонтом.
Виды зарядных устройств
Популярность шуруповёрта вызвана тем, что он упрощает процесс закручивания или выкручивания различного крепёжного элемент а. Характеризуясь мобильностью и небольшими размерами, он незаменим при сборке мебельных конструкций, разборке техники, кровельных и других строительных работах. Своей мобильностью инструмент обязан входящим в его конструкцию аккумуляторным батареям.
Достоинство применения аккумуляторов в возможности их неоднократного использования. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройству, периодически сами нуждаются в подзарядке. Для восстановления величины их ёмкости и служат зарядные устройства.
Зарядка аккумулятора шуруповёрта происходит двумя способами: встроенным или внешним зарядным прибором. Встроенное ЗУ позволяет заряжать батарею, не извлекая её из шуруповёрта. Схема восстановления ёмкости расположена непосредственно вместе с аккумулятором. В то время как выносное подразумевает их извлечение и установку в отдельное приспособление для заряда. Различают ЗУ по типу восстанавливаемых батарей. Применяемые аккумуляторы бывают:
- никель-кадмиевые (NiCd);
- никель-металл-гидридные (NiMH);
- литий-ионные (LiIon).
Конечная стоимость шуруповёрта не в последнюю очередь зависит от типа используемых батарей и возможностей зарядного устройства. ЗУ выпускаются на 12 вольт, 14,4 вольта и 18 вольт. Кроме этого, ЗУ разделяются по возможностям и могут иметь:
- индикацию;
- быструю зарядку;
- разный тип защиты.
Наиболее используемые ЗУ используют в работе медленный заряд, обусловленный малым током. Они не содержат в своей конструкции индикацию работы и не отключаются автоматически. Это более справедливо к встроенным приборам восстановления ёмкости. ЗУ, построенные на импульсных схемах, обеспечивают возможность ускоренного заряда. Они автоматически отключаются по достижению требуемой величины напряжения или в случае возникновения аварийной ситуации.
Типы применяемых батарей
Никель-кадмиевые аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Такие батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой и спокойно переносят работы при минусовой температуре. К недостаткам относят: эффект памяти, токсичность, большую скорость саморазряда. Поэтому перед тем, как заряжать такого типа аккумулятор, его необходимо полностью разрядить. Батарея имеет высокую степень саморазряда
и быстро разряжается, даже если её не используют. В настоящее время практически не выпускаются из-за своей токсичности. Из всех типов обладают наименьшей ёмкостью.
Никель-металл-гидридные по всем параметрам превосходят NiCd. У них меньше величина саморазряда, меньше выражен эффект памяти. При одинаковых размерах они имеют большую ёмкость. В их составе нет токсичного материала, кадмия. В ценовой категории этот тип занимает среднее положение, поэтому наиболее распространённый тип ёмкостных элементов в шуруповёрте именно он.
Литий-ионные характеризуются высокой ёмкостью и низким значением саморазряда. Эти аккумуляторы плохо переносят перегрев и глубокий разряд. В первом случае они способны взорваться, а во втором уже не смогут восстановить свою ёмкость. Они также способны работать при отрицательных температурах и не имеют эффекта памяти. Использование ЗУ с микроконтроллером позволило защитить батарею от перезаряда, тем самым сделав этот тип наиболее привлекателен к применению. По цене они дороже, чем первые два типа.
Кроме этого, основной характеристикой аккумуляторных батарей, является их ёмкость. Чем выше этот показатель - тем дольше работает шуруповёрт. Единица измерения ёмкости - миллиампер в час (мА/ч). Конструкция батареи заключается в последовательном соединении элементов питания и помещение их в общий корпус. Для Li-Ion напряжение на одном элементе составляет 3,3 вольта, для NiCd и NiMH - 1,2 вольта.
Принцип работы ЗУ
При выходе из строя ЗУ есть смысл сначала попробовать его восстановить. Для проведения ремонта желательно иметь схему прибора заряда и мультиметр. Схемотехника многих приборов заряда построена на микросхеме HCF4060BE. Её схема включения формирует выдержку интервала времени заряда. Она включает в себя цепь кварцевого генератора и 14-разрядный двоичный счётчик, благодаря чему на ней легко реализовывается таймер.
Принцип работы схемы зарядника проще разобрать на реальном примере. Вот как выглядит она в шуруповёрте Интерскол:
Такая схема предназначена для заряда 14,4-вольтовых аккумуляторов. Она имеет светодиодную индикацию, показывающую подключение в сеть, горит светодиод LED2, и процесс заряда, горит LED1. В качестве счётчика используется микросхема U1 HCF4060BE или её аналоги: TC4060, CD4060. Выпрямитель собран на силовых диодах VD1-VD4 типа 1N5408. Транзистор PNP типа Q1 работает в ключевом режиме, к его выводам подключены управляющие контакты реле S3-12A. Работой ключа управляет контроллер U1.
При включении ЗУ переменное напряжение сети 220 вольт через предохранитель поступает на понижающий трансформатор, на выходе которого её значение составляет 18 вольт. Далее, проходя через , выпрямляется и попадает на сглаживающий конденсатор C1 ёмкостью 330 мкФ. Величина напряжения на нём равна 24 вольта. Во время подсоединения батареи контактная группа реле находится в разомкнутом положении. Микросхема U1 запитывается через стабилитрон VD6 постоянным сигналом равным 12 вольт.
Когда кнопка «Пуск» SK1 нажата, на 16-й вывод контроллера U1 поступает стабилизированный сигнал через резистор R6. Ключ Q1 открывается и через него поступает ток на выводы реле. Контакты прибора S3-12A замыкаются и начинается процесс зарядки. Диод VD8, включённый параллельно транзистору, защищает его от скачка напряжения, вызванного отключением реле.
Используемая кнопка SK1 работает без фиксации. При её отпускании всё питание поступает через цепочку VD7, VD6 и ограничительное сопротивление R6. И также питание подаётся на светодиод LED1 через резистор R1. Светодиод загорается, сигнализируя, что начат процесс заряда. Время работы микросхемы U1 настроено на один час работы, после чего питание снимается с транзистора Q1 и, соответственно, с реле. Его контактная группа разрывается и ток заряда пропадает. Светодиод LED1 гаснет.
Этот прибор заряда оборудован схемой защиты от перегрева. Реализуется такая защита с помощью датчика температуры - термопара SA1. Если во время процесса температура достигнет значения более 45 градусов Цельсия, то термопара сработает, микросхема получит сигнал и цепь заряда разорвётся. После окончания процесса напряжение на клеммах батареи достигает 16,8 вольт.
Такой способ зарядки не считается интеллектуальным, ЗУ не может определить, в каком состоянии находится батарея . Из-за чего продолжительность работы шуруповёрта от аккумулятора будет уменьшаться в связи с развитием у него эффекта памяти. То есть ёмкость аккумулятора каждый раз после заряда снижается.
Самодельные приборы для заряда
Самостоятельно сделать зарядку для шуруповёрта на 12 вольт своими руками, по аналогии с той, что применяется в ЗУ Интерскол, довольно просто. Для этого потребуется воспользоваться способностью термореле разрывать контакт при достижении определённой температуры.
В схеме R1 и VD2 представляют собой датчик прохождения тока заряда, R1 предназначен для защиты диода VD2. При подаче напряжения транзистор VT1 открывается, через него проходит ток и светодиод LH1 начинает светиться. Величина напряжения падает на цепочке R1, D1 и прикладывается к аккумулятору. Ток заряда проходит через термореле. Как только температура аккумулятора, к которому подключено тепловое реле, превысит допустимое значение, оно срабатывает. Контакты реле переключаются, и ток заряда начинает протекать через сопротивление R4, светодиод LH2 загорается, сообщая об окончании заряда.
Схема на двух транзисторах
Ещё одно простое устройство можно выполнить на доступных элементах. Эта схема работает на двух транзисторах КТ829 и КТ361.
Величина тока заряда управляется транзистором КТ361 к коллектору, которого подключён светодиод. Этот транзистор также управляет состоянием составного элемента КТ829. Как только ёмкость батареи начинает увеличиваться, ток заряда уменьшается и светодиод соответственно плавно гаснет. Сопротивлением R1 задаётся максимальный ток.
Момент полного заряда батареи определяется необходимым напряжением на ней. Требуемая величина выставляется переменным резистором на 10 кОм. Чтобы её проверить, понадобится поставить вольтметр на клеммах подключения батареи, не подключая её саму. В качестве источника постоянного напряжения используется любой выпрямительный блок, рассчитанный на ток не менее одного ампера.
Использование специализированной микросхемы
Производители шуруповёртов стараются снизить цены на свою продукцию, часто это достигается путём упрощения схемы ЗУ. Но такие действия приводят к быстрому выходу из строя самой батареи. Применяя универсальную микросхему, предназначенную именно для ЗУ компании MAXIM MAX713, можно добиться хороших показателей процесса заряда. Вот как выглядит схема зарядного устройства для шуруповёрта на 18 вольт:
Микросхема MAX713 позволяет заряжать никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы в режиме быстрого заряда, током до 4 C. Она умеет отслеживать параметры батареи и при необходимости снижать ток автоматически. По окончании зарядки схема на основе микросхемы практически не потребляет энергии от аккумулятора. Может прерывать свою работу по времени или при срабатывании термодатчика.
HL1 служит для индикации питания, а HL2 - для отображения быстрого заряда. Настройка схемы заключается в следующем. Для начала выбирается зарядный ток, обычно его значение составляет величину равную 0,5 C, где C - ёмкость аккумулятора в амперчасах. Вывод PGM1 соединяется с плюсом напряжения питания (+U). Мощность выходного транзистора рассчитывается по формуле P=(Uвх — Uбат)*Iзар, где:
- Uвх – наибольшее напряжение на входе;
- Uбат – напряжение на аккумулятор;
- Iзар – зарядный ток.
Сопротивление R1 и R6 рассчитывается по формулам: R1=(Uвх-5)/5, R6=0.25/Iзар. Выбор времени, через которое зарядный ток отключится, определяется подключением контактов PGM2 и PGM3 к разным выводам. Так, для 22 минут PGM2 оставляется неподключенным, а PGM3 соединяется с +U, для 90 минут PGM3 коммутируется с 16 ногой микросхемы REF. Когда понадобится увеличить время зарядки до 180 минут PGM3 закорачивают с 12 ногой MAX713. Наибольшее время 264 минуты достигается соединением PGM2 со второй ногой, а PGM3 с 12 ногой микросхемы.
Зарядка шуруповёрта без зарядного
Восстановить батарею без помощи ЗУ несложно, но многие не представляют, как. Зарядить аккумулятор шуруповёрта без зарядного устройства можно, используя любой блок питания с постоянным напряжением. Величина его должна быть равной или немного больше значения напряжения заряжаемого аккумулятора. Например, для 12V батареи можно взять выпрямитель для зарядки автомобиля. С помощью клеммных зажимов и проводов подключить, соблюдая полярность, их друг к другу минут на тридцать, при этом контролируя температуру батареи.
А можно провести доработку и устройства питания с большим напряжением, воспользовавшись простым интегральным стабилизатором. Микросхема LM317 позволяет управлять входным сигналом до 40 вольт. Понадобится два стабилизатора: один включается по схеме стабилизации напряжения, а второй - тока. Такую схему можно применить и при переделке ЗУ, не имеющего узлов контроля процесса зарядки.
Работает схема совсем несложно. Во время работы образуется падение напряжения на резисторе R1, его хватает для того, чтобы засветился светодиод. По мере заряда ток в цепи падает. Через некоторое время напряжение на стабилизаторе будет малым и светодиод погаснет. Резистор Rx задаёт наибольший ток. Его мощность выбирается не менее 0,25 ватт. При использовании такой схемы аккумулятор не сможет перегреваться, поскольку устройство автоматически отключается при полном заряде батареи.
Часто можно встретить вредные советы, что зарядить аккумулятор можно, используя диодный мост и лампу накаливания на 100 Вт. Так делать категорически нельзя, потому что отсутствует гальваническая развязка и, кроме смертельного поражения электрическим током, существует большая вероятность взрыва батареи.
