Содержание

как правильно зарядить шуруповерт 12 и 18 вольт универсальным зарядником? Характеристики импульсных моделей

Аккумуляторный шуруповерт значительно упрощает выполнение работ по установке крепежа, тем более что он не привязан к розетке – работать можно даже на улице или в помещениях, где электричества нет. При этом одним из наиболее важных узлов такого агрегата является зарядное устройство, ведь во многом именно от него зависит степень удобства эксплуатации прибора.

Что это такое?

Зарядник для аккумулятора шуруповерта – это устройство, позволяющее восполнить потери энергии батареи, обусловленные эксплуатацией инструмента. Благодаря возможности заряжать аккумулятор многократно сама батарея может иметь сравнительно небольшие размеры и емкость, лишь бы количество циклов перезарядки было большим, а зарядное устройство обеспечивало высокую скорость восстановления первоначального заряда.

Все зарядные устройства глобально можно поделить на 2 класса: встроенные и выносные. В первом случае нет необходимости специально извлекать батарею для зарядки – кабель с электрической вилкой присоединяется прямо к корпусу инструмента (или и вовсе прикреплен к нему на постоянной основе), что довольно удобно. Выносные зарядные устройства – это отдельный механизм, который предполагает извлечение батареи из корпуса шуруповерта, ее вставку в специальный зажим, а уже последний имеет тот же кабель с вилкой и включается в розетку. Каждое из решений имеет собственные преимущества и недостатки, но об этом чуть позже.

Если вышеописанное деление на классы никак принципиально не влияет на работу механизма, то соответствие типа зарядного устройства типу батареи критически важно. Дело в том, что аккумуляторы для электроинструмента даже сегодня выпускаются нескольких видов, каждый из которых имеет собственные особенности работы. Если зарядник не соответствует требуемым параметрам, это может привести к весьма быстрой порче батареи. Чтобы понимать, какими критериями должно обладать зарядное устройство, рассмотрим вкратце особенности всех основных типов аккумуляторов.

  • Никель-кадмиевые аккумуляторы сегодня уже встречаются довольно редко – их популярность падает из-за многих факторов, среди которых токсичность содержимого, способность к быстрому саморазряду, высокий вес при сравнительно малом заряде, а также «эффект памяти». Последний критерий означает, что батарея всегда должна быть сначала полностью разряженной, а затем полностью заряженной, если не соблюдать это правило, ее емкость, и без того невысокая, станет снижаться буквально на глазах. Едва ли не единственным огромным плюсом этого типа аккумуляторов является их способность нормально работать при любых низких температурах. При этом они еще и способны выдерживать высокие нагрузки, потому зарядные устройства для них часто делают с возможностью максимально быстрой зарядки – это весьма актуально, раз уж заряжать всегда нужно от 0% до 100%.
  • Никель-металл-гидридные батареи считаются улучшенной версией никель-кадмиевых – недостатки в целом повторяются, но выражены все они в заметно меньшей степени. Кроме того, у содержимого таких аккумуляторов не просматривается токсичных составляющих. Преимущества также весьма похожи на те, что были у батарей предыдущего типа, потому эти аккумуляторы встречаются уже значительно чаще, а зарядные устройства для обоих типов весьма похожи. Единственный показатель, в котором металл-гидридные источники питания хуже кадмиевых – это стоимость.
  • Литий-ионные аккумуляторы справедливо считаются наиболее современными и лучшими с технической стороны. Они лишены большинства недостатков вышеописанных батарей, например, мало весят при значительном объеме заряда, саморазряжаются на считаные проценты за месяц простоя, совершенно лишены «эффекта памяти». Долгое время их критиковали за несколько ускоренный разряд при работе в условиях мороза, но в последние годы постепенно решается и эта проблема. Правда, недостатки все равно есть, и наиболее высокая стоимость – далеко не единственный. Так, подобную батарею крайне нежелательно разряжать полностью – после этого она может и не восстановить первоначальную емкость, хотя плюс заключается в том, что подзарядить ее можно в любой момент ввиду отсутствия «эффекта памяти». Другой проблемой является вероятность взрыва аккумулятора при перегреве от чрезмерного заряда, потому зарядное устройство для такой батареи обязательно должно быть снабжено микроконтроллером.

Помимо прочего, зарядные устройства могут различаться и по вольтажу – 12, 14,4 или 18 вольт (этот показатель обязательно должен соответствовать рекомендованному в инструкции к шуруповерту). В качестве дополнительных опций предусмотрены специальная возможность ускоренного заряжания, а также индикация уровня заряда и автоматическое отключение в случае полного заряда или некой непредвиденной ситуации. Наличие дополнительных функций отрицательно сказывается на стоимости зарядника.

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 линии, в которую они выстроены.

Виды и типы

Существуют и универсальные зарядные устройства для всех типов аккумуляторов, но все же в большинстве случаев лучшим решением будет зарядник, оптимально подходящий под нужды конкретно взятой батареи.

Что интересно, многочисленные отзывы указывают на неидеальное соответствие «родных» зарядных устройств, поставляемых в комплекте с самим шуруповертом. Дескать, производители часто экономят на этой детали, из-за чего довольно быстро может сломаться даже новый инструмент. Многие потребители по этой причине предпочитают собирать зарядные устройства самостоятельно, но в этом случае стоит строго придерживаться схемы и соответствия всех деталей.

Со встроенным блоком питания

Встроенный зарядный прибор делает аккумуляторный шуруповерт похожим на сетевой – он просто втыкается в розетку, а при завершении зарядки кабель либо отсоединяется, либо прячется в специальный отсек. Такой аналоговый механизм в основном выполняет функции стабилизатора напряжения, он позволяет производить заряжание аккумулятора, не вынимая его из корпуса прибора. Существенным недостатком такого решения является то, что во время зарядки инструмент нельзя использовать с запасным аккумулятором, поскольку единственное место для батареи уже занято. С другой стороны, вероятность потерять или забыть блок питания минимизируется, поскольку он не представляет собой отдельного механизма и всегда будет под рукой – там же, где и сам шуруповерт.

Учитывая, что замена подобного встроенного блока питания представляет собой существенную проблему, производители обычно стараются делать механизм на совесть, потому проблем с обновлением зарядного устройства возникать не должно – оно окажется довольно долговечным. Необходимость выполнять максимально качественный зарядник приводит к тому, что он становится лучшим решением для литиевого шуруповерта – он может заряжаться в любой момент, а из-за встраивания в крупный корпус не возникает проблем с оснащением агрегата микроконтроллерами для отключения подачи тока.

С внешним блоком питания

Выносной блок питания аналогового зарядного устройства – альтернативное решение тому, что было описано выше. Оно работает принципиально иначе: здесь для зарядки аккумулятор вынимается из корпуса шуруповерта и устанавливается в гнездо самого зарядника, представляющего собой совершенно отдельный механизм. Такое решение кажется неплохим по той причине, что позволяет заряжать один аккумулятор, пока сам шуруповерт работает, питаясь от второго. Этот факт даже во многом нивелирует характерный недостаток – весьма невысокую скорость заряжания у таких устройств, что часто отбрасывает их в категорию бытовых, не рассчитанных на длительную автономную работу.

Именно зарядники такого типа часто оказываются универсальными, нацеленными на работу с разными типами аккумулятора из трех вышеописанных. Так происходит потому, что производители, стремясь обеспечить потребителю максимальный выбор положительных качеств батареи, предлагают в комплекте поставки одновременно литий-ионный и никель-кадмиевый аккумулятор. Наличие отдельного корпуса позволяет встроить в него более сложную схему, позволяющую выставлять необходимые параметры питания для каждого случая, однако, подобное решение, конечно, будет занимать чуть больше места.

Импульсные

Эти зарядные устройства, в противовес двум вышеописанным аналоговым, оказываются и самыми дорогими, и самыми «умными», в связи с чем основной их сферой применения следует считать профессиональные шуруповерты. Как и положено дорогому агрегату, он практически всегда рассчитан на батареи разных типов, а главное – обладает возможностью предельно быстрой зарядки, буквально в течение часа, чтобы минимизировать возможный простой. Для эффективной работы с никель-кадмиевыми батареями, страдающими от «эффекта памяти», такой зарядник обладает еще и функцией быстрой разрядки.

При этом одним из важных преимуществ импульсного зарядного устройства являются его небольшие размеры при быстрой подаче электроэнергии. Теоретически возможно собрать подобное по характеристикам аналоговое решение, что обойдется дешевле, однако, в этом случае габариты зарядника будут примерно сопоставимы с габаритами всего шуруповерта.

Правила зарядки

Чтобы зарядное устройство и аккумулятор в дальнейшем работали правильно, нужно соблюдать определенные правила зарядки. Если в инструкции к шуруповерту об этом написано отдельно, или даже приобретенный аккумулятор или зарядник имеют собственную инструкцию, их обязательно нужно внимательно прочитать и стараться не отклоняться от написанного ни при каких условиях. Например, никель-кадмиевые аккумуляторы обычно требуют предварительного «разгона», для этого их трижды подряд полностью разряжают и заряжают, после каждой разрядки выжидая еще хотя бы 8 часов до повторного заряжания.

По многочисленным отзывам, игнорирование этой рекомендации приводит к тому, что батарея так и не выходит на заявленный объем заряда. Лишь после троекратного прохождения процедуры аккумулятор можно подключить для зарядки и полноценного использования, однако, эксплуатация допустима только после достижения стопроцентного заряда. В дальнейшем повторная зарядка возможна только после достижения нулевого уровня заряда.

С литий-ионными аккумуляторами все намного проще – им не нужен никакой разгон, да и заряжать их можно в любой момент. При этом покупая дешевый зарядник, нужно понимать, что он может и не предусматривать автоматического отключения, и в этом случае в обязанности владельца входит слежение за тем, чтобы батарея не перегревалась, в противном случае не исключен ее взрыв. Рекомендуемая температура для зарядки батарей, кстати, находится в пределах 10-40 градусов выше нуля, вылезать за эти рамки не рекомендуется.

На период простоя батареи желательно извлекать из инструмента, не оставляя внутри корпуса. Сами зарядные устройства стоит приобретать только в специализированных механизмах, экспериментировать в этой сфере, приобретая дешевые китайские блоки, рискованно. Что касается продолжительности процесса зарядки, то этот момент лучше дополнительно проверить в инструкции. Хорошо, если зарядник предполагает автоматическое отключение при достижении нужного уровня, но если нет, возможны сюрпризы, ведь у импульсных зарядных устройств минимальное время зарядки может составлять всего полчаса, а у аналоговых – достигать 7 часов. Если автоматического отключения нет, но есть индикатор уровня заряда, то лучше отключать батарею сразу после достижения 100%, даже если в инструкции написано, что одноразовая передержка не грозит страшными последствиями.

Об особенностях зарядных устройств для шуруповерта смотрите в видео ниже

stroy-podskazka.ru

Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта.

Схема, устройство, ремонт

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием.

Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта фирмы «Интерскол».

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Схема зарядного устройства от шуруповёрта

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Печатная плата зарядного устройства

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь.

Трансформатор GS-1415 от зарядного устройства

Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1. Диодный мост состоит из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает прямой ток 3 ампера. Электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста.

Основа схемы управления – микросхема HCF4060BE, которая является 14-разрядным счётчиком с элементами для задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором структуры p-n-p S9012. Транзистор нагружен на электромагнитное реле S3-12A. На микросхеме U1 реализован своеобразный таймер, который включает реле на заданное время заряда – около 60 минут.

При включении зарядника в сеть и подключении аккумулятора контакты реле JDQK1 разомкнуты.

Микросхема HCF4060BE запитывается от стабилитрона VD6 – 1N4742A (12V). Стабилитрон ограничивает напряжение с сетевого выпрямителя до уровня 12 вольт, так как на его выходе около 24 вольт.

Если взглянуть на схему, то не трудно заметить, что до нажатия кнопки «Пуск» микросхема U1 HCF4060BE обесточена – отключена от источника питания. При нажатии кнопки «Пуск» напряжение питания от выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.

Далее пониженное и стабилизированное напряжение поступает на 16 вывод микросхемы U1. Микросхема начинает работать, а также открывается транзистор S9012, которым она управляет.

Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на обмотку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор поступает напряжение питания. Начинается заряд аккумулятора. Диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, которое образуется при обесточивании обмотки реле.

Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда, если вдруг будет отключено сетевое питание.

Что будет после того, когда контакты кнопки «Пуск» разомкнутся? По схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле плюсовое напряжение через диод VD7 (1N4007) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остаётся подключенной к источнику питания даже после того, как контакты кнопки будут разомкнуты.

Сменный аккумулятор.

Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединено 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый по 1,2 вольта.

Сменный аккумулятор 14,4V

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

Никель-кадмиевый элемент (Ni-Cd)

Также в блок аккумуляторов встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1. По принципу действия он похож на термовыключатели серии KSD. Маркировка термовыключателя JJD-45 2A. Конструктивно он закреплён на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему.

Датчик температуры

Один из выводов термодатчика соединён с минусовым выводом аккумуляторной батареи. Второй вывод подключен к отдельному, третьему разъёму.

Алгоритм работы схемы довольно прост.

При включении в сеть 220V зарядное устройство ни как не проявляет свою работу. Индикаторы (зелёный и красный светодиоды) не светятся. При подключении сменного аккумулятора загорается зелёный светодиод, который свидетельствует о том, что зарядник готов к работе.

При нажатии кнопки «Пуск» электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс заряда аккумулятора. Загорается красный светодиод, а зелёный гаснет. По истечении 50 – 60 минут, реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорается светодиод зелёного цвета, а красный гаснет. Зарядка завершена.

После зарядки напряжение на клеммах аккумулятора может достигать 16,8 вольт.

Такой алгоритм работы примитивен и со временем приводит к так называемому «эффекту памяти» у аккумулятора. То есть ёмкость аккумулятора снижается.

Если следовать правильному алгоритму заряда аккумулятора для начала каждый из его элементов нужно разрядить до 1 вольта. Т.е. блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В заряднике для шуруповёрта такой режим не реализован.

Вот зарядная характеристика одного Ni-Cd аккумуляторного элемента на 1,2V.

Зарядная характеристика Ni-Cd аккумуляторов

На графике показано, как во время заряда меняется температура элемента (temperature), напряжение на его выводах (voltage) и относительное давление (relative pressure).

Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, как правило, работают по так называемому методу дельта -ΔV. На рисунке видно, что в конце зарядки элемента происходить уменьшение напряжения на небольшую величину – порядка 10mV (для Ni-Cd) и 4mV (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер и определяет, зарядился ли элемент.

Так же во время зарядки происходит контроль температуры элемента с помощью термодатчика. Тут же на графике видно, что температура зарядившегося элемента составляет около 450С.

Вернёмся к схеме зарядного устройства от шуруповёрта. Теперь понятно, что термовыключатель JDD-45 отслеживает температуру аккумуляторного блока и разрывает цепь заряда, когда температура достигнет где-то 450С. Иногда такое происходит раньше того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Такое происходит, когда емкость аккумулятора снизилась из-за «эффекта памяти». При этом полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут.

Как видим из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электроёмкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно воспользоваться универсальным зарядным устройством, например, таким, как Turnigy Accucell 6.

Возможные неполадки зарядного устройства.

Со временем из-за износа и влажности кнопка SK1 «Пуск» начинает плохо срабатывать, а иногда и вообще отказывает. Понятно, что при неисправности кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.

Также может иметь место выход из строя стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE). В таком случае при нажатии кнопки включение зарядки не происходит, индикация отсутствует.

Зарядное устройство шуруповёрта Интерскол в разобранном виде

В моей практике был случай, когда стабилитрон пробило, мультиметром он «звонился» как кусок провода. После его замены зарядка стала исправно работать. Для замены подойдёт любой стабилитрон на напряжение стабилизации 12V и мощностью 1 Ватт. Проверить стабилитрон на «пробой» можно также, как и обычный диод. О проверке диодов я уже рассказывал.

Меняем пробитый стабилитрон

После ремонта нужно проверить работу устройства. Нажатием кнопки запускаем зарядку АКБ. Приблизительно через час зарядное устройство должно отключиться (засветится индикатор «Сеть» (зелёный). Вынимаем АКБ и делаем «контрольный» замер напряжения на её клеммах. АКБ должна быть заряженной.

Проверка зарядного устройства после ремонта

Если же элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрения, а включения режима заряда не происходит, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке.

Схема достаточно примитивна и не вызывает проблем при диагностике неисправности и ремонте даже у начинающих радиолюбителей.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Зарядка для шуруповёрта своими руками

Часто родное зарядное устройство, входящее в комплект шуруповерта, работает медленно, долго заряжая аккумулятор. Тем, кто интенсивно использует шуруповерт, это очень мешает в работе. Несмотря на то, что в комплект входит обычно два аккумулятора (один установлен в рукоятку инструмента и в работе, а другой подключен к зарядному устройству и находится в процессе зарядки), часто владельцы не могут приспособиться к рабочему циклу аккумуляторов. Тогда имеет смысл изготовить зарядное устройство своими руками и зарядка станет удобнее.

Содержание статьи:

Виды батарей

Аккумуляторы неодинаковы по типам и режимы заряда у них могут быть разными.  Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи являются очень хорошим источником энергии, способны отдавать большую мощность. Однако, по экологическим причинам их производство прекращено и они будут встречаться все реже и реже. Сейчас всюду их вытеснили литий-ионные аккумуляторы.

Сернокислотные (Pb) свинцовые гелевые аккумуляторы имеют неплохие характеристики, но утяжеляют инструмент и поэтому не пользуются особой популярностью, несмотря на относительную дешевизну. Поскольку они гелевые (раствор серной кислоты загущается силикатом натрия), то никаких пробок в них нет, электролит из них не вытекает и ими можно пользоваться в любом положении. (Кстати, и никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов тоже относятся к классу гелевых.)

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются сейчас наиболее перспективными и продвигаемыми в технике и на рынке. Их особенностью является полная герметичность ячейки. Они имеют весьма высокую удельную мощность, безопасны в обращении (благодаря встроенному контроллеру заряда!), выгодно утилизируются, являются наиболее экологически чистыми, имеют малый вес. В шуруповертах в настоящее время применяются очень часто.

Режимы заряда

Номинальное напряжение Ni-Cd ячейки 1.2 В. Никель-кадмиевый аккумулятор заряжается током от 0.1 до 1.0 номинальной емкости. Это означает, что аккумулятор емкостью 5 амперчасов можно заряжать током от 0.5 до 5 А.

Заряд сернокислотных аккумуляторов хорошо знаком всем людям, держащим в руках шуруповерт, ведь практически каждый их них еще и автолюбитель. Номинальное напряжение ячейки Pb-PbO2 составляет 2.0 В, а ток зарядки свинцового сернокислотного аккумулятора всегда 0.1 C (доля тока от номинальной емкости, см. выше).

Литий-ионная ячейка имеет номинальное напряжение 3.3 В. Ток заряда литий-ионного аккумулятора, 0.1 C. При комнатной температуре этот ток можно плавно повышать до 1.0 С – это быстрый заряд. Однако, это годится только для тех батарей, которые не были переразряжены. При заряде литий-ионных батарей следует точно соблюдать напряжение. Заряд производится до 4.2 В точно. Превышение резко снижает срок службы, понижение – уменьшает емкость. При зарядке следует следить за температурой. Теплый аккумулятор следует либо ограничить током до 0.1 С, либо отключить до остывания.

ВНИМАНИЕ! При перегреве литий-ионного аккумулятора при зарядке свыше 60 градусов Цельсия возможен его взрыв и возгорание! Не следует слишком полагаться на встроенную электронику безопасности (контроллер заряда).

При заряде литиевой батареи, контрольное напряжение (напряжение окончания заряда) образует приблизительный ряд (точные напряжения зависят от конкретной технологии и указаны в паспорте на батарею и на ее корпусе):

Число элементов Номинал. напр., В По паспорту, В Конец заряда, В
1 3.6 3.6 4.2
2 7.2 7 8.4
3 10.8 10 12.6
4 14.4 12 16.8
5 18 18 21.0

Напряжение заряда следует контролировать мультиметром или схемой с компаратором напряжения, настроенным точно на применяемую батарею. Но для “электронщиков начального уровня” реально можно предложить только простую и надежную схему, описанную в следующем разделе.

Зарядное устройство + (Видео)

Зарядное устройство, которое предлагается ниже, обеспечивает нужный зарядный ток для любого аккумулятора из всех перечисленных. Шуруповерты питаются от аккумуляторов с разными напряжениями 12 вольт или 18 вольт. Это неважно, главный параметр зарядного устройства для аккумуляторов – ток заряда. Напряжение зарядного устройства при отключенной нагрузке всегда выше номинального, оно падает до нормы при подключении батареи при заряде. В процессе заряда оно соответствует текущему состоянию аккумулятора и обычно чуть выше номинального в конце заряжания.

Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе VT2, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением (см. таблицу в предыдущем разделе).

Этот трансформатор должен также иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить необходимый ток при длительной работе без перегрева обмоток. Иначе он может сгореть. Ток заряда выставляется регулировкой резистора R1 при подключенном аккумуляторе. Он остается постоянным в процессе заряда (тем постоянней, чем выше напряжение от трансформатора. Примечание: напряжение от трансформатора не должно превышать 27 В).

Резистор R3 (не менее 2 Вт 1 Ом) ограничивает максимальный ток, а светодиод VD6 горит, пока идет заряд. К концу заряда, свечение светодиода уменьшается и он гаснет. Тем не менее, не забывайте про точный контроль напряжения литий-ионных аккумуляторов и их температуру!

Все детали в описанной схеме монтируются на печатной плате из фольгированного текстолита. Вместо диодов, указанных в схеме, можно взять русские диоды КД202 или Д242, они довольно доступны в старом электронном ломе. Располагать детали надо так, чтобы на плате оказалось как можно меньше пересечений, в идеале ни одного. Не следует увлекаться высокой плотностью монтажа, ведь вы собираете не смартфон. Распаивать детали вам будет значительно легче, если между ними останется по 3-5 мм.

Транзистор должен быть установлен на теплоотводе достаточной пощади (20-50 см.кв). Все части зарядного устройства лучше всего смонтировать в удобный самодельный корпус. Это будет самым практичным решением, в работе вам ничто не будет мешать. Но здесь могут возникнуть большие сложности с клеммами и подключением к аккумулятору. Поэтому лучше сделать так: взять старое или неисправное зарядное устройство у знакомых, подходящее к вашей модели аккумулятора, и подвергнуть его переделке.

  • Вскрыть корпус старого зарядного устройства.
  • Удалить из него всю бывшую начинку.
  • Подобрать следующие радиоэлементы:
 Поз.  Описание
 VD1-VD4  1N4001 диод выпрямительный
 VD5  диод
 VD6  VD6 светодиод, красный или зеленый, любого типа
 C1  C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
 C2  C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
 R1  переменный резистор 10 ком, желательно проволочный
 R2  резистор МЛТ-0,25 330 Ом
 R3   резистор МЛТ-2, 1 Ом
 VT1  транзистор КТ361В, Г
 VT2  транзистор КТ829В (устанавливается на радиатор пл. 20 – 50 кв. см
 Т1  Трансформатор силовой 220 В / 24 В, мощность 100 Вт
  • Выбрать подходящий размер для печатной платы, помещающейся в корпус вместе с деталями из приведенной схемы, нарисовать нитрокраской ее дорожки по принципиальной схеме, протравить в медном купоросе и распаять все детали. Радиатор для транзистора нужно установить на алюминиевой пластинке так, чтобы она не касалась ни с какой частью схемы. Сам транзистор плотно прикручивается к ней винтиком и гайкой М3.
  • Собрать плату в корпусе и припаять клеммы по схеме строго соблюдая полярность. Вывести провод для трансформатора.
  • Трансформатор с предохранителем на 0.5 А установить в небольшой подходящий корпус и снабдить отдельным разъемом для подключения переделанного зарядного блока. Лучше всего взять разъемы от компьютерных блоков питания, папу установить в корпус с трансформатором, а маму подключить к диодам мостика в зарядном устройстве.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

instrument-blog.ru

Зарядка аккумулятора шуруповерта: правила и особенности

Шуруповерт занимает не последнее место в линейке аккумуляторных электроинструментов. В отличие от шнуровых устройств он незаменим при проведении работ на высоте или в местах, не оборудованных сетью питания. Он не отличается от шнуровых шуруповертов величиной крутящего момента, диаметром патрона и функционалом. Единственный его недостаток — это ограниченное время работы. Чтобы знать, как зарядить аккумулятор шуруповерта правильно, нужно изучить устройство и принцип работы источника питания.

шуруповертшуруповерт

Шуруповерт — аккумуляторный электроинструмент.

Устройство аккумулятора шуруповерта

АКБ инструмента представляет собой набор последовательно соединенных никель-кадмиевых элементов. Они располагаются в специальном съемном пластиковом боксе, расположенном в пяте корпуса, и служат его опорой. Съемный источник энергии имеет 2 встроенных пластинчатых контакта, предназначенных для подсоединения к электродвигателю и клеммам зарядного устройства (ЗУ).

Ni-Cd-аккумулятор является химическим источником тока, в котором анод выполнен из гидрата закиси никеля, а катод — из кадмия. В качестве электролита используется гидроксид калия плотностью 1,19-1,21 г/см³. Напряжение заряженного элемента составляет около 1,37 В, а разряженного — 1 В. Срок службы — от 100 до 900 циклов заряда-разряда, а саморазряд — 10% в месяц.

 

Благодаря низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при заряде большим током. При перезаряде аккумулятора его температура повышается, что является признаком окончания заряда. Эксплуатироваться батарея может в диапазоне -50…+40°С без потери емкости.

NiCd-системы подвержены «эффекту памяти». Он проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он полностью разрядится. Потерянная в результате этого емкость восстанавливается после проведения глубокого разряда с последующим зарядом.

устройство аккумулятораустройство аккумулятора

Внутреннее устройство аккумулятора шуруповерта.

Суммарное напряжение батареи составляет 18 В и состоит из суммы напряжений отдельных аккумуляторов. Блок элементов собирается при помощи шин, которые припаиваются к электродам. Это улучшает контакт и уменьшает переходное сопротивление в местах крепления. Для предохранения от перегрева блок оборудован тепловой защитой (термистором).

Некоторые модели электроинструмента оснащены литиевыми элементами. Однако они увеличивают цену изделия. Кроме того, литиевые источники чувствительны к качеству заряда и должны комплектоваться специальными зарядными блоками.

Общие правила зарядки

Зарядке подлежат полностью разряженные аккумуляторы. Для пополнения емкости применяются штатные ЗУ, имеющиеся в комплекте шуруповерта. В связи с тем, что при заряде температура элементов увеличивается, не рекомендуется оставлять комплект на солнце или в закрытых помещениях с температурой более +30°С. Комплектные зарядные блоки не имеют регулировки параметров. Процесс пополнения емкости аккумулятора отслеживается по светодиодной индикации.

Время заряда зависит от типа используемого источника питания и может продолжаться от 0,5 до 5-6 часов. Не рекомендуется оставлять заряженное изделие в ЗУ. После остывания АКБ готова к эксплуатации.

зарядное устройствозарядное устройство

Комплектующее зарядное устройство для шуруповерта.

Нюансы зарядки аккумуляторов различных типов

Для нормальной работы источников питания любого типа рекомендуется их:

  • не перегревать;
  • не перезаряжать;
  • не переразряжать.

Для пополнения емкости батарей используют импульсные либо стандартные нерегулируемые зарядные блоки. Первоначальный заряд проводят предварительно разряженным АКБ. Новым NiCd-элементам рекомендуют сделать 3-кратный режим разряда-заряда. В последующем будет необходим только полный заряд. Показателем окончания пополнения емкости станет ощутимый нагрев корпуса аккумуляторного блока.

Никель-металлгидридные аккумуляторы, в отличие от кадмиевых, должны храниться с небольшим (30-40%) уровнем емкости. Эти батареи более чувствительны к нагреву, поэтому их нельзя перегружать в процессе работы. Для этого на шуруповерте имеется кольцо выбора крутящего момента. В связи с тем, что Ni-MH-аккумулятор подвержен «эффекту памяти», для восстановления емкости нужно периодически проводить 4-6-кратные режимы «тренировок».

После проведения заряда АКБ необходимо дать время для остывания. В противном случае это скажется на величине токоотдачи. Если в процессе разряда было достигнуто напряжение 0,9 В и ниже, некоторые ЗУ не «увидят» вставленный элемент. На любом ЗУ с малыми токами нужно будет достичь необходимого значения, а потом продолжить зарядку штатным устройством.

Литий-ионные батареи можно заряжать, не дожидаясь их полного разряда. Отдаваемая емкость сильно зависит от температуры окружающей среды. Оптимальные параметры достигаются в комнатных условиях. Li-ion-аккумуляторы чувствительны к величине зарядного тока, особенно в конце процесса. Разрешенный допуск составляет 0,05 В. Средний элемент заряжается около 3 часов. Время может изменяться в зависимости от емкости.

Литиевые аккумуляторы с защитой не страдают от пере- или недозаряда. Встроенная плата защиты отсекает чрезмерное напряжение (более 3,7 В на банку) при зарядке и отключает аккумулятор, если уровень заряда упал до минимального, около 2,4 В. Наличие устройства существенно продлевает время жизни элемента.

Нестандартные методы зарядки аккумулятора шуруповерта

В случае отсутствия комплектного ЗУ или выхода его из строя пополнить емкость батареи можно и без него. Для этого подойдут:

  • автомобильное ЗУ;
  • внешние источники электроэнергии;
  • самодельные устройства.

Лучший выход из сложившейся ситуации — приобретение совместимой с имеющейся моделью зарядки или ремонт штатной. Эксплуатация шуруповерта без зарядного устройства приведет к быстрому выходу из строя аккумулятора.

Использование зарядного модуля для автомобильного аккумулятора

Для подзарядки аккумулятора шуруповерта можно использовать ЗУ для автомобиля. Благодаря тому, что напряжение АКБ инструмента составляет 18 В, а применяемый зарядник имеет не более 16,5 В, этот процесс опасности для источника питания не составляет. Желательно применять устройство с регулятором тока. В процессе заряда необходимо вести периодический контроль за температурой и напряжением АБ. Все условия начала заряда должны соблюдаться для любых питающих элементов.

Для контроля зарядного тока можно использовать мультиметр или тестер, последовательно включенный в цепь низкого напряжения. Значение его не должно превышать 0,1-0,3 части емкости батареи. Признаками окончания заряда является нагрев корпуса блока.

Для подсоединения ЗУ к аккумулятору используют специальные зажимы («крокодильчики»). При этом проверяется соответствие полярности обоих устройств. Места контактов не должны нагреваться, иначе пластик корпуса покоробится.

Изготовление самодельного заряжающего блока

Самодельные ЗУ применяют не только при отсутствии штатного прибора. Последний имеет небольшую мощность, что увеличивает время пополнения емкости. Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе КT829, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением.

шуруповертшуруповерт

Самодельное зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта.

Ток заряда регулируется переменным резистором номиналом 10 кОм. Балластное сопротивление (2 Вт, 1 Ом) ограничивает максимальный ток. ЗУ собирается в отдельном корпусе с выводными концами для подключения аккумулятора.

Если имеется нерабочее ЗУ, подходящее по конструкции к данному типу батареи, то устройство лучше разместить в нем.

Тогда не возникнет проблемы с подключением АБ. Для защиты схемы в цепь трансформатора устанавливают предохранитель на 0,5 А. Замеры параметров в процессе заряда контролируются мультиметром.

Оборудование батареи USB-разъемом

Зарядку аккумулятора через ЮСБ-разъем можно проводить, если поменять кадмиевые аккумуляторы на Li-ion. Новый элемент питания имеет ту же емкость, но по габаритам меньше примерно в 2 раза. Для управления применяется плата защиты и контроля АБ. Ток нагрузки не должен превышать 1 А. В противном случае плата будет греться.

Зарядка через внешние источники электричества

Зарядка таким способом может производиться от рабочего автомобильного аккумулятора как непосредственным подключением к АКБ с постоянным контролем зарядного тока, так и от USB-зарядки через гнездо прикуривателя. Плата управления позволит пополнить емкость до номинальной. Однако таким образом можно заряжать литиевые источники питания. При выходе из строя батареи можно работать шуруповертом, подключив его напрямую к любой АКБ напряжением 12 В.

Проверка состояния аккумулятора мультиметром

Прибором проверяют напряжение и силу тока блока питания под нагрузкой. Первый параметр необходимо замерять при работающем приборе, т. к. отсоединенный аккумулятор покажет ЭДС источника. Чтобы измерить напряжение под нагрузкой, необходимо от клемм АКБ вывести 2 провода, подсоединить к ним мультиметр и включить шуруповерт.

Если в боксе установлено 10 кадмиевых элементов, то величина не должна быть ниже 10 В. В противном случае либо источник разряжен, либо имеются поврежденные элементы. Чтобы их найти, необходимо измерить напряжение каждой банки.

Для контроля тока прибор включают в цепь последовательно с нагрузкой. Переключатель режимов устанавливают в положение 10 А. Таким же способом можно замерить ток зарядного устройства. Его величина не должна отличаться от паспортной.

Рекомендации по хранению

При длительном хранении источники должны быть отсоединены от инструмента.и располагаться в сухом помещении при комнатной температуре. Ni-MH-аккумуляторы заряжаются до полной емкости, а NiCd и Li-ion — до величины 30-50%. При правильном уходе и хранении литиевые элементы прослужат 3-5 лет с даты изготовления, а никелевые — 2-3 года.

Хранящиеся аккумуляторы подлежат ежемесячному осмотру, а в случае необходимости — подзарядке. После длительного хранения никелевому аккумулятору необходимо провести 2-3 цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной емкости (1C), чтобы он вошел в рабочий режим и работал с полной отдачей.

Как завести автомобиль от аккумулятора шуруповерта

Некоторые автолюбители заводили машину при помощи аккумулятора шуруповерта. Для этого они на 15-20 минут подсоединяли полностью заряженный источник к разряженной АКБ. Иногда это давало положительный результат. Этого нельзя сделать с автомобильным источником, исчерпавшим установленный ресурс. В зимнее время такие попытки ни к чему не приводят. Утверждать, что пуск двигателя от батареи шуруповерта возможен, — некорректно, т. к. речь идет о подзарядке севшего автомобильного аккумулятора.

3batareiki.ru

Зарядники для шуруповерта: виды и типы зарядных

Нередко зарядное устройство для шуруповерта, прилагающееся к прибору, отличается низким качеством, поэтому через короткий период выходит из строя или же не заряжает быстро. Для устранения этой проблемы и продления срока эксплуатации шуруповерта можно приобрести зарядку с подходящими характеристиками или изготовить ее самостоятельно.

Виды зарядных устройств

На рынке представлено немало разновидностей зарядников для аккумуляторных шуруповертов, различающихся принципом работы, ценой и рядом других параметров. Выделяют 2 главные группы таких устройств: аналоговые и импульсные. Аналоговые оснащаются встроенным или внешним источником питания.

Аналоговые со встроенным блоком питания

Шуруповерт, имеющий встроенный АКБ, не способен работать продолжительный период. После разрядки аккумулятора для завершения работы требуется подключение прибора к сети.

Таким образом, этот шуруповерт является не намного мобильнее, чем сетевой. Такой прибор требует самого простого зарядного устройства, способного обеспечить достаточную нагрузку для поддержания батареи. Зарядку может обеспечить устройство, выдающее на выходе блока питания большее напряжение, чем имеющийся номинальный показатель АКБ.

Функционирование аналогового устройства, оснащенного встроенного блоком питания, не отличается сложностью. Зарядка работает как стабилизатор. Он функционирует по компенсационному принципу. Излишняя энергия может быть отведена за счет выделения тепла. Рассеивание тепла в устройстве обеспечивает медный радиатор, подсоединенный к микросхеме.

Встроенный в зарядку выходной трансформатор способен понижать поступающее с сети напряжение с 220 В до 20 В. Затем посредством диоксидного моста осуществляется выпрямление тока, который поступает в конденсатор, а затем стабилизатор КР 142ЕН. Здесь напряжение понижается до 12 вольт.

Дополнительно устанавливаются резисторы. Эти простые зарядники – дешевые, не оснащаются автоматикой, поэтому контролировать процесс и длительности зарядки аккумулятора должен пользователь. Часто они ломаются из-за перегрева.

Аналоговые с внешним блоком питания

Этот тип устройств также отличается простым строением. Оно представляет собой набор, включающий зарядник и сетевой блок питания. Зарядное устройство имеет следующие компоненты:

  • трансформатор;
  • диодный мост;
  • конденсатор;
  • выпрямитель.

На выходе он обеспечивает 18 В. Управление устройством обеспечивается за счет небольшой платы контроллера, размер которой не превышает нескольких сантиметров. Такие приборы не включают систему, отводящую тепло. Это приводит к их быстрой поломке из-за перегрева. Недостатком зарядников с внешним блоком питания является необходимость продолжительного подключения к нему шуруповерта.

При использовании во время проведения небольших ремонтных работ достаточно поставить шуруповерт заряжаться на ночь. Полученного заряда китайскому шуруповерту хватит на 3-5 часов в зависимости от качества батареи, а более мощные приборы марки “Зубр” и других производителей смогут проработать не менее 1-2 часов.

Импульсные

Импульсные шуруповерты высоко ценятся профессионалами. Они мобильны и имеют высокую мощность, что облегчает выполнение любого объема работ. Часто оснащаются сразу 2 комплектами батарей. Импульсные зарядные устройства имеют особое строение. Они снабжены специфической системой управления, обеспечивающей зарядку аккумулятора всего за 1 час на 100%.

Импульсные шуруповерты считаются самыми совершенными из представленных на рынке. Они отличаются небольшими размерами, но при этом подают высокий ток до 25 В. Оснащаются системой защиты, поэтому не перегреваются и не выходят из строя из-за перепадов напряжения. Наиболее частой причиной их поломки является механическое повреждение в результате падения и попадание влаги внутрь корпуса. Единственным недостатком импульсных зарядок выступает их высокая цена.

Типы применяемых батарей

Наиболее часто в шуруповерты выполняется установка следующих видов аккумуляторных батарей:

  • никель-кадмиевые;
  • никель-металлогидридные;
  • литий-ионные.

Никель-кадмиевые АКБ не часто устанавливаются в шуруповертах. Они заряжаются в быстром режиме, их цена не высока. Такие аккумуляторы имеют высокую нагрузочную способность. К их положительным качествам также относится способность отдавать энергию даже при работе в условиях минусовой температуры.

К недостаткам никель-кадмиевых батарей относится высокая скорость саморазряда, а также токсичность. Перед первой зарядкой инструмента его следует разрядить на 100%. Перед применением шуруповерта проводится его зарядка. К недостаткам таких элементов относится и низкая емкость.

Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют лучшие характеристики в сравнении с никель-кадмиевыми. Их скорость саморазряда намного меньше. Кроме того, такие АКБ не имеют эффекта памяти. Они считаются более экологичными и безопасными, т.к. не содержат кадмия, отличающегося токсичностью.

Литий-ионные батареи имеют низкий уровень саморазряда и высокую емкость. Они плохо выдерживают глубокий разряд и повышение температур. Наиболее часто их устанавливают в профессиональные модели. При перегреве велика вероятность взрыва или протекания АКБ, а при глубоком разряде есть вероятность, что первоначальная емкость уже не восстановится.

К положительным качествам литий-ионных батарей относятся отсутствие эффекта памяти и возможность работы в условиях отрицательных температур. Часто такие аккумуляторы оснащаются зарядным устройствам, имеющим микроконтроллер, препятствующий перезаряду. Это повышает срок службы прибора. Единственным явным недостатком литий-ионных батарей является высокая цена.

Самодельные приборы для заряда

При необходимости 12- или 18-вольтовое зарядное устройство можно изготовить в домашних условиях. Для этого можно воспользоваться как специализированными микросхемами, так и сделать основу самостоятельно.

Схема на двух транзисторах

В домашних условиях можно быстро изготовить зарядник, применяя транзисторы КТ361 и КТ829. Величина тока заряда будет корректироваться элементом КТ361. Затем ток будет подаваться к коллектору, который должен быть оснащен светодиодной лампочкой. Кроме того, первый транзистор управляет работой элемента КТ829.

Принцип работы такого устройства крайне прост. Увеличение емкости батареи провоцирует уменьшение тока заряда, что приводит к постепенному затуханию светодиода. Момент заряда фиксируется путем замера напряжения. Нужный калибр выставляется на переменном резисторе на 10 кОм. Для проверки показателей нужно установить вольтомметр на клеммы неподключенной АКБ.

Использование специализированной микросхемы

В продаже имеются универсальные микросхемы MAXIM MAX713, которые позволяют добиться хороших характеристик заряда для приборов на 18 В. Они заряжают и никель-металлогидридные, и никель-кадмиевые батареи. При этом доступен режим быстрой зарядки. Такая микросхема отслеживает состояние АКБ и при необходимости снижает силу тока. При этом после окончания зарядки микросхема почти не потребляет ток. Она способна прерывать зарядку. Блока на 1А достаточно для обеспечения необходимого напряжения.

Зарядка шуруповерта без зарядного устройства

Если времени на приобретение зарядника или его самостоятельное изготовление нет, можно пополнить батарею шуруповерта, используя блок питания от ноутбука или зарядку для автомобиля. В этом случае с помощью клемм и проводов проводится подключение блока питания к аккумулятору, соблюдая полярность. Процесс восполнения емкости занимает 30 минут. При этом важно контролировать температуру АКБ.

talkdevice.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о