Аккумуляторный шуруповерт – незаменимый инструмент, который часто используется в хозяйстве. Бывают ситуации, когда батарея устройства выходит из строя. В таком случае не обязательно покупать новый аккумулятор. Можно переделать инструмент, чтобы он работал от сети. Однако перед этим надо разобраться с тем, как сделать шуруповерт напрямую от зарядки.
Зачем переделывать аккумуляторный шуруповерт
Некоторые люди не понимают, зачем делать из аккумуляторного электрошуруповерта сетевой. На самом деле все достаточно просто. Дело в том, что пользоваться таким инструментом можно только до тех пор, пока его батарея не сядет. После разрядки придется подзаряжать шуруповерт и только после этого продолжать им пользоваться. Многих это не устраивает, и они решают заняться переделкой инструмента в сетевую модель.
Также это часто делают, когда батарея выходит из строя и перестает заряжаться. Многим не хочется тратиться на новый аккумулятор, и они решают переделать инструмент, чтобы он работал от сети.
Конструкция аккумулятора шуруповерта
Устройство аккумуляторной батареи не зависит от марки. Во всех аппаратах конструкция аккумуляторов похожа и отличается внешним видом, корпусом и контактами.
В корпусе находятся несколько элементов, соединённых последовательно. Их количество зависит от напряжения каждого элемента и батареи в целом. При использовании самых распространённых, никель-кадмиевых элементов с напряжением 1,2В, для питания устройства номиналом 12В необходимо 10 шт. Ёмкость батареи указывается в ампер-часах.
Интересно. При последовательном соединении растёт выходное напряжение, а ёмкость не меняется и равна ёмкости отдельных элементов.
Преимущества и недостатки переделки
Переделывание шуруповерта в сетевую модель имеет ряд достоинств. Среди основных преимуществ можно выделить следующее:
- не придется периодически подзаряжать устройство;
- не будет ухудшаться мощность инструмента из-за слабой батареи;
- не понадобится менять аккумуляторы.
Однако есть у такого переделывания и свои недостатки. Главный минус заключается в том, что таким инструментом труднее пользоваться в труднодоступных местах. Придется покупать специальный удлинитель.
Виды зарядных устройств
Популярность шуруповёрта вызвана тем, что он упрощает процесс закручивания или выкручивания различного крепёжного элемента. Характеризуясь мобильностью и небольшими размерами, он незаменим при сборке мебельных конструкций, разборке техники, кровельных и других строительных работах. Своей мобильностью инструмент обязан входящим в его конструкцию аккумуляторным батареям.
Достоинство применения аккумуляторов в возможности их неоднократного использования. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройству, периодически сами нуждаются в подзарядке. Для восстановления величины их ёмкости и служат зарядные устройства.
Зарядка аккумулятора шуруповёрта происходит двумя способами: встроенным или внешним зарядным прибором. Встроенное ЗУ позволяет заряжать батарею, не извлекая её из шуруповёрта. Схема восстановления ёмкости расположена непосредственно вместе с аккумулятором. В то время как выносное подразумевает их извлечение и установку в отдельное приспособление для заряда. Различают ЗУ по типу восстанавливаемых батарей. Применяемые аккумуляторы бывают:
- никель-кадмиевые (NiCd);
- никель-металл-гидридные (NiMH);
- литий-ионные (LiIon).
Конечная стоимость шуруповёрта не в последнюю очередь зависит от типа используемых батарей и возможностей зарядного устройства. ЗУ выпускаются на 12 вольт, 14,4 вольта и 18 вольт. Кроме этого, ЗУ разделяются по возможностям и могут иметь:
- индикацию;
- быструю зарядку;
- разный тип защиты.
Наиболее используемые ЗУ используют в работе медленный заряд, обусловленный малым током. Они не содержат в своей конструкции индикацию работы и не отключаются автоматически. Это более справедливо к встроенным приборам восстановления ёмкости. ЗУ, построенные на импульсных схемах, обеспечивают возможность ускоренного заряда. Они автоматически отключаются по достижению требуемой величины напряжения или в случае возникновения аварийной ситуации.
Типы применяемых батарей
Никель-кадмиевые аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Такие батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой и спокойно переносят работы при минусовой температуре. К недостаткам относят: эффект памяти, токсичность, большую скорость саморазряда. Поэтому перед тем, как заряжать такого типа аккумулятор, его необходимо полностью разрядить. Батарея имеет высокую степень саморазряда и быстро разряжается, даже если её не используют. В настоящее время практически не выпускаются из-за своей токсичности. Из всех типов обладают наименьшей ёмкостью.
Никель-металл-гидридные по всем параметрам превосходят NiCd. У них меньше величина саморазряда, меньше выражен эффект памяти. При одинаковых размерах они имеют большую ёмкость. В их составе нет токсичного материала, кадмия. В ценовой категории этот тип занимает среднее положение, поэтому наиболее распространённый тип ёмкостных элементов в шуруповёрте именно он.
Литий-ионные характеризуются высокой ёмкостью и низким значением саморазряда. Эти аккумуляторы плохо переносят перегрев и глубокий разряд. В первом случае они способны взорваться, а во втором уже не смогут восстановить свою ёмкость. Они также способны работать при отрицательных температурах и не имеют эффекта памяти. Использование ЗУ с микроконтроллером позволило защитить батарею от перезаряда, тем самым сделав этот тип наиболее привлекателен к применению. По цене они дороже, чем первые два типа.
Какой мощности понадобится БП
Людям, которые решили узнать, как сделать шуруповерт от сети, придется разобраться с необходимой мощностью блока питания.
Импульсный
Для подключения инструмента к сети часто пользуются импульсным БП. Рассчитать его мощность достаточно просто. Чаще всего аккумуляторные модели работают на батареях с напряжением 12 В. Исходя из этого, получается, что во время работы устройство потребляет не менее 120 ватт.
Рекомендуется выбирать БП с запасом мощности около 20-30%. Таким образом шуруповерт сможет нормально работать даже при максимальных нагрузках.
Трансформаторный
Поскольку рабочее напряжение большинства шуруповертов составляет 12 В, выбрать трансформаторный источник питания достаточно легко. Запитать электрический инструмент можно при помощи любой модели мощностью около 200-300 Вт.
Сетевой блок, встроенный в АКБ
Работы по модернизации питания нужно начинать с приобретения готового блока с соответствующими габаритами и характеристиками. Самое простое решение — сходить на радиотехнический рынок и подобрать подходящее по параметрам устройство.
Затем нужно аккуратно полностью отсоединить все детали от корпуса. Расположить элементы в корпусе от АКБ шуруповёрта и закрепить их внутри, при этом, если возникает необходимость, нужно удлинить соединения между трансформатором и платой управления. Желательно эти два основных узла разместить с зазором, чтобы не допускать перегрева их во время работы при высокой нагрузке.
Не помешает закрепить на управляющей микросхеме радиатор охлаждения. Определить, какие детали будут нуждаться в охлаждении, можно практическим методом. Для этого необходимо поработать шуруповёртом некоторое время, после чего отключить его от сети и потрогать детали на плате. Сразу станет понятно, какой элемент нагревается сильнее. В корпусе блока просверливаем несколько отверстий для поступления воздуха.
Если вы обладаете знаниями в области радиотехники и умеете работать с паяльником, то можно сделать такое устройство самостоятельно. С принципиальными электрическими схемами питающих устройств можно ознакомиться на многих сайтах интернета. И, конечно, вы сами можете решить задачу компоновки устройства согласно вашим пожеланиям.
Как переделать шуруповерт для работы от сети
Необходимо заранее разобраться, как переделать шуруповерт 12 вольт на работу от сети 220. Есть несколько рекомендаций, которые помогут сделать это правильно.
Подключение к зарядке
Наиболее простой способ подсоединить инструмент к сети – сделать это через зарядное устройство. Делается это следующим образом:
- Припаять провода питания к зарядке.
- Разобрать старый аккумулятор инструмента.
- Сделать в корпусе отверстия для кабеля.
- Припаять провода к питанию электропривода.
Используя этот метод, можно воспользоваться зарядным устройством ноутбука.
Подключение блока в корпусе от аккумулятора
Люди, которые смогли найти подходящий БП, могут с его помощью подключить шуруповерт к сети. Перед тем как собрать электрический шуруповерт с блоком питания, надо разобраться с нюансами такой работы. Делается это так:
- Извлечь из шуруповерта старый аккумулятор и достать из него отработанные компоненты.
- Установить в корпус новый БП.
- Подсоединить к блоку провода для соединения с сетью.
- Установить клеммы.
- Собрать корпус и поместить его в шуруповерт.
Если используется компактный блок питания, необходимо позаботиться об охлаждении. Для этого в стенках корпуса проделывается несколько отверстий для циркуляции воздуха.
Соединение с внешним БП
Если не удается установить компактный БП в корпус, придется воспользоваться внешним. Чтобы подключить к нему электрический инструмент, необходимо выполнить такие действия:
- Разобрать корпус шуруповерта и переделать вход для подключения источника питания. Это делается, чтобы можно было подсоединить БП.
- Подсоединить БП к устройству. Возможно, для этого понадобится специальный переходник для пониженного напряжения.
- Запустить инструмент и проверить его работоспособность.
Если после запуска ничего не произошло, надо внимательно осмотреть места соединения проводов. Часто отходят контакты и из-за этого инструмент не запускается.
Подсоединение к БП с компьютера
Люди, решившие переделывать аккумуляторный шуруповерт и подключать его к сети, могут воспользоваться компьютерным БП. Для этого подойдет модель мощностью от 300 Вт. Такие устройства на выходе выдают 16-18 А. Этого вполне достаточно для работы инструмента.
Подключать шуруповерт к компьютерному БП просто. Делается это при помощи двух проводов. Один из них – 12 вольтовый «плюс», а второй масса.
Подготовительный этап
До того как приступить к переделке, необходимо поначалу отыскать подходящий по величине сетевой блок
питания для шуруповерта. Лучше, чтоб он мог умещаться в корпус батареи.
Дополнительно, из корпуса следует удалить что остается сделать нашему клиенту заполнение, и измерить его внутреннее место, так как габариты снаружи и изнутри отличаются.
Потом следует изучить маркировку как еще его называют аннотацию на корпусе инструмента для выяснения напряжения питания. Потом придется без помощи других рассчитать ток употребления шуруповерта, ведь таковой параметр изготовители нигде не указывают. Правда, для этой цели вам следует знать мощность.
Чтоб избежать вычислений, можно найти блок питания без особых приборов. В вопросе приобретения смотрите не только лишь на ток зарядного устройства, да и на емкость батареи. Например, если емкость составляет 1,2 ампер-часа
, а зарядка. 5,5, тогда вырабатываемый ток обязан быть примерно меж этими цифрами.
Вприбавок, загодя до того как находить подходящий блок питания, нужно поначалу записать на бумаге последующее:
- Размеры;
- Малый ток;
- Требуемое напряжение питания.
Сетевой блок питания для шуруповерта непременно обязан надежным, комфортным, легким и компактным. Еще в вопросе приобретения такового инструмента нужно направить внимание на падающую нагрузочную характеристику
. Для которого предназначена конструкция перегрузки конкретно она поможет избежать повреждения инструмента. Еще и важно проконтролировать доступность деталей и простоту конструкции.
Лучше собственный выбор приостановить на импульсном блоке питания, так как он компактнее и легче, ежели трансформаторный. Однако китайские модели часто маркируются очень завышенными чертами. Используется русские бп. Но у их очень маленький КПД и впечатляющие размеры.
Находить это устройство рекомендуется на радиолюбительских и блошиных рынках
. При его покупке сходу обговорите с торговцем возможность возврата. Дома непременно проверьте работу блока питания. Для этой цели подключите его к инструменту, и попытайтесь закрутить несколько саморезов.
Как запитать шуруповерт, сохранив его автономность
Бывают ситуации, когда приходится работать на улице или в помещении, где отсутствует электричество. В подобных ситуациях нужно самостоятельно запитать шуруповерт, чтобы он заработал. Сделать это можно несколькими способами.
Замена старых элементов
Чаще всего людям не удается воспользоваться аккумуляторным инструментом, так как у него вышла из строя батарея. Наиболее простой способ решения такой проблемы – подключение нового аккумулятора. Рекомендуется использовать такие же батареи, которые стояли в шуруповерте ранее.
Важно! При замене аккумулятора необходимо соблюдать полярность подсоединения компонентов. Таким образом удастся предотвратить короткое замыкание.
Подключение к аккумулятору авто
Еще один способ быстро запитать инструмент – воспользоваться аккумулятором автомобиля. Делается это следующим образом:
- Взять три провода от прикуривателя и зачистить их от изоляции на 3-4 см.
- Подключить провода. Они подсоединяются к аккумуляторным клемам и к шуруповерту.
- Затянуть места соединения хомутами или заизолировать изолентой. Необходимо обматывать их таким образом, чтобы скрыть все металлические части.
После этого необходимо проверить, работает ли инструмент.
Подсоединение к внешнему аккумулятору
Если надо воспользоваться шуруповертом, можно подключить его к внешнему аккумулятору. Для этого идеально подойдет АКБ от любого ненужного ИБП. Чтобы подсоединить инструмент, надо сделать следующее:
- Разрезать кабель шуруповерта и зачистить на нем контакты.
- Подсоединить шнур к клемам АКБ.
- Проверить надежность подключения.
- Заизолировать места соединений.
После окончания работ шуруповерт обязательно отключают от аккумулятора.
Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
В прошлый раз я рассказал как правильно переделать батарею для аккумуляторного инструмента. Также я писал, что расскажу об особенностях заряда, а предметом обзора на этот раз выступит плата DC-DC преобразователя. Кому интересно, прошу в гости. Изначально я планировал ограничиться двумя частями, переделкой батареи и зарядного. Но пока готовил обзор, в голове созрела идея для третьей части обзора, более сложной. А в этой части я расскажу как можно переделать родное трансформаторное зарядное, если оно еще работает, ну или если еще жив силовой трансформатор.
Платка преобразователя была заказана довольно давно в количестве нескольких штук (про запас), заказывалась специально для этой переделки, потому как имеет некоторые особенности, впрочем не буду забегать далеко, бем последовательны.
Для начала я разделю зарядные устройства не три основных типа: 1. Самые простые — трансформатор, диодный мост и несколько деталей. Такими зарядными комплектуют ультрабюджетный инструмент. 2. Фирменные. По сути то же самое, но в состав уже входят простенькие «мозги», автоматические отключающие заряд в конце. 3. «Продвинутые» — импульсный блок питания, контроллер заряда, иногда заряд нескльких батарей одновременно.
Инструмент из первой категории редко попадает под переделку, так как часто проще (и дешевле) купить новый, а третья категория обычно имеет свои сложности по переделке. В принципе можно переделать и устройства третьей группы, но не в рамках статьи, так как типов таких зарядных очень много и к каждой нужен индивидуальный подход.
В этот раз я буду переделывать зарядное устройство из второй группы, фирменное, хотя и простое. Но при этот переделка имеет много общего и с первой группой, потому будет полезна большему количеству читателей.
Для того, чтобы зарядить аккумулятор надо не просто подключить его к блоку питания, такой эксперимент обычно заканчивается не очень хорошо. Надо подключить его к зарядному устройству. И здесь наступает небольшое непонимание, так как довольно много людей привыкло называть зарядными устройствами небольшие блоки питания от которых они заряжают свои смартфоны, планшеты и ноутбуки. Это не зарядные устройства, а блоки питания.
Чем же отличается зарядное устройство от блока питания. Блок питания предназначен выдавать стабилизированное напряжение в диапазоне заявленных токов нагрузки. Зарядное устройство обычно сложнее, так как выходное напряжение у него зависит от тока нагрузки, который в свою очередь ограничен. При этом в зарядном устройстве находится узел прекращающий заряд в конце, а также иногда и защита от подключения аккумулятора в неправильной полярности.
Самое простое зарядное устройство это просто блок питания и резистор (иногда лампа накаливания, что даже лучше) последовательно с аккумулятором. Такая схема ограничивает тока заряда, но как вы понимаете ничего больше она сделать не может.
Чуть сложнее, когда ставят еще и таймер, отключающий заряд после определенного времени, но такой принцип быстро «убивает» аккумуляторы. Например так сделано в одном из недорогих зарядных для шуруповертов (фото не мое).
Следующим классом идут более «умные » зарядные устройства, хотя по сути они не на много лучше предыдущего. Например вот фото фирменного зарядного устройства Bosch, предназначенного для заряда NiCd аккумуляторов.
Но все эти зарядные устройства кажутся очень простыми после взгляда на современные варианты для заряда литиевых аккумуляторов.
Конечно последний вариант не совсем вписывается в нашу концепцию переделки, так как на желательно чтобы наше зарядное не только заряжало правильно, а и стоило при этом минимальных денег.
Зарядные устройства китайских шуруповертов выглядят конечно не в пример проще, но опять же, делать с нуля такое устройство вряд ли кто то захочет, хотя именно это я и планирую сделать в третьей части, правда корректнее.
И так, для начала предположим что у нас на руках имеется зарядное устройство которое просто не подходит под новый тип аккумуляторов, но является исправным. Ну или по крайней мере у него исправен трансформатор. Как я писал выше, можно даже использовать просто резистор или лампочку, но это «не наш метод».
Условная схема типичного недорогого зарядного устройства выглядит примерно так: Трансформатор, диодный мост, тиристор и схема управления. Правда иногда вместо тиристора стоит реле, ток никак не ограничивается и может присутствовать схема термоконтроля от перегрева (хотя и она не всегда спасает.
Но нам от этой схемы нужно только трансформатор и диодный мост, правда придется добавить еще конденсатор, так мы получим некую исходную неизменную часть, она отмечена красным и дальше меняться не будет.
Диодный мост обычно находится на плате и при необходимости его можно использовать (если он исправен). Т.е. по большому счету можно выпаять из платы все радиоэлементы, оставив только четыре диода и клеммы для подключения батареи, а саму плату использовать как основу. Катод у диодов помечен полоской, точка, где соединяются два вывода помеченные полоской — плюс, соответственно точка соединения «не меченных» выводов — минус. К двум другим точкам соединения подключается трансформатор.
Правда открыв зарядное устройство вы можете увидеть и такую картину (не обращайте внимание на отсутствие трансформатора): В этом случае придется выпаивать все.
Диоды на плате удобно заменить на готовый диодный мост, к выводам АС подключается трансформатор, + и — соответственно идут дальше в схему. Можно конечно сказать как подобрать конденсатор, но я советую не заморачиваться и поставить такой как на фото, емкость 1000мкФ, напряжение 35 Вольт. Емкость можно и больше, например 2200, а напряжение 50 или 63 Вольта, большая емкость и напряжение смысла не имеют, а только увеличат габарит конденсатора. Конденсатор можно любой, подойдет даже «нонейм». Да, ставить его надо в любом случае, независимо от исправности диодного моста.
Теперь переходим к самому зарядному, а точнее к его вариантам, этот узел помечен на последней схеме прямоугольником. Самый простой и при этом относительно правильный способ, поставить микросхему стабилизатора напряжения LM317.
Но как я писал выше, ток заряда надо ограничивать. Да, многие схемы могут не только ограничивать, а и стабилизировать его, но по большому счету аккумуляторам неважно, будет ток заряда 1, 2 или 3 Ампера, неважно будет ли он стабилен в процессе заряда или «плавать», важно чтобы ток заряда не превышал установленный для аккумуляторов. Хотя для аккумуляторов, которые ставят в шуруповерты превысить его тяжело, так как они могут работать не только при больших токах разряда, но и заряда. Простейшее решение, перевести микросхему LM317 из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, а если говорить точнее, то добавить режим стабилизации тока. Достигается это добавлением одного резистора, как показано на схеме. Номинал резистора рассчитать очень просто: 1.25/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 1.25/1.5= 0.83 Ома.
Номиналы резисторов делителя напряжения также рассчитать довольно просто, но я бы советовал последовательно с верхним резистором поставить подстроечный, чтобы точно выставить напряжение, так как в отличии от тока здесь точность важна. Можно воспользоваться специальным калькулятором, но он не очень удобен, потому предложу номиналы без него, для напряжения 12.6 Вольта (3 последовательных аккумулятора 3.7 Вольта) верхний резистор нужен 1.5кОм, последовательно с ним подстроечный 200 Ом, а нижний резистор 13кОм.
Я специально указал, что подстроечный резистор ставится последовательно с верхним резистором. В случае обрыва на выходе будет минимальное напряжение. Если оборвать нижний резистор, то на выходе будет максимальное напряжение. Кстати, в распространенных платах DC-DC преобразователей сделано наоборот, в случае обрыва подстроечного резистора они дадут на выход максимальное напряжение.
Все хорошо в вышеприведенной схеме, простота, цена, но большая выделяемая мощность сводит на нет все преимущества, так как радиатор будет нужен весьма внушительный, потому для больших токов заряда она не очень подходит.
Более правильным вариантом будет применить понижающий DC-DC преобразователь. Например такой:
Конечно в исходном виде он не будет ограничивать ток, но при желании его можно доработать (на тот случай если он уже есть). Доработка проста и я ее уже описывал в одном из своих обзоров, правда там в конце я применял ее как драйвер светодиодов, но по сути это неважно. Надо: 1 транзистор типа BC557 или любой аналог (да хоть известный КТ361 или КТ3107) 2 резистора номиналом 33-200 Ом любой мощности. 1 резистор в качестве токового шунта 1 керамический конденсатор 0.1мкФ.
Токоизмерительный резистор рассчитывается очень просто, как и в случае с LM317, только значения чуть другие. 0,6/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 0,6/1.5= 0.4 Ома.
Выход добавочной схемы подключается к выводу 4 микросхемы LM2596, если применена другая микросхема, то ищем в описании вывод помеченный как FB и подключаем к нему.
В таком варианте при помощи подстроечного резистора устанавливаем выходное напряжение (на холостом ходу). Правда такая схема может немного недозаряжать аккумуляторы, хотя и не сильно, но это плата за простоту. Чтобы заряжать полностью, надо переключить вход измерения напряжения (один из резисторов делителя напряжения) к выходу всей схемы.
Все вышеприведенные способы заряда работоспособны, но не очень удобны. Более правильно будет применить плату, которая «умеет» не только стабилизировать выходное напряжение, а и ток. Например вот такая платка. Отличить подходящие платы от других весьма просто, в описании должно быть написано — DC-DC StepDown, а на плате присутствовать как минимум два подстрочных резистора.
Но помимо регулировки выходного тока данная плат имеет еще дополнительный бонус в виде индикации: 1. Светодиод вверху, показывает режим ограничения тока 2. Пара светодиодов внизу, показывают окончание заряда.
Индикация заряда аккумулятора реализована очень просто, переключение светодиодов происходит при падении тока ниже чем 1/10 от изначально установленного. Такой режим работы очень распространен и используется во многих простых зарядных устройствах. Т.е. к примеру мы установили ток заряда в 1.5 Ампера, подключили аккумулятор, когда ток заряда упадет ниже чем 150мА, то один из светодиодов погаснет, а второй засветится, показывая тем самым, что процесс заряда окончен. Обзоры данной платы делал коллега ksiman, потому для более детального описания проще дать ссылку.
Схема данной платы также из указанного выше обзора, возможно будет полезна.
Получается, что данная плата весьма неплохо подходит для заряда аккумуляторов, сначала выставляем напряжение окончания заряда из расчета 4,2 Вольта на элемент, а затем ток заряда. Для гурманов можно предложить такую же плату, но с индикацией тока заряда и напряжения на батарее, но как по мне, то в данном случае это лишнее. Я делал обзор этой платы, собственно это и есть фото из того обзора, там же я показывал как самому сделать импульсный блок питания.
Так будет выглядеть этот вариант на блок схеме.
Вот мы потихоньку и подобрались к предмету обзора, который прежде всего заинтересовал своей низкой ценой. У меня очень большие подозрения насчет «фирменности» установленной микросхемы, но если не использовать ее на все заявленные 3 Ампера, то она вполне жизнеспособна.
Так получилось, что изначально я не думал делать обзор данной платы и хотя их было куплено 4 штуки, но дома у меня осталась всего одна и та уже со следами моего вмешательства. Я выпаял родные светодиоды и припаял другие.
В исходном виде на плате расположены три светодиода: 1. Заряжено. 2. Заряд 3. Индикация ограничения тока.
Как работает индикация. Светодиоды Заряд и Заряжено включены так, что светит только один из них, потому можно их рассматривать как один. В платах без регулировки тока при которой будет срабатывать индикация, переключение происходит при падении тока заряда ниже 1/10 от установленного резистором — Ограничение тока. В обозреваемой плате можно установить произвольный ток срабатывания, я бы советовал выставить 1/5.
Светодиод индикации ограничения тока работает несколько по другому, он светит когда происходит ограничение тока, т.е. когда ток при установленном напряжении стремится вырасти больше, чем установлено регулятором. Например выставили ток 1 Ампер и 10 Вольт (условно), подключили нагрузку, которая при 10 Вольт потребляет 0.5 Ампера. На выходе будет 10 Вольт 0.5 Ампера. Затем подключили нагрузку, которая при 10 Вольт будет потреблять 1.5 Ампера, на выходе будет 1 Ампер и 8 Вольт (условно), т.е. плата снизит напряжение до такого значения при котором ток на выходе не будет превышать установленного и при этом засветит светодиод.
Также на плате находится три подстроечных резистора: 1. Регулировка выходного напряжения. 2. Регулировки порога срабатывания индикации окончания заряда. 3. Регулировка порога ограничения выходного тока.
Плата весьма простая, на ней расположена собственно микросхема LM2596, стабилизатор 78L05 и компаратор LM358. LM2596 собственно ШИМ контроллер. 78L05 используется дли питания компаратора и как источник опорного напряжения. LM358 «следит» за током и попутно управляет индикацией
В качестве токового шунта работает дорожка на печатной плате. Такой метод измерения тока не очень хорош, так как ток будет «плавать» в зависимости от температуры платы, но так как для нас стабильность выходного тока не имеет значения, то можно не обращать на это внимание.
Расположение контактов, органов управления и индикации со страницы товара.
Платы с возможностью ограничения выходного тока весьма хорошо подходят для заряда аккумуляторов. А те платы, которые имеют индикацию окончания заряда, позволяют еще и получить некое удобство, позволяющее знать что аккумулятор заряжен. Но есть у всех вышеперечисленных способов один минус, все эти варианты не могут отключить аккумулятор после окончания заряда, т.е. полностью прекратить процесс. Конечно мне скажут, а как же живут аккумуляторы в блоках бесперебойного питания. А вот здесь есть особенность, у некоторых типов аккумуляторов есть понятие — циклический заряд и так называемый Standby, т.е. поддерживающий. Тот же свинцовый аккумулятор в циклическом режиме заряжают до 14.3-15 Вольт, а в дежурном только до 13.8-13.9 Вольта.
Если аккумулятор не отключить, то небольшой ток заряда всегда будет через него течь, и хотя литиевым аккумуляторам в этом плане немного «повезло», ток у них падает очень значительно, но все равно, оставлять их в таком режиме не рекомендуется. Дело в том, что кадмиевые или свинцовые просто начинают разрушаться, нагреваться и все, а с литиевыми возможно возгорание. Да, литиевые аккумуляторы имеют защитный клапан, но лишняя защита никогда не мешает.
Очень часто задают вопрос — а как же плата защиты, ведь она может отключить аккумулятор по завершении заряда. Может и не только может, а и отключит, только сделает это она не при 4.2 Вольта на элемент, а при 4.25-4.35 Вольта, так как функция отключения для нее скорее защитная, а не основная. Потому так делать крайне не рекомендуется.
Собственно потому я придумал простенькую схемку, которая будет отключать аккумулятор по завершению заряда. Принцип работы очень прост (потому имеет некоторые ограничения). Подключили аккумулятор, так как конденсатор С1 разряжен, то через него течет ток, который открывает транзистор, а он подает ток на реле. Реле подключает к зарядному аккумулятор, а дальше реле питается через оптрон, который подключен к выходу индикации заряда платы преобразователя.
Соответственно была разработана небольшая платка, причем в универсальном исполнении.
Ну а дальше все просто и знакомо, печатаем плату на бумаге, переносим на текстолит, травим. Кому интересно, процесс изготовления печатных плат подробно показан в этом обзоре.
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.
Плату я сделал универсальной, можно применить вместо реле полевой транзистор, часть компонентов остается та же, что и была до этого. Кроме того такой вариант более универсален, так как подходит для шуруповертов с 3-4-5 аккумуляторами. Но у такой платы есть недостаток. Внутри транзистора есть «паразитный» диод и если оставить аккумулятор подключенным к зарядному устройству, но выключить его из розетки, то аккумулятор будет разряжаться через схему зарядного. В том варианте, что я показал выше, будет похожая проблема, но там ток совсем маленький, около 0.5мА и для полного разряда аккумулятору понадобится около 4000 часов.
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 обзоре от автора Onegin45.
5. Взять блок питания и немного доработать его. Нечто подобное я делал в этом обзоре.
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, ссылка 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.
Правила эксплуатации
Каждый человек перед использованием шуруповерта должен ознакомиться с правилами его эксплуатации. Выделяют несколько рекомендаций, которых надо придерживаться:
- работать надо только в устойчивой позе, следя за положением рук и ног;
- если приходится вкручивать шурупы на высоте, лучше использовать стремянку;
- каждые полчаса надо делать перерыв, чтобы инструмент остывал;
- при выполнении сверления надо закреплять заготовку, чтобы она была неподвижной.
Еще одно важное правило, которого следует обязательно придерживаться – регулярная проверка всех узлов. Перед работой надо осматривать шуруповерт, чтобы убедиться в отсутствии повреждений.
Дополнительная информация
Вышеописанный принцип запитки шуруповерта с севшим АКБ является далеко не единственным. В инструкции показан простейший метод. Как видно, наличие большого внешнего трансформатора портит всю эстетику и практичность инструмента, который по изначальной задумке должен быть мобильным и легким.
Сделать схему электропитания более профессиональной поможет специальная плата, основанная на микросхеме IR2157. Мастеру нужно будет только применить в плате намотку трансформатора, конденсатор и диодный мост, соответствующие параметрам конкретно взятого шуруповерта.
Благодаря компактным габаритам платы, ее получится аккуратно разместить в корпусе аккумуляторного блока. Ниже прилагается вспомогательный видеоролик, автор которого своими руками собирает плату на микросхеме IR2157, а также запитывает с ее помощью аккумуляторный шуруповерт.
Если у вас 6не выйдет своими руками собрать данную плату, то не беда. IR2157 можно приобрести на любом радиорынке. Останется только доработать трансформатор и диодным мост с конденсатором.
Меры предосторожности
Есть несколько мер предосторожности, с которыми надо ознакомиться перед применением аккумуляторного электроинструмента:
- хранить устройство можно при температуре не ниже 0 градусов;
- нельзя допускать, чтобы на батарею попадала жидкость;
- заряжать АКБ можно только при температуре 10-50 градусов тепла;
- нельзя заряжать поврежденный АКБ.
Довольно часто владельцы аккумуляторных шуруповертов сталкиваются с ситуациями, когда перестает работать батарея. В таких случаях придется подключать устройство к сети. Однако перед этим необходимо узнать, как перевести шуруповерт на питание от сети 220В и что для этого надо сделать.
Как подключить к зарядной станции
Прежде, чем решать вопрос «можно ли заряжать аккумулятор шуруповерта зарядным устройством», нужно помнить, что зарядный блок шуруповерта подает невысокое напряжение, при большой протяженности провода напряжение теряется, поэтому рациональным будет подключение через метровый шнур с сечением 2.5 мм2 и более.
Этапы процедуры
- К контактам зарядного узла шуруповерта крепятся провода. Испорченные питательные элементы изымаются из гнезда.
- В корпусе проделывается паз, сквозь него пропускается кабель. Место входа предлагается уплотнить эластичным материалом, чтобы не было люфта и провод надежно держался на месте.
- Поскольку гнездо после удаления негодных элементов потеряло в тяжести, рекомендуется восстановить баланс вкладкой в освободившееся пространство какого-либо груза, иначе кисть при работе будет сильно уставать, со временем вредя здоровью суставов, связок.
- Кабель и прикрепленные ранее провода соединяются воедино, корпус собирается.
