Как сделать зарядное для шуруповерта схемы. Зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта. Что делать, если не заряжается аккумулятор шуруповерта

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

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

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

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

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

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

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

Устройство шуруповерта

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

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

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

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

Схемы зарядных устройств для шуруповертов

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

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

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

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

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

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

Зарядка для шуруповерта своими руками

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

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

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

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

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

Практически все шуруповёрты работают от аккумуляторов. Средняя ёмкость аккумулятора - 12 мАч. А для того, чтобы он всегда находился в рабочем состоянии, нужна постоянная подзарядка. Для этого необходимо зарядное устройство, характерное для каждого типа аккумуляторов. Однако они сильно различаются по своим характеристикам.

• Принципиальная схема
• Элементы блока питания

В настоящее время выпускают модели на 12–18 В. Также стоит отметить, что производители используют разные компоненты для зарядных устройств различных моделей. Чтобы разобраться с этим, вы должны ознакомиться со стандартной схемой этих зарядных устройств.

Стандартная электросхема зарядного устройства

Основой стандартной схемы является микросхема трехканального типа. В этом варианте на микросхеме крепятся четыре транзистора, сильно отличающихся по ёмкости и высокочастотные конденсаторы (импульсные или переходные). Для стабилизации тока используются тиристоры или тетроды открытого типа. Проводимость тока регулируется дипольными фильтрами. Эта электрическая схема легко справляется с сетевыми перегрузками.

Принципиальная схема

Предназначение электроинструментов в первую очередь в том, чтобы сделать наш повседневный труд менее утомительным и рутинным. В домашнем быту незаменимым помощником в ремонте или разборке (сборке) мебели и прочих предметов домашнего обихода является шуруповёрт. Автономное питание шуруповёрта делает его более мобильным и удобным в использовании. Зарядное устройство является источником питания для любого аккумуляторного электроинструмента, в том числе и шуруповёрта. Для примера познакомимся с устройством и принципиальной схемой.

Для принципиальных схем зарядных устройств шуруповёртов на 18 В используются транзисторы переходного типа несколько конденсаторов и тетрод с диодным мостом. Частотную стабилизацию осуществляет сеточный триггер. Проводимость тока зарядки на 18 В обычно составляет 5,4 мкА. Иногда, для улучшения проводимости, применяют хроматические резисторы. Ёмкость конденсаторов, в этом случае, не должна быть выше 15 пФ.

Конструкция аккумуляторного устройства для шуруповёрта

«Банки» аккумулятора заключены в корпус, который имеет четыре контакта, включая два силовых плюс и минус для разряда/заряда. Верхний управляющий контакт включён через термистор (термодатчик), который защищает аккумулятор от перегрева во время зарядки. При сильном нагреве он ограничивает или отключает ток заряда. Сервисный контакт включается через резистор на 9 кОм, который выравнивает заряд всех элементов сложных зарядных станций, но они используются обычно для промышленных приборов.

Стандартные и индивидуальные характеристики зарядного устройства фирмы «Интерскол»

Элементы блока питания

Аккумулятор является самой дорогостоящей частью шуруповёрта и составляет примерно 70% от всей стоимости инструмента. При выходе его из строя придётся тратиться на приобретение практически нового шуруповёрта. Но если есть определённые навыки и знания вы можете самостоятельно исправить поломку. Для этого нужны определённые знания об особенностях и строении аккумулятора или зарядного устройства.

Все элементы шуруповёрта, как правило, имеют стандартные характеристики и размеры. Их основным отличием является величина энергоёмкости, которая измеряется в А/ч (ампер/час). Ёмкость указывают на каждом элементе блока питания (их называют «банками»).

«Банки» бывают: литий - ионные, никель - кадмиевые и никель - металл - гидридные. Напряжение первого вида - 3,6 В, другие имеют напряжение - 1,2 В.

Неисправность аккумулятора определяется мультиметром. Он определит, какая из «банок» вышла из строя.

Ремонт аккумулятора своими руками

Для ремонта аккумулятора шуруповёрта нужно знать его конструкцию и точно определить место поломки и саму неисправность. Если хотя бы один элемент выйдет из строя, вся цепь потеряет свою работоспособность. Наличие «донора», у которого все элементы в порядке или новые «банки» помогут решить эту проблему.

Мультиметр или лампа на 12 В подскажет, какой именно элемент неисправен. Для этого нужно поставить аккумулятор заряжаться до полной его зарядки. После чего разберите корпус и измерьте напряжение всех элементов цепи. Если напряжение «банок» ниже номинального, то нужно пометить их маркером. Затем соберите аккумулятор и дайте ему поработать до тех пор, пока его мощность заметно упадёт. После этого разберите снова и замерьте напряжение помеченных «банок». Проседание напряжения на них должно быть наиболее заметным. Если разница составляет 0,5 В и выше, а элемент работает, то это говорит о его скором выходе из строя. Такие элементы необходимо заменить.

С помощью лампы на 12 В можно также определить неисправные элементы цепи. Для этого нужно полностью заряженный и разобранный аккумулятор подключить к контактам плюс и минус на лампу 12 В. Нагрузка, созданная лампой, будет разряжать аккумуляторную батарею. После чего замерьте участки цепи и определите неисправные звенья. Ремонт (восстановление или замену) можно произвести двумя способами.

1. Неисправный элемент обрезается и паяльником припаивается новый. Это касается литий - ионных батарей. Так как восстановить их работу не представляется возможным.
2. Никель - кадмиевые и никель - металл - гидридные элементы можно восстановить, если присутствует электролит, который потерял объём. Для этого их прошивают напряжением, а также усиленным током, что способствует устранению эффекта памяти и повышает ёмкость элемента. Хотя полностью устранить дефект не получится. Возможно, спустя, некоторое время неисправность вернётся. Гораздо лучшим вариантом будет замена вышедших из строя элементов.

Замена необходимых элементов цепи

Для ремонта аккумулятора для шуруповёрта потребуется запасная аккумуляторная батарея, из которой, можно позаимствовать нужные детали или покупка новых элементов цепи. Новые «банки» должны соответствовать необходимым параметрам. Для их замены потребуется паяльник, олово, канифоль или флюс.

1. Распаяйте соединения неисправных деталей и установите на их место новые. Не допускайте при этом их перегрева, который может привести к порче аккумулятора. Для этого постарайтесь выполнить быструю пайку без промедлений. В процессе пайки можете охлаждать её прикосновением руки, при отключённом напряжении.
2. Выполняйте соединения родными пластинами (можно медными), иначе перегрев проводов может привести в работу необходимый термистор, который контролирует нагрев и отключает систему зарядки. При подключении не забывайте соблюдать полярность. Минус предыдущего элемента при последовательном соединении присоединяется к плюсу следующего.
3. Выровняйте потенциал элементов цепи. Он различается практически на всех «банках». Для этого поставьте аккумулятор заряжаться на всю ночь, а потом на сутки оставьте для остывания. После чего, измерьте напряжение элементов. Показатели должны быть очень близки к номиналу.
4. Вставьте аккумуляторную батарею в шуруповёрт и дайте на него максимальную нагрузку до полной разрядки. Сделайте два полных разрядных цикла. Результат даст полное представление об эффективности ремонтных работ.

Универсальный зарядник своими руками

Чтобы зарядить аккумуляторное устройство, можно сделать самодельную зарядку, питающуюся от USB-источника. Необходимые компоненты для этого: розетка, USB-зарядка, 10 амперный предохранитель, необходимые разъёмы, краска, изолента и скотч. Для этого нужно:

Как видите, этот процесс не займёт много времени и не будет слишком разорителен для вашего семейного бюджета.

instrument.guru

Доработка зарядного устройства шуруповерта

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. Кэшбэк (возврат с покупок): до 90%. 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 18.

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 плата 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.

В другой статье о переделке трансформатора.

izobreteniya.net

Эффективная схема зарядного устройства для шуруповерта

В процессе использования дешевого китайского шуруповерта, совсем недавно купленного, обнаружилось, что штатная зарядка слаба. Соответственно, мне понадобилась схема зарядного устройства для шуруповерта, которая будет стабильно работать. А то родное, китайское, зарядное устройство медленно заряжало при пониженном напряжении в сети и очень сильно грелось при подключении к повышенному напряжению 220В.

Для сборки самодельной зарядки к моему инструменту я использовал уже многократно проверенную схему, сердцем которой является составной транзистор КТ829. Данную конструкцию уже использовали на практике многие люди.

В зависимости от величины напряжения на аккумуляторе, проходящий через него зарядный ток регулируется КТ361, коллекторное напряжение транзистора управляет индикатором заряда, а сам КТ361 управляет работой составного транзистора. Светодиод в процессе зарядки горит, а как ток зарядки снижается, постепенно гаснет светодиод.

Максимальный ток зарядки ограничен резистором, с сопротивлением в 1 Ом. Требуемое напряжение на батарее определяет момент, когда заряд полный, процесс завершен, и ток зарядный уменьшается до нуля. Переменный резистор устанавливает порог заряда и после настройки, потом его заменяют на постоянный резистор требуемого сопротивления. Сам порог заряда нужно устанавливать слегка больше, величины, обеспечивающей максимальную зарядку емкости.

Кроме транзисторов, естественно, любая схема зарядного устройства для шуруповерта содержит трансформатор. В данном случае использовался трансформатор во вторичной обмотке которого напряжение 9 вольт и током в 1А, марка - ТП-20-14. Это трансформатор был снят из старого «Электроника-409» черно-белого малоформатного телевизора. Вы можете найти аналогичный трансформатор, выковыряв его из другого представителя «телерадио-динозавров».

Итак, теперь осталось готовое устройство для зарядки шуруповерта аккуратно смонтировать в любой пластиковый корпус с подходящими габаритами. Представленная в этой статье улучшенная схема зарядного устройства для шуруповерта надежна и очень хорошо работает. Год работы без сбоев продемонстрировал отсутствие недостатков, все это время, шуруповерт от этого устройства заряжался надежно и быстро.

sdelaj-sam.com

Усовершенствование ЗУ шуруповерта

Получил в подарок шуруповерт. Поставил на ночь на зарядку, а утром обнаружил, что блок аккумуляторов нагрелся. Конечно, это не нормально и снизит срок службы аккумуляторов, а также может стать причиной пожара.

Разобрав зарядочник я увидел, что внутри только трансформатор с выпрямителем, а в подставке (charging stand) всего лишь плата со схемой на 1 транзисторе, которая отвечает лишь за срабатывание светодиода, когда в подставку вставлен блок аккумуляторов. Нет никаких узлов контроля заряда и автоотключения. Такой блок питания будет заряжать бесконечно долго и быстро выведет из строя аккумуляторы. Практически у всех бюджетных шуруповертов такая же система заряда, лишь у дорогих приборов с процессорным управлением реализованы умные системы заряда и защиты, как в зарядочнике, так и в аккумуляторном блоке.

Разумеется я решил доработать свой зарядочник, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда.

Блок батарей на 18В собран из 15 никель-кадмиевых аккумуляторов напряжением 1.2В и емкостью 1200мАч. Т.о. для него эффективный ток заряда 120мА. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.

Цель доработки – сделать устройство, которое при достижении необходимого конечного напряжения снизит ток заряда до 0. А стабилизация тока позволит заряжать током 120мА независимо от того насколько батарея разряжена. Также добавим индикатор зарядки, который погаснет при окончании процесса.

Схема очень простая, всего на 2 микросхемах LM317. Первая включена по схеме стабилизатора тока, вторая стабилизирует выходное напряжение. Т. к. ток будет не более 120мА, то микросхемы на радиатор ставить не придется.

Рассмотрим работу схемы. При зарядке ток протекает через R1 и происходит падение напряжения на нем, достаточное для срабатывания светодиода. По мере заряда ток в цепи уменшится и падение напряжения на R1 будет недостаточно для свечения индикатора.

R2 задает максимальный выходной ток. Мощность R2 0.5Вт (можно и 0.25Вт). Для расчета параметров LM317 есть программа. В моем случае, для тока120мА R2 = 10 Ом.

Вторая часть представляет собой пороговый узел, который стабилизирует напряжение. Выходное напряжение задается подбором R3 и R4. Для более точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор 10кОм. Напряжение на выходе не переделанного устройства было около 26В (проверял на нагрузке 3Вт). Номинальное напряжение батареи 18В (15шт. х 1.2В), а полностью заряженного около 21В. Т.е. на выходе нашего узла надо выставить напряжение в пределах 21В.

Собираем на печатную плату и проверяем. Даже при закороченом выходе ток не более 120мА, причем независимо от напряжения на входе, т.е. ограничение тока работает правильно. Монтируем эту плату в подставку, предварительно убрав из нее штатную. Со штатной платы я взял только светодиод в качестве индикатора зарядки. Измеряем выходное напряжение, оно тоже в пределах установленного.

Теперь подключаем аккумуляторный блок, светодиод загорается. Через несколько часов свет погас, т.е. аккумулятор зарядился. При этом он не нагрелся, и главное, его можно не бояться оставлять на подставке, поскольку устройство автоматически отключается. Могу с уверенностью сказать, что мы улучшили эту зарядку. Можно вдобавок заменить и громоздкий силовой трансформатор на импульсный, но пока как-то недосуг.

Светодиоды

Набор резисторов

Скачать архив

Когда я придумывал схему, то старался ее максимально упростить, применив минимум компонентов.
1. Реле - любое с напряжением обмотки 12 Вольт (для вариантов с 3-4 аккумуляторами) и контактами рассчитанными на ток хотя бы 2х от тока заряда.
2. Транзистор - BC846, 847, или известный КТ315, КТ3102, а также аналоги.
3. Диод - любой маломощный диод.
4. Резисторы - любые в диапазоне 15 - 33кОм
5. Конденсатор - 33-47мкФ 25-50 Вольт.
6. Оптрон - PC817, стоит на большинстве плат блоков питания.

Собрал плату.

Здесь применены немного другие номиналы, хотя по сути важен только номинал резисторов R4 и R5. Номинал R5 должен быть по крайней мере в 2 раза меньше чем у R4.

Подбираем компоненты для будущей платы. К сожалению транзистор скорее всего придется купить, так как в готовых устройствах такие применяются редко, они могут встречаться на материнских платах, но крайне редко.

Плата универсальная, можно применить реле и сделать по предыдущей схеме, а можно применить полевой транзистор.

Теперь блок схема зарядного устройства будет выглядеть следующим образом:
Трансформатор, затем диодный мост и конденсатор фильтра, потом плата DC-DC преобразователя, ну и в конце плата отключения.
Полярность выводов индикации заряда я не подписывал, так как на разных платах может быть по разному, если что то не работает, то надо просто поменять их местами, тем самым изменив полярность на противоположную.

Переходим собственно к переделке.
Первым делом я перерезаю дорожки от выхода диодного моста, клемм подключения аккумулятора и светодиода индикации заряда. Цель - отключить их от остальной схемы, чтобы она не мешала «процессу». Можно конечно просто выпаять все детали кроме диодов моста, будет то же самое, но мне было проще перерезать дорожки.

Затем припаиваем фильтрующий конденсатор. Я припаял его прямо к выводам диодов, но можно поставить отдельный диодный мост, как я показывал выше.
Помним, что вывод с полоской - плюс, без полоски - минус. У конденсатора длинный вывод - плюс.

Печатные платы сверху не влазили совсем, постоянно упираясь в верхнюю крышку, потому пришлось разместить их снизу. Здесь конечно было тоже не все так гладко, пришлось выкусить одну стойку и немного подпилить пластмассу, но в любом случае здесь им было куда лучше.
по высоте они стали даже с запасом.

Переходим к электрическим соединениям. Для начала припаиваем провода, сначала я хотел применить более толстые, но потом понял что просто с ними не развернусь в тесном корпусе и взял обычные многожильные сечением 0.22мм.кв.
К верхней плате припаял провода:
1. Слева - вход питания платы преобразователя, подключается к диодному мосту.
2. Справа - белый с синим - выход платы преобразователя. Если применена плата отключения, то к ней, если нет, то на контакты аккумулятора.
3. Красный с синим - выход индикации процесса заряда, если с платой отключения, то к ней, если нет, то на светодиод индикации.
4. Черный с зеленым - Индикация окончания заряда, если с платой отключения, то на светодиод, если нет, то никуда не подключаем.

К нижней плате припаяны пока только провода к аккумулятору.

Да, совсем забыл, на левой плате виден светодиод. Дело в том, что я совсем забыл и выпаял все светодиоды, которые были на плате, но проблема в том, что если выпаять светодиод индикации ограничения тока, то ток ограничиваться не будет, потому его надо оставить (помечен на плате как CC/CV), будьте внимательны.

В общем соединяем все так, как на показано, фото кликабельно.

Затем клеим на дно корпуса двухсторонний скотч, так как снизу платы не совсем гладкие, то лучше использовать толстый. В общем этот момент каждый делает как удобно, можно приклеить термоклеем, привинтить саморезами, прибить гвоздями :)

Приклеиваем платы, провода прячем.
В итоге у нас должны остаться свободными 6 проводов - 2 к батарее, 2 к диодному мосту и 2 к светодиоду.

На желтый провод внимание не обращайте, это частный случай, у меня нашлось только реле на 24 Вольта, потому я его запитал от входа преобразователя.
Когда готовите провода, то всегда старайтесь соблюдать цветовую маркировку, красный/белый - плюс, черный/синий - минус.

Подключаем провода к родной плате зарядного. Здесь конечно у каждого будет по своему, но общий принцип думаю понятен. Особенно внимательно надо проверить правильность подключения к клеммам аккумулятора, лучше предварительно проверить тестером, где плюс и минус, впрочем то же самое касается и входа питания.

После всех этих манипуляций обязательно надо проверить и возможно заново установить выходное напряжение платы преобразователя, так как в процессе монтажа можно сбить настройку и получить на выходе не 12.6 Вольт (напряжение трех литиевых аккумуляторов), а к примеру 12.79.
Также можно подкорректировать и ток заряда.

Так как настройка порога срабатывания индикации окончания заряда не очень удобна, то я рекомендую купить плату с двумя подстроечными резисторами, это проще. Если купили плату с тремя подстроечными резисторами, то для настройки надо подключить к выходу нагрузку примерно соответствующую 1/10 - 1/5 от установленного тока заряда. Т.е. если ток заряда 1.5 Ампера и напряжение 12 Вольт, то это может быть резистор номиналом 51-100 Ом мощностью около 1-2 Ватт.

Настроили, перед сборкой проверяем.
Если сделали все правильно, то при подключении аккумулятора должно сработать реле и включиться заряд. В моем случае светодиод индикации при этом погасает, а включается когда заряд окончен. Если хотите сделать наоборот, то можно включить этот светодиод последовательно с входом оптрона, тогда светодиод будет светить пока идет заряд.

Так как в заголовке обзора все таки указана плата, а обзор о переделке зарядного, то я решил проверить и саму плату. Через пол часа работы при токе заряда 1 Ампер температура микросхемы была около 60 градусов, потому я могу сказать, что данную плату можно использовать до тока 1.5 Ампера. Впрочем это я подозревал с самого начала, при токе в 3 Ампера плата скорее всего выйдет из строя из-за перегрева. Максимальный ток при котором плату еще можно относительно безопасно использовать - 2 Ампера, но так как плата находится в корпусе и охлаждение не очень хорошее, то я рекомендую 1.5 Ампера.

Все, скручиваем корпус и ставим на полный прогон. Мне правда пришлось перед этим разрядить аккумулятор, так как я его зарядил в процессе подготовки прошлой части.
Если к зарядному подключается заряженный аккумулятор, то на 1.5-2 секунды срабатывает реле, потом опять отключается, так как ток низкий и блокировка не происходит.

Так, а теперь о хорошем и не очень.
Хорошее - переделка удалась, заряд идет, плата отключает аккумулятор, в общем просто, удобно и практично.
Плохое - Если в процессе заряда отключить питания зарядного, а потом опять включить, то заряд автоматически не включится.
Но есть куда большая проблема. В процессе подготовки я использовал плату из предыдущего обзора, но там же я писал, что плата без контроллера, потому полностью блокироваться не умеет. Но более «умные» платы в критической ситуации полностью отключают выход, а так как он одновременно является и входом то при подключении к зарядному которое я переделал выше, стартовать оно не будет. Для старта необходимо напряжение, и плате для старта необходимо напряжение:(

Решения данной проблемы несколько.
1. Поставить между входом и выходом платы защиты резистор, через который на клеммы будет попадать ток для старта зарядного, но как поведет себя плата защиты, я не знаю, для проверки ничего нет.
2. Вывести вход для зарядного на отдельную клемму батареи, так часто делается у аккумуляторного инструмента с литиевыми аккумуляторами. Т.е. заряжаем через одни контакты, разряжаем через другие.
3. Не ставить плату отключения вообще.
4. Вместо автоматики поставить кнопку как на этой схеме.

Вверху вариант без платы защиты, внизу просто реле, оптрон и кнопка. Принцип прост, вставили аккумулятор в зарядное, нажали на кнопку, пошел заряд, а мы пошли отдыхать. Как только заряд будет окончен, реле полностью отключит аккумулятор от зарядного.

Обычные зарядные устройства постоянно пытаются подать напряжение на выход если оно ниже определенного значения, но такой вариант доработки неудобен, а с реле не очень то и применим. Но пока думаю, возможно и получится сделать красиво.

Что можно посоветовать по поводу выбора вариантов заряда батарей:
1. Просто применить плату с двумя подстроечными резисторами (она есть в обзоре), просто, вполне корректно, но лучше не забывать что зарядное включено. День-два проблем думаю не будет, но уехать в отпуск и забыть зарядное включенным я бы не рекомендовал.
2. Сделать как в обзоре. Сложно, с ограничениями, но более правильно.
3. Использовать отдельное зарядное, например известный Imax.
4. Если в вашей батарее сборка из двух-трех аккумуляторов, то можно использовать B3.
Это довольно просто и удобно, кроме того есть полное описание в этом от автора Onegin45.

5. Взять блок питания и немного доработать его. Нечто подобное я делал в этом .

6. Сделать полностью свое зарядное, со всем автоотключениями, корректным зарядом и расширенной индикацией. Самый сложный вариант. Но это тема третьей части обзора, впрочем там же скорее всего будет и переделка блока питания в зарядное.

7. Использовать зарядное устройство типа такого.

Кроме того я часто встречаю вопросы насчет балансировки элементов в батарее. Лично я считаю, что это лишнее, так как качественные и подобранные аккумуляторы разбалансировать не так просто. Если хочется просто и качественно, то куда проще купить плату защиты с функцией балансировки.

Недавно был вопрос, можно ли сделать так, чтобы зарядное умело заряжать и литиевые аккумуляторы и кадмиевые. Да, сделать можно, но лучше не нужно так как кроме разной химии аккумуляторы имеют и разное напряжение. Например сборке из 10 кадмиевых аккумуляторов надо 14.3-15 Вольт, а из трех литиевых - 12.6 Вольта. В связи с этим нужен переключатель, который можно случайно забыть переключить. Универсальный вариант возможен только если количество кадмиевых аккумуляторов кратно трем, 9-12-15, тогда их можно заряжать как литиевые сборки 3-4-5. Но в распространенных батареях инструмента стоят сборки 10 штук.

На этом вроде все, я постарался ответить на некоторые вопросы, которые мне задают в личке. Кроме того, обзор скорее всего будет дополнен ответами на ваши следующие вопросы.

Купленные платы вполне работоспособны, но микросхемы скорее всего поддельные, потому нагружать лучше не более чем на 50-60% от заявленного.

А я пока думаю что надо иметь в правильном зарядном устройстве, которое будет делаться с нуля. Пока из планов -
1. Автостарт заряда при установке аккумулятора
2. Рестарт при пропадании питания.
3. Несколько ступеней индикации процесса заряда
4. Выбор количества аккумуляторов и их типа при помощи джамперов на плате.
5. Микропроцессорное управление

Хотелось бы также узнать, что интересно было бы вам увидеть в третьей части обзора (можно в личку).

Хотел применить специализированную микросхему (вроде даже бесплатный семпл можно заказать), но она работает только в линейном режиме, а это нагрев:((((

Возможно будет полезно, на архив с трассировками и схемами, но как я выше писал, добавочная плата скорее всего не будет работать с платами, которые полностью отключают аккумуляторы.

Дополнение, такие способы переделки подходят только для батарей до 14.4 Вольта (примерно), так как зарядные устройства под 18 Вольт аккумуляторы выдают напряжение выше 35 Вольт, а платы DC-DC рассчитаны только до 35-40.