Напряжение зарядного устройства шуруповерта

Принцип работы

Зарядное устройство не стоит воспринимать как простой кабель, позволяющий запитать аккумулятор от электрической розетки – этот прибор всегда несколько сложнее. В зависимости от точного набора функций конкретного экземпляра, устроен он может быть по-разному, однако, в целом методы достижения цели всегда примерно одинаковы. Поскольку зарядить аккумулятор шуруповерта от розетки 220 В напрямую нельзя, ключевой деталью любого зарядного устройства является понижающий трансформатор, обеспечивающий значительное снижение вольтажа. Сам он, как правило, не опускает вольтаж вплоть до нужного значения – ток приобретает необходимые характеристики уже потом, проходя сквозь диодные мосты и микросхемы.

Чтобы вся начинка зарядного устройства, не говоря уж об аккумуляторе или шуруповерте в целом, не сгорела от слишком высокого напряжения в сети электропитания, в самом начале схемы устанавливается предохранитель. Ограничение заряда обычно достигается одним из двух наиболее распространенных способов – либо микроконтроллер замеряет силу тока в аккумуляторе, либо время зарядки ограничено таймером.

Первый вариант хорош в случае с литий-ионными батареями, поскольку заряжать их можно в любой момент, а значит, точное время зарядки определить невозможно. При этом чрезмерная зарядка грозит взрывом, потому очень важно, чтобы микроконтроллер был в состоянии определить уровень заряда и вовремя отключить подачу электричества. Таймер хорош для подзарядки разных видов никелевых аккумуляторов – они не боятся чрезмерной зарядки, к тому же перед процедурой должны быть разряжены полностью, потому время заряжания всегда примерно одинаковое.

Ради повышенного удобства эксплуатации некоторые дорогие модели зарядных устройств комплектуют еще и индикаторами, которые обычно представляют собой обыкновенные светодиоды. Нередко они выполняют разные функции – один может демонстрировать факт включения устройства в сеть, другой показывает, что ток не потерялся нигде в микросхемах и поступает в аккумулятор, третьи и вовсе могут указывать примерный уровень заряда, подсвечивая лишь определенную часть косильной лески, в которую они выстроены.

Что нужно для переделки

Для переделки шуруповерта необходимо кратко ознакомиться с электрической схемой инструмента. Инструмент приводится в движение электродвигателем. В зависимости от мощности и класса инструмента напряжение может быть 12, 14, 18 вольт. Электродвигатель получает питание от батареи аккумуляторов соответствующего напряжения.

Двигатель передает крутящий момент на патрон через механический редуктор. Обороты двигателя изменяются как шестеренчатой системой редуктора, так и при помощи реверсивного электронного регулятора оборотов, совмещенного с кнопкой включения.

  • Аккумуляторная батарея.
  • Регулятор оборотов.
  • Кнопка включения.
  • Электродвигатель.
  • Редуктор.
  • Патрон.

Основная сложность переделки шуруповерта на работу от сети 220 вольт заключается в том, что ему требуется большая мощность. Никель-кадмиевые или литиевые аккумуляторы выдают ее без проблем. Но требуемую мощность выдать сможет не каждый блок питания.

Как подключить шуруповерт напрямую зарядку от ноутбука

Этот метод потребует от вас минимум технических знаний. Если возникла потребность переделать шуруповёрт в сетевой, вам сможет помочь ненужная зарядка от ноутбука, так как она имеет схожие характеристики и без труда найдётся в любом доме. Сперва необходимо посмотреть, какое выходное напряжение у зарядки. Подойдут зарядные устройства на 12–19В.

Важно проверить напряжение и ток зарядного устройства

Потребуется доработать аккумуляторный блок, для этого нужно его разобрать и достать оттуда вышедшие из строя аккумуляторные батареи.

  • Взять зарядку от ноутбука.
  • Отрезать разъём и зачистить провода от изоляции.
  • Взять оголённые провода и припаять их. Если нет такой возможности, примотать их изолентой.
  • Сделать в корпусе отверстие для провода и собрать конструкцию.

Структурная схема шуруповерта

Шуруповерты различных производителей построены на разной элементной базе, но структурная электрическая схема у всех примерно одинакова. Электроинструмент состоит из:

  • съемного аккумулятора;
  • платы управления;
  • куркового выключателя, совмещенного с регулятором оборотов;
  • переключателя диапазонов регулирования частоты (может отсутствовать);
  • электрического двигателя (коллекторного или бесщеточного).

При изготовлении своими руками источника питания для шуруповерта надо обращать внимание на два параметра:

  • напряжение;
  • номинальный выходной ток.

С напряжением все просто – новый источник питания должен иметь выходное напряжение, равное номинальному напряжению питания электроинструмента. Понижение ведет к потере крутящего момента, повышение – к снижению ресурса. Работа платы управления при пониженном напряжении не гарантируется, при повышенном – вероятен выход ее из строя.

Необходимый рабочий ток определить сложнее. Производители электроинструмента крайне редко указывают потребляемый ток. Немногим чаще указывают мощность в ваттах. Но на шильдиках шуруповертов можно найти следующие данные:

  • рабочее напряжение (в вольтах);
  • частота вращения (в оборотах в минуту);
  • вращаюший момент (в ньютонах на метр).

Эти данные выглядят достаточными для расчета рабочего тока.

Шильдик с электрическим характеристиками шуруповерта DEKO DKCD20FU.

На самом деле не все так радужно. Если задаться данными с реального шуруповерта и попытаться рассчитать номинальный ток, то получится абсурдный результат.

Сначала рассчитывается выходная мощность по формуле:

  • P – мощность, кВт;
  • T – вращающий момент, Н/м;
  • RPM – частота вращения, об/мин;
  • 9550 – коэффициент, объединяющий перевод из одних единиц в другие.
READ  Мотокультиватор Крот Замена Двигателя

Эту развиваемую мощность надо разделить на КПД (примерно равный 0,8), в итоге потребляемая мощность равна около 7 кВт. При напряжении 20 вольт аккумуляторы должны отдавать ток 350 А. При емкости 2 Ач батарея разрядится за 20 секунд (если даже теоретически АКБ обеспечит такой ток). Это и есть обещанный абсурд. Причиной этого могут быть лукавые декларации по оборотам или крутящему моменту. Возможно, наибольший крутящий момент выдается только при определенной частоте вращения, но даже если ее знать, то практического смысла будет мало. Ведь шуруповерт работает на разных частотах.

Поэтому ориентироваться нужно на следующие цифры, полученные экспериментальным путем:

  • холостой ход – 1.2 ампера;
  • средняя нагрузка – 4.6 А;
  • максимальная нагрузка – 8.11 А;
  • броски тока при полном торможении – до 30 А.

Уточнить эти цифры для конкретного шуруповерта можно, замерив реальный потребляемый ток на разных режимах, собрав для этого несложную схему и погоняв электроинструмент на различных нагрузках.

Схема измерения тока потребления.

А можно не уточнять, а ориентироваться на цифры, указанные выше. Блок питания понадобится на наибольший ток 10 А (но никак не меньше 5.6), желательно с защитой от сверхтока.

Зарядка для шуруповерта своими руками

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

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

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

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

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

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.

Существует множество зарядок, подходящих для определенных марок и моделей инструментов. Все их можно разбить на основные виды.

Аналоговые зарядки с внешним блоком питания

Аналоговые с внешним блоком, как видно из названия, состоят:

  • из сетевого блока;
  • зарядника.
  • 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

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.
READ  Как Резать Широкий Потолочный Плинтус

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 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.

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.

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.

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.

Схема для модели «Makita

Схема зарядного устройства шуруповерта «Makita» имеет микросхему трехканального типа. Всего транзисторов в цепи предусмотрено три. Если говорить про шуруповерты на 18 В, то в данном случае конденсаторы устанавливаются с емкостью 4.5 пФ. Проводимость обеспечивается в районе 6 мк.

Все это позволяет снять нагрузку с транзисторов. Непосредственно тетроды применяются открытого типа. Если говорить про модификации на 14 В, то зарядки выпускаются со специальными триггерами. Данные элементы позволяют отлично справляться с повышенной частотностью устройства. При этом скачки в сети им не страшны.

Устройства для зарядки шуруповертов «Bosch

Стандартная схема зарядного устройства шуруповерта «Bosch» включает в себя микросхему трехканального типа. В данном случае транзисторы имеются импульсного типа. Однако если говорить про шуруповерты на 12 В, то там установлены переходные аналоги. В среднем пропускная способность у них имеется на уровне 4 мк. Конденсаторы в устройствах применяются с хорошей проводимостью. Диодов у зарядок представленного бренда имеется два.

READ  Как вынуть биту из шуруповерта

Триггеры в устройствах используются только на 12 В. Если говорить про систему защиты, то трансиверы применяются лишь открытого типа. В среднем токовую нагрузку они способны переносить в 6 А. В данном случае отрицательное сопротивление в цепи не превышает 33 Ом. Если отдельно говорить про модификации на 14 В, то выпускаются они под батареи на 15 мАч. Триггеры не используются. При этом конденсаторов в схеме имеется три.

Модификации на 12В

На 12 В зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта (схема показана ниже) представляет собой набор транзисторов емкостью до 4.4 пФ. В данном случае проводимость в цепи обеспечивается на уровне 9 мк. Для того чтобы тактовая частота резко не повышалась, применяются конденсоры. Резисторы у моделей используются в основном полевые.

Если говорить про зарядки на тетродах, то там дополнительно имеется фазовый резистор. С электромагнитными колебаниями он справляется хорошо. Отрицательное сопротивление зарядками на 12 В выдерживается в 30 Ом. Используются они чаще всего для аккумуляторных батарей на 10 мАч. На сегодняшний день они активной применяются в моделях торговой марки «Makita».

Нет должного напряжения на выходе зарядного устройства/wrong voltage [© Игорь Шурар 2018]

Схемы моделей на 18 В

На 18 В схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Конденсаторов на микросхеме имеется три. Непосредственно тетрод устанавливается с диодным мостом. Для стабилизации предельной частоты в устройстве применяется сеточный триггер. Если говорить про параметры зарядки на 18 В, то следует упомянут о том, что проводимость тока колеблется в районе 5.4 мк.

Если рассматривать зарядки для шуруповертов компании «Bosch», то данный показатель может быть выше. В некоторых случаях для улучшения проводимости сигнала применяются хроматические резисторы. В данном случае емкость конденсаторов не должна превышать 15 пФ. Если рассматривать зарядные устройства торговой марки «Interskol», то в них трансиверы используются с повышенной проводимостью. В данном случае параметр максимальной токовой нагрузки может доходить до 6 А. В конце следует упомянуть об устройствах компании «Makita». Многие из аккумуляторных моделей оснащаются качественными дипольными транзисторами. С повышенным отрицательным сопротивлением они справляются хорошо. Однако проблемы в некоторых случаях возникают с магнитными колебаниями.

Снижаем напряжение на ЗУ DE9118, зу12-18, Hitachi, DC1414T

Использование транзисторов BC847

Схема зарядного устройства для шуруповерта на транзисторах BC847 является довольно простой. Используются указанные элементы чаще всего компанией «Makita». Подходят они для аккумуляторов на 12 мАч. В данном случае микросхемы используются трехканального типа. Конденсаторы применяются с двоенными диодами.

Непосредственно триггеры используются открытого типа, а проводимость тока у них находится на уровне 5.5 мк. Всего транзисторов для зарядки в 12 В потребуется три. Один из них устанавливается у конденсаторов. Остальные в данном случае находятся за опорными диодами. Если говорить про напряжение, то зарядки на 12 В перегрузки с данным транзисторами способны переносить в 5 А.

Зарядные устройства на 14 В

Схема зарядного устройства для шуруповерта на 14 В транзисторов в себя включает пять штук. Непосредственно микросхема для преобразования тока подходит лишь четырехканального типа. Конденсаторы у моделей на 14 В используются импульсные. Если говорить про батареи с емкостью в 12 мАч, то там дополнительно устанавливаются тетроды. В данном случае диодов на микросхеме предусмотрено два. Если говорить про параметры зарядок, то проводимость тока в цепи, как правило, колеблется в районе 5 мк. В среднем емкость резистора в цепи не превышает 6.3 пФ.

Непосредственно нагрузки тока зарядки на 14 В способны выдерживать в 3.3 А. Триггеры в таких моделях устанавливаются довольно редко. Однако если рассматривать шуруповерты торговой марки «Bosch», то там они используются часто. В свою очередь у моделей «Makita» они заменяются волновыми резисторами. С целью стабилизации напряжения они подходят хорошо. Однако частотность зарядки может изменяться сильно.

Схема зарядного устройства для шуруповерта. Электрическая схема зарядного устройства шуруповерта

Множество современных шуруповертов работают от аккумуляторной батареи. Емкость их в среднем составляет 12 мАч. Для того чтобы устройство всегда оставалось в рабочем состоянии, необходимо зарядное устройство. Однако по напряжению они довольно сильно отличаются.

В наше время выпускаются модели на 12, 14 и 18 В. Также важно отметить, что производители применяют различные комплектующие элементы для зарядных устройств. Для того чтобы разобраться в этом вопросе, следует взглянуть на стандартную схему зарядного.

напряжение, устройство, шуруповерта

Схема для модели «Скил

Схема зарядного устройства шуруповерта Skil включает в себя трехканальную микросхему. В данном случае модели на рынке представлены на 12 и 14 В. Если рассматривать первый вариант, то транзисторы в цепи используются импульсного типа. Приводимость тока у них равняется не более 5 мк. В данном случае триггеры во всех конфигурациях используются. В свою очередь тиристоры применяются только для зарядок на 14 В.

Конденсаторы у моделей на 12 В устанавливаются с варикапом. В данном случае больших перегрузок они не способны выдержать. При этом транзисторы перегреваются довольно быстро. Непосредственно диодов в зарядке на 12 В имеется три.