Зарядное устройство (зарядка) для шуруповерта и его схемы
Шуруповерт — инструмент, который есть почти у каждого домашнего мастера. Как и другие электрические приборы, он требует подключения к сети либо аккумулирует заряд. Наиболее распространен последний вариант. Для подпитки съемного аккумулятора нужно зарядное устройство. Обычно оно есть в наборе. Однако, как и любое другое устройство, зарядка для шуруповерта не застрахована от поломки. Чтобы восстановить работоспособность инструмента, придется приобрести замену или сделать его самостоятельно.
- Виды
- Аналоговые со встроенным блоком питания
- Аналоговые зарядки с внешним блоком питания
- Импульсные
- Зарядка при неисправном аккумуляторе
- Модели с разным напряжением
- Зарядки на 12 В
- Зарядки на 14 В
- Зарядки на 18 В
Существует множество зарядок, подходящих для определенных марок и моделей инструментов. Все их можно разбить на основные виды.
Аналоговые со встроенным блоком питания
Аналоговые со встроенным блоком питания — довольно востребованы. Это объясняется невысокой стоимостью. Обычно не относятся к профессиональному оборудованию, быстро выходят из строя и «не хватают звезд с неба». Минимальная задача, которую, как правило, ставят их производители — получить постоянное напряжение и токовую нагрузку, необходимую для работы.
Устройства работают по принципу стабилизатора. Можно сделать самостоятельно, используя приведенную схему. Для работы нужно запомнить:
- Напряжение на выходе блока-зарядки — больше номинала батареи.
- Подходит любой тип аккумулятора.
- Можно использовать обычную монтажную плату.
- Такие стабилизаторы применяют компенсационный принцип: ненужная энергия, тепло отводится. Для его рассеивания можно взять, например, медный радиатор. Площадь — 20 см².
- Трансформатор на входе (Тр1) изменяет напряжение с 220 до 20 В. Его мощность определяется по току и напряжению на выходе.
- Ток выпрямляется диодным мостом (VD1).
- Можно позаимствовать решение производителей: сборку диодов Шоттки.
- После выпрямления ток — пульсирующий, что вредно. Для сглаживания нужен электролитический конденсатор (С1).
- В качестве стабилизатора идет КР142ЕН. Для 12 В ее индекс — 8Б.
- Управление — на основе транзистора (VT2) и резисторов (подстроечных).
- Автоматическое отключение после зарядки обычно не предусматривается. Придется самостоятельно определять необходимое время. Как вариант, можно использовать цепь, включающую диод (VD2), транзистор (VT1). После зарядки светодиод (HL1) тухнет. Есть и более серьезные варианты с коммутатором и электронным ключом, отключающиеся автоматически.
Если инструмент — бюджетный, схема его «родного» зарядника может быть проще. Неудивительно, что такие изделия быстро выходят из строя. Иногда без зарядки остается сравнительно новый шуруповерт. Используя рассмотренную выше схему, можно ответственно подойти к вопросу и устройство, скорее, прослужит дольше покупного. Подходящие трансформатор и стабилизатор определяются индивидуально для конкретного шуруповерта.
Аналоговые зарядки с внешним блоком питания
Аналоговые с внешним блоком, как видно из названия, состоят:
- из сетевого блока;
- зарядника.
Блок — обычный, включает:
- трансформатор;
- диодный мост;
- выпрямитель;
- конденсаторный фильтр.
В фабричных сборках обычно нет теплоотвода. Его роль может выполнять резистор повышенной мощности. Одна из типичных причин поломок — в тепловом режиме.
Чтобы исправить ситуацию, для начала нужно выяснить, работает ли источник питания. Если функционирует, его дополняют схемой управления, если нет — ищется другой. Вполне подойдет, например, от ноутбука. Он имеет 18 В на выходе, что вполне достаточно. Остальные детали обычно найти не составляет труда. Они очень мало стоят, можно позаимствовать из другой техники.
Схема блока управления представлена ниже. Используется транзистор KT817, для усиления — КТ818. Нужен радиатор. Примерная площадь — 30−40 см². Здесь будет рассеиваться до 10 Вт
Многие китайские производители пытаются экономить буквально на каждой мелочи. Этого нужно избегать, если нужно более или менее достойное качество. В самодельной схеме есть подстроечник на 1 кОм. Он нужен для точной установки тока. На выходе — резистор на 4,7 Ом. Он рассеивает тепло. Светодиод оповестит об окончании зарядки
Полученная плата управления — примерно со спичечный коробок. Она вполне уместится в заводской коробке. Радиатор для транзистора выносить наружу нет необходимости. Достаточно движения воздуха внутри корпуса
Импульсные
Аналоговые устройства долго заряжаются: в среднем — 3−5 часов. Хотя для бытовых целей это не страшно. Другое дело — профессиональная сфера, где «время — деньги». Стоит такая продукция — соответствующе, в наборе обычно два аккумулятора.
Профессионалы чаще используют импульсные зарядные устройства. Они обладают интеллектуальной схемой управления процессом. Время полной зарядки впечатляет: около одного часа. Конечно, можно сделать такой же быстрый аналоговый зарядник, но тогда впечатлять будут его вес и размеры.
Импульсные устройства компактны и безопасны. Высокие качества требуют продуманной, сложной схемы. Однако можно повторить и ее. Схема ниже подходит для работы с никель-кадмиевыми аккумуляторами с третьим сигнальным контактом.
Применяется известный контроллер MAX713. Входное напряжение —25 В. Источник питания — простой, поэтому его схемы здесь нет.
Полученное в итоге зарядное для шуруповерта «отличается умом и сообразительностью». Оно проверяет напряжение и включает режим ускоренного заряда. Аккумулятор готов примерно через 1−1,5 часа. Схема позволяет выбирать:
- напряжение заряда;
- тип батареи.
На ней указано значение резистора (R 19) для переключения режимов и положение перемычек. Используя предложенный рисунок, можно отремонтировать поломку. Дополнительным стимулом станет финансовый вопрос. Экономия как минимум в два раза.
Зарядка при неисправном аккумуляторе
Иногда бывает так, что сам шуруповерт работает, но сломался аккумулятор. Есть несколько вариантов решения проблемы:
- Покупка нового.
- Ремонт старого. Если это делать самостоятельно, потребуются специальные знания. К тому же не каждый захочет работать с вредными веществами.
- Подключение через блок питания. Например, если в наличии распространенный «китаец» на 14,4 В, подойдет автомобильный аккумулятор. Можно собрать свой из трансформатора на 15−17 В. Потребуются диодный мост (выпрямитель) и термостат для борьбы с перегревом. Остальные компоненты — только для контроля за напряжением на входе и выходе. Стабилизатор не нужен.
- «Родной» аккумулятор или его заменители вообще можно исключить из конструкции. Шуруповерт будет питаться от сети напрямую.
Модели с разным напряжением
Мало определиться с типом зарядника и маркой производителя, для приобретения нужно знать еще напряжение своего шуруповерта. Самые распространенные варианты — 12, 14 и 18 В.
Зарядки на 12 В
Цепь может состоять из транзисторов до 4,4 пФ. Это видно на схеме зарядного устройства для шуруповерта 12 вольт. Проводимость в цепи — 9 мк. Конденсаторы нужны, чтобы контролировать скачки тактовой частоты. Применяемые резисторы — обычно полевые. У зарядных устройств на тетродах есть дополнительный фазовый резистор. Он защищает от электромагнитных колебаний.
Зарядки на 12 В работают с сопротивлением до 30 Ом. Нередко их можно встретить на аккумуляторах на 10 мАч. Среди известных производителей чаще применяет Makita.
Зарядки на 14 В
На схеме видно, что для зарядок на 14 В нужно пять транзисторов. Другие особенности цепи:
- микросхема подходит только четырехканальная;
- конденсаторы — импульсные;
- для работы с аккумуляторами на 12 мАч нужны тетроды;
- два диода;
- проводимость — около 5 мк;
- средняя емкость резистора — не более 6,3 пФ.
Устройства, созданные по схеме, выдерживают ток до 3,3 А. Триггеры включаются в цепь редко. Исключением является продукция Bosch. У изделий Makita триггеры с успехом заменяются волновыми резисторами.
Зарядки на 18 В
Зарядное устройство для шуруповерта 18 вольт использует в схеме лишь транзисторы переходного типа. К другим особенностям изделий относятся:
- три конденсатора;
- тетрод и диодный мост;
- сеточный триггер;
- проводимость тока — около 5,4 мк, иногда для ее увеличения применяются хроматические резисторы.
Использование трансиверов повышенной проводимости является особенностью отечественной компании «Интерскол». Токовая нагрузка может доходить до 6 А. Makita часто использует в своих моделях дипольные транзисторы высокого качества.
Какой бы производитель шуруповерта ни был выбран, проблему с заменой зарядного устройства можно легко решить. Для этого достаточно хотя бы знать некоторые особенности своего инструмента.
Источник
Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт
Срок службы механической части аккумуляторного шуруповерта намного превышает период эксплуатации батареи и зарядного устройства. В случае с выходом из строя АКБ особой альтернативы нет. Аккумулятор подлежит замене, попытки восстановления далеко не всегда заканчиваются удачно и длительного эффекта не дают. Вышедшее из строя (или утерянное) зарядное устройство можно заменить самодельным блоком.
Принцип работы зарядного устройства
Зарядное устройство предназначено для пополнения энергией аккумуляторной батареи (или единичного элемента). Происходит это посредством пропускания постоянного (или импульсного однополярного) тока через АКБ. В гальваническом элементе (батарейке) химическая реакция, в результате которой возникает ЭДС, происходит самопроизвольно. В аккумуляторе эта реакция является возобновляемой и инициируется прохождением тока. Электрическая энергия превращается в химическую, а затем снова в электрическую.
Чтобы заставить процесс протекать, ток должен идти по направлению из источника к аккумулятору. Для этого выходное напряжение источника должно превышать напряжение на заряжаемом элементе, а ток заряда должен ограничиваться:
- на уровне 0,1-0,2С (номинальной емкости аккумулятора) – самый благоприятный режим для АКБ, но занимает много времени;
- в пределах от 0,2С до 0,35С – заряд происходит примерно в два раза быстрее, режим считается приемлемым;
- заряд током около 1С позволяет очень быстро пополнить запас энергии, но плохо влияет на срок службы АКБ – элемент может перегреться или выйти из строя даже в процессе зарядки.
Для NiCd и NiMH аккумуляторов в профессиональных зарядных устройствах применяется реверсивный режим – длительный импульс заряда чередуется с коротким импульсом разряда. Так снимается вредный «эффект памяти», снижающий фактическую емкость АКБ.
Кроме формирования постоянного тока и потребного напряжения, зарядное устройство должно позволять контролировать эти параметры с помощью встроенных вольтметра и амперметра, и иметь возможность их регулировки. Еще лучше поддерживать эти характеристики автоматически, формируя наиболее благоприятный режим заряда аккумулятора.
Виды электрических схем ЗУ
Сделать зарядное устройство для шуруповерта можно самостоятельно. Для этого понадобится схема, набор электронных компонентов, паяльник с расходными материалами и определенные навыки и квалификация.
Перед выбором схемы надо учесть несколько моментов:
- импульсное зарядное устройство легче, компактнее, у него выше КПД, но оно сложнее в сборке и наладке;
- если режим зарядки и контроль ее завершения будет поддерживаться автоматически, то для NiCd, NiMH и Li-ion аккумуляторов алгоритм будет различаться – для первых двух типов зарядка производится стабилизированным током, литий-ионный заряжается по двухступенчатой (в некоторых случаях – трехступенчатой) схеме.
Номинальный ток ЗУ определяется мощностью элементов силовой цепи (трансформаторов, диодов, транзисторов), и их надо подбирать в соответствии с необходимостью.
На 12 вольт
Схема простого зарядного устройства на 12 вольт, в котором параметры зарядки надо поддерживать вручную, не требует высокой квалификации для сборки и не нуждается в наладке.
Ток устанавливается потенциометром, параметры контролируются по амперметру и вольтметру. Трансформатор можно подобрать готовый, с напряжением на вторичной обмотке 12-15 вольт – например, ТПП-48 или ТПП-201-208. Параметры других элементов, от которых не зависит максимальный ток, указаны на схеме. Остальные выбираются в зависимости от потребного выходного тока.
Элемент | Требуемый ток | Тип |
---|---|---|
VD1-VD4 | До 1 А | 1N4001 (1N400X) |
1А и выше | 1N5400 (1N540X) | |
VT1 | До 1 А | КТ815 |
1А и выше | КТ829 |
По мере снижения зарядного тока его надо подстраивать до выбранного значения. Если производится зарядка током до 0,2С, процесс может занять до 16 часов, поэтому ручное поддержание параметров крайне неудобно.
Зарядные устройства с автоматическим поддержанием параметров и алгоритмами, соответствующими типу аккумулятора, часто строят на микроконтроллерах. Схемы и прошивки можно найти в сети.
Также зарядные устройства строят на специализированных микросхемах. В качестве примера приведена схема зарядного устройства на MAX713 для никель-кадмиевых аккумуляторов. Очевидно, что схема достаточно сложна, но она универсальна (для различных напряжений), имеет режим тренировочного цикла и обеспечивает оптимальный режим зарядки, а также своевременное ее завершение. Это приводит к увеличению срока службы батарей.
На 18 вольт
Принципиально схемы зарядных устройств для шуруповертов на 18 вольт не отличаются от 12-вольтовых. В большинстве случаев они приводятся к нужному номиналу настройкой параметров или (как в приведенной выше импульсной схеме) переустановкой перемычек. В схеме простого зарядного устройства достаточно применить трансформатор с большим выходным напряжением. Так, ТПП-209 имеет обмотку с напряжением 20 вольт. При его использовании можно заряжать 18-вольтовые аккумуляторы.
Основы по самостоятельному изготовлению
Независимо от предпочитаемого зарядного устройства, электронные компоненты надо расположить на плате и соединить согласно схеме. Самый простой способ – применить кусочек макетной платы (беспаечную применять категорически не рекомендуется – она не сможет обеспечить надежный контакт в течение длительного времени).
Важно! В зарядном устройстве циркулируют достаточно большие токи. Все соединения (особенно в силовых цепях) должны выполняться только пайкой. Скрутки недопустимы, они приведут к локальному перегреву или даже возгоранию. Разъемные соединения также надо минимизировать.
Единственный минус макетной платы – низкая эстетическая составляющая. Если это не устраивает будущего владельца, можно изготовить печатную плату в домашних условиях. Неплохие результаты дает метод ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Ее суть в том, что рисунок платы распечатывается на лазерном принтере на специальной (или просто глянцевой журнальной) бумаге.
Потом рисунок переводится с помощью утюга на медное покрытие заготовки из фольгированного материала и травится.
Более сложный способ – с фоторезистом (жидким или пленочным). Для его реализации потребуется ультрафиолетовая лампа. Зато возможности этого метода намного выше.
Вытравить плату можно в классическом растворе хлорного железа. Более доступна и удобна другая смесь:
- 100 мл аптечной перекиси водорода;
- 30 грамм порошка лимонной кислоты;
- 2-3 чайные ложки поваренной соли.
После травления любым способом плата промывается в большом количестве проточной воды, покрытие рисунка смывается растворителем. Плата сушится, в ней сверлятся отверстия, и после облуживания она готова к монтажу.
Рисунок платы можно разработать в бесплатной программе. Например, легко осваивается Sprint LayOut. При достижении определенной квалификации можно освоить более сложные программы для разработки печатных плат, но их придется приобрести или воспользоваться бесплатными версиями с урезанными возможностями (их достаточно, чтобы закрыть 90% потребностей домашнего мастера). При разработке платы надо предусматривать возможность установки мощных транзисторов и диодов на радиаторы. Для этого должно быть предусмотрено место на плате, либо элементы располагают на краю – чтобы привинтить их на внешние теплоотводы.
Рекомендуем к просмотру: Зарядное для шуруповерта из того, что было в доме.
Если схема позволяет крепить силовые элементы непосредственно на радиатор, то транзисторы или диоды надо сажать на теплопроводящую пасту. Если не позволяет – через изолирующие слюдяные или упругие прокладки. По окончании сборки надо изготовить корпус для устройства или сделать его самостоятельно. На передней панели располагают органы управления и индикации. Для подключения аккумуляторов можно смонтировать посадочное место с контактами от вышедшего из строя ЗУ.
Устройство для зарядки аккумуляторов шуруповерта несложно собрать самостоятельно. Схему (и, соответственно, уровень автоматизации) надо выбирать под собственную квалификацию.
Источник
Как правильно заряжать аккумуляторы в шуруповерте
Аккумулятор — это обязательный атрибут любого шуруповерта. Его наличие обеспечивает инструменту автономность. Это позволяет использовать прибор в тех местах, где нет электрической сети. Аккумуляторные приборы по производительности не уступают сетевым аналогам, которые питаются от сети 220 В. За счет автономности нет никаких проводов, которые всегда путаются или ограничивают движение. А зная, как зарядить шуруповерт по всем правилам, можно пользоваться инструментом долгое время.
Общие правила зарядки аккумуляторов шуруповертов
Существует несколько разновидностей батарей и для каждой из них предусмотрены собственные правила зарядки. Тем не менее есть общий перечень рекомендаций и их тоже необходимо неукоснительно соблюдать.
Во-первых, использовать только штатные зарядные устройства (ЗУ), идущие в комплекте к шуруповерту. Во-вторых, процесс крайне не рекомендуется проводить в помещении при температуре более 40 °C, а также под прямыми солнечными лучами. Аккумулятор во время зарядки нагревается.
Как понять, что шуруповерт зарядился? Нужно внимательно следить за индикатором на ЗУ — поступит соответствующее оповещение и процесс можно завершать. Это есть у многих китайских моделей (Deko). Затем нужно немного подождать, чтобы батарея остыла и только потом она готова к использованию.
Важно! Для правильной зарядки аккумулятора необходимо для начала его правильно разрядить. Чем большее количество энергии отдаст батарея, тем больше она примет во время зарядки.
Также стоит учитывать следующие моменты:
- Новую батарею перед использованием необходимо полностью разрядить, после чего обязательно зарядить на 100 %.
- Температура при зарядном процессе должна варьироваться между +10 и +40 градусов.
- Отключать зарядное устройство нужно сразу же после зарядки аккумулятора.
- В случае, когда шуруповерт долгое время не находит применения, необходимо каждый месяц проводить зарядку в профилактических целях.
Так же не стоит вставлять заряженную батарею сразу в инструмент, если он не будет использоваться. Лучше отложить элемент питания в кейс. При соблюдении всех этих правил аккумулятор будет служить долгое время.
Как заряжаются источники питания разного типа
Процедура, как нужно правильно заряжать аккумулятор шуруповерта таит в себе ряд особенностей, в зависимости от конкретного устройства. Во многом все зависит от качеств материалов, из которых сделана та или иная батарея. При этом используются как обычные, так и импульсные ЗУ. Если первые применяются чаще всего в бытовых целях, то вторые подходят сугубо профессиональным электроинструментам.
Литий-ионный аккумулятор — Li-ion
Эти разновидности пользуются просто огромной популярностью в силу того, что прихотливы в наименьшей степени. У таких аккумуляторов ничтожный «эффект памяти» (его можно считать отсутствующим), а процесс зарядки не занимает много времени. У литий-ионных источников питания рабочие показатели емкости сохраняются на долгий период времени.
На батареи отрицательно влияет перезаряд, глубокий разряд, а также превышение температуры выше +40 °C. С целью защиты от этих факторов предусмотрены специальные контроллеры. В полной зарядке и разрядке они не нуждаются.
Никель-кадмиевая батарея — Ni-Cd
Еще одна популярная вариация со своими достоинствами — батареи имеют компактные габариты и небольшую стоимость наряду с высокой емкостью. Способны выдерживать несколько тысяч циклов перезарядки, исходя из качества используемых материалов и условий эксплуатации.
Обратите внимание! Аккумулятор Ni-Cd обладает сильным «эффектом памяти», что считается его главным недостатком. Это стоит учесть до того как заряжать шуруповерт Макита, Вихрь, Интерскол, Метабо, Bosch PSR.
Если литий-ионную батарею можно выключать, не дожидаясь зарядки до конца, то в случае с никель-кадмиевыми аналогами необходимо выполнять процесс до самого завершения. В противном случае емкость начнет снижаться и через некоторое время такого режима, батарея может выйти из строя, причем за небольшой срок.
Это обусловлено протекающими химическими процессами. Иными словами, если батарею поставить на зарядку, когда она не до конца разряжена, то отдать она сможет столько энергии, сколько получит при заряде. То есть разряжать аккумулятор следует полностью. Другой минус кроется в токсичности кадмия, а потому большая часть производителей отказалась от такой технологии.
Никель-металлогидридный аналог — Ni-MH
Это усовершенствованный вариант никель-кадмиевого аккумулятора. «Эффект памяти» тоже присутствует, но уже заметно снижен. Однако почти в 2 раза возрос саморазряд. Глубокий разряд батареи очень для нее губителен, а численность циклов заряда-разряда уменьшилась.
Хранить такие батареи нужно с полным зарядом. Если шуруповерт не планируется использовать 30 и более дней, то желательно восстановить емкость. При этом новый аккумулятор доложен пройти как минимум от 4 до 5 циклов полной зарядки/разрядки.
Продолжительность зарядки аккумуляторной батареи
Сколько заряжать аккумулятор шуруповерта? На то, чтобы полностью зарядить АКБ потребуется от 30 минут до 78 часов, в зависимости от показателей емкости. Более точные данные производители оборудования указывают в инструкции по эксплуатации. Рекомендуется придерживаться именно этих рекомендаций, и не обращать внимания на советы знакомых «мастеров».
При этом большинство зарядных устройств снабжены специальными индикаторами, которые наглядно демонстрируют протекание процесса. Когда аккумулятор зарядится, его нужно снять с зарядного устройства во избежание повреждений.
Правильная зарядка новых источников питания
В отношении никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов основополагающим фактором является начальный цикл зарядки, что позволяет впоследствии использовать всю имеющуюся емкость.
Обратите внимание! Особых правил зарядки литий-ионных аккумуляторов, будь то, сколько заряжается шуруповерт или другие моменты, нет, поскольку у них отсутствует «эффект памяти».
При этом ко всем никелевым аккумуляторам в обязательном порядке показан тренировочный цикл. Производители в свою очередь рекомендуют проводить его как минимум 3 раза. Что очень важно — сначала батарея должна полностью разрядиться, после чего зарядиться также на 100 %. Аккумуляторы Ni-MH должны проходить не менее 4 или 5 циклов полной разрядки и зарядки. Впоследствии батареи уже можно заряжать по мере необходимости, не дожидаясь их полной разрядки.
Что касается новых литиевых батарей, то их достаточно полностью зарядить, после чего восполнять заряд по мере его утраты. Однако тренировочный цикл будет полезен и для таких аккумуляторов, что не критично.
Тренировочный цикл
К сожалению, ни одна производственная компания (даже всемирно известная Bosch или Бош) не описывает, как проводить такую процедуру. А ведь это важно, поскольку от этого зависит техническое состояние батареи и в частности это оказывает сильное влияние на емкость.
Собственно сам тренировочный цикл нужно выполнять следующим образом:
- Разрядить аккумулятор током равным 10 % от его емкости или дать инструменту поработать без нагрузки, чередуя работу с перерывами по 3 минуты.
- Выполнить зарядку, пока не отключится зарядное устройство.
- Подождать от 20 до 30 минут.
- Повторно поставить аккумулятор и снова до отключения ЗУ.
- Еще раз выждать паузу (20-30 минут).
- В третий раз подключить батарею и дождаться отключения ЗУ.
- Выждать около получаса, чтобы стабилизировалось напряжение.
- Теперь разрядить, как это описано в 1 пункте.
- Повторить весь этот цикл не меньше 3 раз (пункты с 1 по 8).
Тренировочный цикл необходимо выполнять раз в полгода, однако все же рекомендуется делать это каждые три месяца. В этом случае емкость аккумуляторов не будет понижаться.
Воздействие внешних факторов на АКБ
В комплекте к каждому шуруповерту обязательно приложена инструкция, как следует заряжать аккумулятор. В особенности это относится к дорогим моделям. При этом процесс можно выполнять как в помещении, так и в уличных условиях.
Дополнительная информация. Зарядка никель-кадмиевых источников питания с показателями емкости 1,2 А·ч займет примерно 7 часов.
Перед тем, как поставить шуруповерт на зарядку стоит учитывать ряд важных нюансов. Необходимо избегать прямого контакта электроинструмента или его батареи с влагой в любом виде — дождь, снег, высокий уровень влажности. Это неизбежно приводит к нарушению электропроводимости, включая развитие ржавчины.
Воздействие прямых лучей солнца тоже губительно сказывается на состоянии, как аккумулятора, так и всего инструмента. Особенно это относится к периоду летней эксплуатации, когда температура воздуха поднимается до +40, а то и больше. Результат — перегрев прибора, нарушение электрического контакта. Данный процесс сразу не заметить и симптомы станут проявляться с течением времени.
Разновидности зарядных устройств
Для шуруповертов предусмотрено 2 типа зарядных устройств:
- обычные;
- импульсные.
Полная зарядка АКБ при помощи обычных устройств занимает в среднем от 33 до 7 часов. Обычно они предназначены для тех электроинструментов, которые используются преимущественно в бытовых целях. Следовательно, нет необходимости часто заряжать батареи.
Процесс зарядки импульсными устройствами занимает не более 60 минут. Обычно такие модели предназначены для мощных приборов, которые используются на регулярной основе в течение длительного промежутка времени. В этом случае необходима быстрая подзарядка сменных источников питания.
Ко всему прочему стоит учесть, подходит ли зарядное устройство к электрической сети. Все сведения указаны в инструкции или их можно узнать у продавцов. В противном случае придется покупать еще трансформатор либо адаптер (когда напряжении сети превышает показатели ЗУ) в целях компенсации дисбаланса. Иначе не избежать короткого замыкания либо само устройство выйдет из строя.
Нетрадиционные способы зарядки аккумуляторов
В некоторых случаях, когда зарядное устройство недоступно к использованию (сломалось, потерялось и т. д.), можно воспользоваться сторонними устройствами:
- ЗУ для автомобильной АКБ;
- универсальная зарядка;
- внешний источник электроэнергии.
Дополнительная информация. Использование ЗУ для аккумулятора автомобиля допустимо использовать в силу того, что выходящее напряжение не превышает 16,5 Вольт, тогда как для АКБ шуруповерта нужно 18 В. Следовательно испортить батарею невозможно.
Необходимо учесть параметры самой батареи при подборе альтернативного ЗУ. Нужно, чтобы совпадали и емкость, и вольтаж. Иначе аккумулятор испортится либо придет в негодность.
Автомобильная зарядка
Рекомендуется использовать устройство, где можно регулировать показатели напряжения и тока. Главное не допустить перезаряда. Нужно правильно выставить значение — параметры тока должны составить 5-10 % от емкости батареи.
Самодельное устройство
Для зарядки аккумулятора шуруповерта подойдет и устройство, сделанное своими руками. Его можно создать из блока питания родного ЗУ или ноутбука (к примеру), главное чтобы были те же параметры. Само изделие включает следующие элементы:
- транзисторы;
- плавкий предохранитель;
- конденсаторный фильтр;
- электромагнитное реле;
- светодиоды (для индикации и выпрямителя);
- микросхемы (HCF4060BE, CD4060);
- стабилитрон 12 В.
Защитить от перегрева поможет термопара, а для охлаждения платы рационально использовать компактный радиатор.
Помощь USB-разъема
Поскольку литий-ионные аккумуляторы используются в большинстве случаев, то их можно зарядить через USB. Только необходима схема защиты и контроля АКБ. Ток не должен превышать 1 А, в противном случае плата начнет перегреваться. Яркий пример такого устройства — это USB блок, который оснащается предохранителем.
Внешний источник
Примером такого выбора является старый аккумулятор, который будет использоваться как power bank. Главное, чтобы он был в работоспособном состоянии и с идентичными параметрами. Однако для реализации идеи нужно обладать знаниями электротехники, поскольку нужно создать цепь из переходников-крокодильчиков. Также понадобиться предохранитель (10А) и провода с большим сечением.
Как зарядить американский шуруповерт с батареей 20 Вольт
Первая зарядка после приобретения шуруповерта имеет первостепенное значение. От этого зависит, будет использоваться вся емкость аккумулятора или нет.
Дополнительная информация. У каждой американской разновидности АКБ свои особенностями, которые не стоит скидывать со счетов.
- Литий-ионные батареи допустимо заряжать до любого уровня заряда, в силу отсутствия «эффекта памяти».
- Никель-кадмиевый тип требует сложной процедуры первой зарядки — необходимо как минимум 3 раза подзаряжать источник питания.
- Никель-металлогидридные аккумуляторы для начала нужно полностью разрядить и только потом заряжать на 100 %. При этом нужно обязательно сделать 4-5 циклов.
В число моделей входят бренды Dewalt, Деккер.
Нужно ли заряжать аккумулятор перед длительным хранением
Прежде всего, все зависит от конкретного типа источника питания. У одних нужно оставить какой-то уровень заряда, другие же хранятся исключительно разряженными.
В каком состоянии нужно хранить батарею
Общие для всех аккумуляторов рекомендации — прохладные условия (температура от +10 до +15 °C). При этом важно отметить, что разные типы аккумуляторов необходимо хранит с различным уровнем заряда.
Эти батареи нужно хранить в разряженном состоянии — уровень ближе к 10-20 %. Это объясняется саморазрядом, а также «эффектом памяти». Глубокий разряд вреден в меньшей степени. Когда аккумулятор уже разряжен ток саморазряда очень малый.
Перед использованием батарею нужно до конца разрядить, потом полностью зарядить на 100 %.
Никель-металлогидридные аккумуляторы нужно оставлять с полным зарядом. Глубокий разряд для них настолько губителен, что впоследствии утраченную емкость вернуть не получится. Во избежание этого необходимо каждые три месяца полностью разряжать, а портом заряжать батарею.
Li-ion и Li-pol
Эти аналоги нужно хранить наполовину разряженными (40–50 %). И чем ниже температура в помещении, тем ниже ток саморазряда. В противном случае отключится защитная схема.
Чтобы батарея шуруповерта служила долгое время, необходимо грамотно подходить не только к процессу ее зарядки, но и хранения. Также соблюдать правила эксплуатации. При использовании сторонних приборов вместо штатных зарядных устройств, вся ответственность возлагается именно на владельца электроинструмента.
Источник
Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт
Срок службы механической части аккумуляторного шуруповерта намного превышает период эксплуатации батареи и зарядного устройства. В случае с выходом из строя АКБ особой альтернативы нет. Аккумулятор подлежит замене, попытки восстановления далеко не всегда заканчиваются удачно и длительного эффекта не дают. Вышедшее из строя (или утерянное) зарядное устройство можно заменить самодельным блоком.
Принцип работы зарядного устройства
Зарядное устройство предназначено для пополнения энергией аккумуляторной батареи (или единичного элемента). Происходит это посредством пропускания постоянного (или импульсного однополярного) тока через АКБ. В гальваническом элементе (батарейке) химическая реакция, в результате которой возникает ЭДС, происходит самопроизвольно. В аккумуляторе эта реакция является возобновляемой и инициируется прохождением тока. Электрическая энергия превращается в химическую, а затем снова в электрическую.
Чтобы заставить процесс протекать, ток должен идти по направлению из источника к аккумулятору. Для этого выходное напряжение источника должно превышать напряжение на заряжаемом элементе, а ток заряда должен ограничиваться:
- на уровне 0,1-0,2С (номинальной емкости аккумулятора) – самый благоприятный режим для АКБ, но занимает много времени;
- в пределах от 0,2С до 0,35С – заряд происходит примерно в два раза быстрее, режим считается приемлемым;
- заряд током около 1С позволяет очень быстро пополнить запас энергии, но плохо влияет на срок службы АКБ – элемент может перегреться или выйти из строя даже в процессе зарядки.
Для NiCd и NiMH аккумуляторов в профессиональных зарядных устройствах применяется реверсивный режим – длительный импульс заряда чередуется с коротким импульсом разряда. Так снимается вредный «эффект памяти», снижающий фактическую емкость АКБ.
Кроме формирования постоянного тока и потребного напряжения, зарядное устройство должно позволять контролировать эти параметры с помощью встроенных вольтметра и амперметра, и иметь возможность их регулировки. Еще лучше поддерживать эти характеристики автоматически, формируя наиболее благоприятный режим заряда аккумулятора.
Виды электрических схем ЗУ
Сделать зарядное устройство для шуруповерта можно самостоятельно. Для этого понадобится схема, набор электронных компонентов, паяльник с расходными материалами и определенные навыки и квалификация.
Перед выбором схемы надо учесть несколько моментов:
- импульсное зарядное устройство легче, компактнее, у него выше КПД, но оно сложнее в сборке и наладке;
- если режим зарядки и контроль ее завершения будет поддерживаться автоматически, то для NiCd, NiMH и Li-ion аккумуляторов алгоритм будет различаться – для первых двух типов зарядка производится стабилизированным током, литий-ионный заряжается по двухступенчатой (в некоторых случаях – трехступенчатой) схеме.
Номинальный ток ЗУ определяется мощностью элементов силовой цепи (трансформаторов, диодов, транзисторов), и их надо подбирать в соответствии с необходимостью.
На 12 вольт
Схема простого зарядного устройства на 12 вольт, в котором параметры зарядки надо поддерживать вручную, не требует высокой квалификации для сборки и не нуждается в наладке.
Ток устанавливается потенциометром, параметры контролируются по амперметру и вольтметру. Трансформатор можно подобрать готовый, с напряжением на вторичной обмотке 12-15 вольт – например, ТПП-48 или ТПП-201-208. Параметры других элементов, от которых не зависит максимальный ток, указаны на схеме. Остальные выбираются в зависимости от потребного выходного тока.
Элемент | Требуемый ток | Тип |
---|---|---|
VD1-VD4 | До 1 А | 1N4001 (1N400X) |
1А и выше | 1N5400 (1N540X) | |
VT1 | До 1 А | КТ815 |
1А и выше | КТ829 |
По мере снижения зарядного тока его надо подстраивать до выбранного значения. Если производится зарядка током до 0,2С, процесс может занять до 16 часов, поэтому ручное поддержание параметров крайне неудобно.
Зарядные устройства с автоматическим поддержанием параметров и алгоритмами, соответствующими типу аккумулятора, часто строят на микроконтроллерах. Схемы и прошивки можно найти в сети.
Также зарядные устройства строят на специализированных микросхемах. В качестве примера приведена схема зарядного устройства на MAX713 для никель-кадмиевых аккумуляторов. Очевидно, что схема достаточно сложна, но она универсальна (для различных напряжений), имеет режим тренировочного цикла и обеспечивает оптимальный режим зарядки, а также своевременное ее завершение. Это приводит к увеличению срока службы батарей.
На 18 вольт
Принципиально схемы зарядных устройств для шуруповертов на 18 вольт не отличаются от 12-вольтовых. В большинстве случаев они приводятся к нужному номиналу настройкой параметров или (как в приведенной выше импульсной схеме) переустановкой перемычек. В схеме простого зарядного устройства достаточно применить трансформатор с большим выходным напряжением. Так, ТПП-209 имеет обмотку с напряжением 20 вольт. При его использовании можно заряжать 18-вольтовые аккумуляторы.
Основы по самостоятельному изготовлению
Независимо от предпочитаемого зарядного устройства, электронные компоненты надо расположить на плате и соединить согласно схеме. Самый простой способ – применить кусочек макетной платы (беспаечную применять категорически не рекомендуется – она не сможет обеспечить надежный контакт в течение длительного времени).
Важно! В зарядном устройстве циркулируют достаточно большие токи. Все соединения (особенно в силовых цепях) должны выполняться только пайкой. Скрутки недопустимы, они приведут к локальному перегреву или даже возгоранию. Разъемные соединения также надо минимизировать.
Единственный минус макетной платы – низкая эстетическая составляющая. Если это не устраивает будущего владельца, можно изготовить печатную плату в домашних условиях. Неплохие результаты дает метод ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Ее суть в том, что рисунок платы распечатывается на лазерном принтере на специальной (или просто глянцевой журнальной) бумаге.
Потом рисунок переводится с помощью утюга на медное покрытие заготовки из фольгированного материала и травится.
Более сложный способ – с фоторезистом (жидким или пленочным). Для его реализации потребуется ультрафиолетовая лампа. Зато возможности этого метода намного выше.
Вытравить плату можно в классическом растворе хлорного железа. Более доступна и удобна другая смесь:
- 100 мл аптечной перекиси водорода;
- 30 грамм порошка лимонной кислоты;
- 2-3 чайные ложки поваренной соли.
После травления любым способом плата промывается в большом количестве проточной воды, покрытие рисунка смывается растворителем. Плата сушится, в ней сверлятся отверстия, и после облуживания она готова к монтажу.
Рисунок платы можно разработать в бесплатной программе. Например, легко осваивается Sprint LayOut. При достижении определенной квалификации можно освоить более сложные программы для разработки печатных плат, но их придется приобрести или воспользоваться бесплатными версиями с урезанными возможностями (их достаточно, чтобы закрыть 90% потребностей домашнего мастера). При разработке платы надо предусматривать возможность установки мощных транзисторов и диодов на радиаторы. Для этого должно быть предусмотрено место на плате, либо элементы располагают на краю – чтобы привинтить их на внешние теплоотводы.
Рекомендуем к просмотру: Зарядное для шуруповерта из того, что было в доме.
Если схема позволяет крепить силовые элементы непосредственно на радиатор, то транзисторы или диоды надо сажать на теплопроводящую пасту. Если не позволяет – через изолирующие слюдяные или упругие прокладки. По окончании сборки надо изготовить корпус для устройства или сделать его самостоятельно. На передней панели располагают органы управления и индикации. Для подключения аккумуляторов можно смонтировать посадочное место с контактами от вышедшего из строя ЗУ.
Устройство для зарядки аккумуляторов шуруповерта несложно собрать самостоятельно. Схему (и, соответственно, уровень автоматизации) надо выбирать под собственную квалификацию.
Источник