Зарядка для литиевых аккумуляторов шуруповерта своими руками. Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта Модернизация зарядных устройств

Главная / Двигатель

Шуруповерт – незаменимый инструмент, но обнаруженный недостаток заставляет подумать о том, чтобы внести кое-какие доработки и улучшить схему его зарядного устройства. Оставив шуруповерт зарядиться на ночь, автор этого видео блогер AKA KASYAN наутро обнаружил нагрев акб непонятного происхождения. Притом нагрев был достаточно серьезным. Это не нормально и резко сокращает срок службы аккумулятора. К тому же опасно с точки зрения пожаробезопасности.

Разобрав зарядное устройство, стало ясно, что внутри простейшая схема из трансформатора и выпрямителя. В док-станции всё было еще хуже. Индикаторный светодиод и небольшая схема на одном транзисторе, которая отвечает только за срабатывание индикатора, когда в док-станцию вставлен акб.
Никаких узлов контроля заряда и автоотключения, только блок питания, который будет заряжать бесконечно долго, пока последний не выйдет из строя.

Поиск информации по проблеме привел к выводу, что почти у всех бюджетных шуруповёртов точно такая же система заряда. И лишь у дорогих приборов процессор на управлением реализована умные системы заряда и защит как на самом заряднике, так и в аккумуляторе. Согласитесь, это ненормально. Возможно, по мнению автора ролика, производители специально используют такую систему для того чтобы аккумуляторы быстро выходили из строя. Рыночная экономика, конвейер дураков, маркетинговая тактика и прочие умные и непонятные слова.

Давайте доработаем это устройство, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда. Аккумулятор на 18 вольт, никель-кадмиевый с емкостью в 1200 миллиампер часов. Эффективный ток заряда для такого акб не более 120 миллиампер. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.

Давайте сначала разберемся, что нам даст такая доработка. Зная напряжение заряженного аккумулятора, мы выставим на выходе зарядника именно это напряжение. И когда аккумулятор будет заряжен до нужного уровня, ток заряда снизится до 0. Процесс прекратится, а стабилизация тока позволит заряжать аккумулятор максимальным током не более 120 миллиампер независимо от того, насколько разряжен последний. Иными словами мы автоматизируем процесс заряда, а также добавим индикаторный светодиод, который будет гореть в процессе заряда и погаснет в конце процесса.

Все нужные радиодетали можно приобрести дешево – в этом китайском магазине .
Схема узла. Схема такого узла очень проста и легко реализуема. Затраты всего на 1 доллар. Две микросхемы lm317. Первая включена по схеме стабилизатора тока, вторая стабилизирует выходное напряжение.

Итак, мы знаем, что по схеме будет протекать ток около 120 миллиампер. Это не очень большой ток, поэтому на микросхему не нужно устанавливать теплоотвод. Работает такая система достаточно просто. Во время зарядки образуется падение напряжения на резисторе r1, которого хватит для того, чтобы высвечивался светодиод и по мере заряда ток в цепи будет падать. После некоторой величины падения напряжения на транзисторе будет недостаточное светодиод попросту потухнет. Резистор r2 задает максимальный ток. Его желательно взять на 0,5 ватт. Хотя можно и на 0,25 ватт. По данной ссылке можно скачать программу для расчёта микросхемы.

Данный резистор имеет сопротивление около 10 ом, что соответствует зарядному тока 120 миллиампер. Вторая часть представляет из себя пороговый узел. Он стабилизирует напряжение; выходное напряжение задается путем подбора резисторов r3, r4. Для наиболее точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор на 10 килоом.
Напряжение на выходе не переделанного зарядного устройства составляло около 26 вольт, при том, что проверка осуществлялась при 3 ваттный нагрузки. Аккумулятор, как уже выше было сказано, на 18 вольт. Внутри 15 никель-кадмиевых банок на 1,2 вольта. Напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет около 20,5 вольт. То есть на выходе нашего узла нам нужно выставить напряжение в пределах 21 вольта.

Теперь проверим собранный блок. Как видно, даже при закороченном выходе ток не будет более 130 миллиампер. И это независимо от напряжения на входе, то есть ограничение тока работает как надо. Монтируем собранную плату в док-станцию. В качестве индикатора окончания заряда поставим родной светодиод док-станции, а с транзистором больше не нужна.
Выходное напряжение тоже в пределах установленного. Теперь можно подключить аккумулятор. Светодиод загорелся, пошла зарядка, будем дожидаться завершения процесса. В итоге можно с уверенностью сказать что мы однозначно улучшили эту зарядку. Аккумулятор не нагревается, а главное его можно заряжать сколько угодно, поскольку устройство автоматически отключается, когда аккумулятор будет полностью заряжен.

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

Использование, электроинструмента существенно облегчает наш труд и сокращает время сборки. В настоящее время большую популярность набрали шуруповерты с автономным питанием от аккумуляторной батареи. В рамках данной статьи рассмотрим схему типичного зарядного устройства для шуруповерта А также советы по ремонту и варианты радиолюбительских конструкций.

Силовую часть зарядного устройства шуроповерта представляет силовой трансформатор типа GS-1415 рассчитанный на мощность 25 Ватт.

Со вторичной обмотки трансформатора снимается пониженное переменное напряжение номиналом 18В оно следует на из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408, через плавкий . Диодный мост. Каждый полупроводниковый элемент 1N5408 рассчитан на прямой ток до трех ампер. Электролитическая емкость C1 сглаживает пульсации появляющиеся в схеме после диодного моста.

Управление реализовано на микросборке HCF4060BE , которая совмещает в себе 14-разрядным счетчиком с компонентами задающего генератора. Она управляет типа S9012. Он нагружен на реле типа S3-12A. Таким образом схемотехнически реализован таймер, включающий реле на время заряда аккумуляторной батареи около часа. При включении ЗУ и подсоединения аккумулятора контакты реле находятся в нормально разомкнутом положении. HCF4060BE получает питание через 1N4742A на 12 вольт, т.к с выхода выпрямителя идет около 24 вольт.

При замыкании кнопки "Пуск" напряжение с выпрямителя начинает следовать на стабилитрон через сопротивление R6, затем стабилизированное напряжение идет на 16 вывод U1. Открывается транзистор S9012, которым управляет HCF4060BE. Напряжение через открытые переходы транзистора S9012 следует на обмотку реле. Контакты последнего замыкаются, и аккумулятор начинает заряжаться. Защитный диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает VT от скачка обратного напряжения, которое возникнет в момент обесточивания обмотки реле. VD5 не дает разряжаться аккумулятору при отключении сетевого напряжения. С размыканием контактов кнопки "Пуск" ничего не произойдет т.к питание идет через диод VD7 (1N4007), стабилитрон VD6 и гасящий резистор R6. Поэтому микросхема будет получать питание даже после отпускания кнопки.

Сменный типичный аккумулятор от электроинструмента собран из отдельных последовательно соединенных никель-кадмиевых Ni-Cd аккумуляторов, каждый по 1,2 вольта, т.о их 12 штук. Суммарное напряжение такой батареи будет около 14,4 вольта. Кроме того в блок аккумуляторов добавлен датчик температуры - SA1 он приклеен к одной из Ni-Cd батарей и плотно прилегает к ней. Один из выводов терморегулятора подключен к минусу аккумуляторной батареи. Второй вывод подсоединен к отдельному, третьему разъему.

При нажатии кнопки "Пуск" реле замыкает свои контакты, и начинается процесс заряда батареи. Загорается красный светодиод. Через час, реле своими контактами рвет цепь заряда аккумулятора шуроповерта. Загорается зеленый светодиод, а красный тухнет.

Термоконтакт отслеживает температуру батареи и разрывает цепь заряда, если температура выше 45°. Если такое случается раньше чем отработает, это говорит об присутствии "эффекта памяти".

Основой конструкции является регулируемый стабилизатор положительного напряжения. Он допускает работу с током нагрузки до 1,5А, которого вполне достаточно для заряда аккумуляторов.

Переменное напряжение величиной 13В, снимается с вторичной обмотки трансформатора, выпрямляется диодным мостом D3SBA40. На его выходе стоит фильтрующий конденсатор С1, который снижает пульсации выпрямленного напряжения. С выпрямителя постоянное напряжение поступает на интегральный стабилизатор, выходное напряжение, которого задается сопротивлением резистора R4 на уровне 14,1В (Зависит от типа АКБ шуруповерта). Датчиком тока зарядки является сопротивление R3, параллельно которому подсоединено подстроечное сопротивление R2, с помощью этого сопротивления задается уровень зарядного тока, который соответствует 0,1 от емкости аккумулятора. На первом этапе батарея заряжается стабильным током, затем, когда зарядный ток станет меньше величины тока ограничения, АКБ будет заряжаться более низким током до напряжения стабилизации DA1.

Датчиком зарядного тока для светодиода HL1 является VD2. В этом случае HL1 будет индицировать ток номиналом до 50 миллиампер. Если в качестве датчика тока использовать R3, то светодиод погаснет при токе 0,6А, что было бы слишком рано. Аккумулятор не успел бы зарядиться. Это устройство можно использовать и для шестивольтовых аккумуляторов.

Ни один ремонт не обходится без дрели. Этот электрический прибор питается от сети или батареи. Если для работ выбрана аккумуляторная дрель, для нее понадобится еще и зарядное устройство. Его продают в комплекте с устройством. Однако и такой элемент рано или поздно выходит из строя. Чтобы не случилось досадного обстоятельства, следует изучить конструкционные возможности и описание зарядок. Особенно стоит познакомиться со схемой зарядного устройства дрели-шуруповерта. Это поможет узнать, как правильно его отремонтировать.

Виды зарядных устройств

Существует множество разновидностей приборов для зарядки аккумуляторных дрелей. Они отличаются ценой, принципом работы и особенностями ремонта. Каждый из видов шуруповертов следует рассмотреть подробнее.

Аналоговые устройства со встроенным блоком питания

Такие приборы довольно популярны благодаря невысокой стоимости. Если дрель не будет использована в профессиональных целях, не стоит делать упор на продолжительность работы. Главное условие, которому должен отвечать самый простой зарядник - он должен обеспечивать достаточную токовую нагрузку для зарядки батареи шуруповерта.

Важно! Для начала заряда необходимо, чтобы напряжение на выходе блок питания оказалось выше, чем номинальный показатель батареи прибора.

Работа аналогового устройства с блоком питания осуществляется довольно просто. Такой зарядник эксплуатируется, как стабилизатор. Для примера необходимо рассмотреть схему зарядного устройства для батареи от 9 до 11 В. Не имеет значения, батарея какого типа используется. Аккумуляторные дрели-шуруповерты довольно распространены среди домашних мастеров, поэтому знание особенностей их ремонта пригодится каждому.

Такой блок питания многие домашние мастера собирают своими руками. Спаивание схемы можно провести только на универсальной плате. Чтобы обеспечить рассеивание тепла, микросхемы стабилизатора, необходимо найти радиатор из меди 20 кв. см площади.

Внимание! Стабилизаторы эксплуатируются по компенсационному принципу. Лишнюю энергию можно отвести в виде тепла.

Благодаря выходному трансформатору понижается переменное напряжение с 220 В до 20 В. Рассчитать, какой будет мощность трансформатора, можно по току напряжения на выходе зарядки. Выпрямление переменного тока осуществляется диодным мостом.

После выпрямления ток оказывается пульсирующим. Однако такая особенность тока негативно сказывается на функционировании схемы. Пульсации можно сгладить фильтрующим конденсатором (C1). В качестве стабилизатора используется микросхема КР 142ЕН. Радиолюбители называют ее «кренка». Чтобы получилось напряжение 12 В, необходимо иметь микросхему с индексом 8Б. Управление собирается на транзисторе VT2. Кроме того, используются подстроечные резисторы. Автоматика на такие приборы не устанавливается. Как долго будет заряжаться аккумулятор, зависит от пользователя. Чтобы контролировать заряд, собирается довольно простая схема на транзисторе VT1. В схеме присутствует и диод VD2. Когда будет достигнуто напряжение заряда, индикатор угасает.

В более современных системах имеется коммутатор. Благодаря ему отключается напряжение по окончании заряда. При покупке дешевого шуруповерта с ним в комплекте идет простой зарядник. Это объясняет, почему такие устройства ломаются очень часто. При покупке такого шуруповерта потребитель рискует остаться с новым, но нерабочим прибором. Однако зарядное устройство легко собрать своими руками. Главное - иметь схему.

Самодельный прибор может прослужить намного дольше покупного. Чтобы подобрать значение батареи дрели-шуруповерта, понадобится опытным путем настроить трансформатор и стабилизатор.

Аналоговые устройства с внешним блоком питания

Сама схема зарядного устройства довольно проста. В комплекте с таким прибором идет сетевой блок питания и зарядник. Не имеет смысла осматривать блока питания. Его схема отличается стандартным исполнением. Она включает диодный мост, трансформатор, выпрямитель и конденсаторный фильтр. Обычно на выходе имеется 18 В.

Управление осуществляется с помощью небольшой платы, которая имеет размеры спичечного коробка. Такие сборки не имеют теплоотводной системы. По этой причине такие устройства быстро выходят из строя. Поэтому пользователи часто интересуются, как зарядить аккумуляторную дрель-шуруповерт без зарядника.

Решить эту проблему можно довольно просто:

Одним из главных условий является наличие источника питания. При исправной работе «родного» блока можно создать простую схему управления. Если весь комплект вышел из строя, может быть использован блок питания от ноутбука. На выходе получаются нужные 18 В. Такой источник может обладать мощностью, которой хватит для любого аккумулятора.
Вторым условием служит умение собирать электросхемы. Детали обычно выпаиваются из старых бытовых приборов. Кроме того, большинство из них продается на радиорынке.

Блок управления должен иметь схему, как на фото:

На вход устанавливается стабилитрон 18 В. Схема, которой будет управляться зарядник, работает на транзисторе КТ817. Чтобы обеспечить усиление, устанавливается транзистор КТ818. При этом он оборудуется радиатором для отвода тепла. В зависимости от того, какой будет ток заряда, на нем может рассеиваться до 10 Вт. Необходимо, чтобы радиатор обладал требуемой площадью - от 30 до 40 кв. см.

Ненадежность китайских аккумуляторов объясняется экономией производителей «на спичках». Чтобы установить точный ток заряда, следует иметь подстроечник 1 Ком. На выходе устанавливается резистор 4,7 Ом. Он также должен обеспечивать достаточное рассеивание тепла. Выдаваемая мощность не превышает 5Вт.

Собранная схема довольно просто размещается в корпусе стандартной зарядки. Радиатор необязательно выносить. Главное - чтобы внутри корпуса была достаточная циркуляция воздуха. Блок питания от ноутбука при этом по-прежнему используется согласно своему предназначению.

Важно! Одним из главных минусов аналоговых зарядных устройств является длительный процесс заряда. В случае с бытовой аккумуляторной дрелью-шуруповертом это не страшно. На простые работы его хватает. Достаточно поставить его заряжаться в ночь перед работами. Простая китайская батарея в шуруповерте обычно держится от 3 до 5 часов работы.

Импульсные

Профессиональные шуруповерты предназначены для интенсивного использования. Поэтому простои при выполнении работ недопустимы. Стоит помнить, что каждый серьезный прибор имеет высокую цену. Поэтому ценовой вопрос следует опустить. Кроме того, в комплекте обычно имеется 2 батареи.

Импульсный блок питания дополняется «умной» схемой управления. Благодаря этому аккумулятор заряжается на все 100% всего за час. Такой же зарядник аналогового типа можно соорудить своими руками. Однако его габариты будут равны размерам самого шуруповерта.

Импульсные приборы хороши тем, что лишены многих недостатков. Они довольно компактны, обладают высокими токами заряда и оборудуются продуманной системой защиты. Имеется лишь одна проблема - схема таких устройств довольно сложна, что сказывается на стоимости прибора.

Однако даже такой аппарат можно соорудить своими силами. Экономия выходит примерно в 2 раза.

Стоит рассмотреть вариант для никель-кадмиевых батарей, которые оборудованы третьим сигнальным контактом. Собирается схема устройства на MAX713. Этот контроллер является довольно популярным. Выходное напряжение будет составлять 25 В. Ток при этом будет постоянным. Собрать подобный источник питания достаточно просто.

Зарядное устройство оборудовано несколькими функциями, делающими его интеллектуальным. После того как уровень напряжения будет проверен, необходимо запустить режим ускоренного разряда. Это позволит предотвратить эффект памяти. Заряд при этом осуществляется за полтора часа. Главной отличительной чертой схемы является возможность выбора типа аккумулятора и напряжения заряда.

При выходе фирменной зарядки профессионального прибора можно хорошо сэкономить на ремонте зарядного устройства для шуруповерта. Схема может быть собрана самостоятельно.

Блок питания для шуруповерта

Довольно часто владельцы дрелей-шуруповертов сталкиваются с ситуацией, когда сам прибор исправно работает, а блок аккумуляторов вышел из строя. Существует множество способов решения этой проблемы. Однако не каждый станет работать с токсичными деталями.

Чтобы продолжать работать с шуруповертом, следует подсоединить внешний блок питания. При наличии стандартного китайского прибора с батареями 14,4 В допускается использование автомобильного аккумулятора. Однако есть и другой вариант - найти трансформатор с выходным напряжением 15-17 В, чтобы собрать полноценный блок питания.

Необходимые детали при этом отличаются дешевизной. Прежде всего, понадобится термостат и диодный мост. Другие элементы конструкции выполняют сервисные функции - показывать входное и выходное напряжение. Стабилизатор приобретать не нужно. Это объясняется нетребовательностью электродвигателя шуруповерта.

Выводы

Как видно, сборка зарядного устройства для аккумуляторной дрели выполняется довольно просто. Главное - не решать сразу выбрасывать электроприбор. При полном выходе аккумуляторов из строя прибор можно переоборудовать под сетевой. Такая работа тоже имеет много тонкостей, с которыми следует познакомиться.

Чтобы соорудить собственную зарядку для шуруповерта, понадобится узнать схему такого устройства и характеристики основных деталей. Сам процесс сборки довольно прост. Главное - уметь работать с паяльником.

Даже при выходе из строя блока питания профессиональной модели шуруповерта его можно сделать сетевым. Если решено ремонтировать прибор самостоятельно, о цене деталей можно не беспокоиться - на радиорынке они стоят копейки. Знание таких особенностей ремонта аккумуляторных шуруповертов поможет выполнить работу самостоятельно.

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