Зарядное устройство для шуруповерта 12 вольт, изготовленное своими руками

Зарядное устройство для шуруповерта 12 вольт, изготовленное своими руками

Шуруповерт – один из самых универсальных электроинструментов. В этом убедились многие на своем опыте.

Однако даже такой чудесный инструмент имеет свои недостатки. Один из них – это зарядное устройство. При его поломке бывает сложно найти подходящий к нужной вам модели. А даже если и найдется такой, цена оказывается высокой, и проще купить новый шуруповерт. Ещё одной проблемой может стать медленная зарядка аккумулятора.

Многие пользователи решают изготовить зарядное устройство своими руками. В этой статье вы узнаете, что для этого нужно, и как сделать такое устройство на 12 и 18 вольт.

Самодельное зарядное для шуруповерта

До того как приступить к работе, необходимо определить, какого типа аккумулятор используется в вашем шуруповерте. Они бывают свинцовые, никелевые, литиевые, другие. В зависимости от типа батареи, нужны разные конструкции зарядных. Ведь каждая батарея имеет свои особенности и правила эксплуатации.

Литий-ионные батареи используются сейчас чаще всего. Батареи такого рода считаются самыми безопасными и экологически чистыми. При их использовании нужно точно учитывать напряжение. Повышение или понижение напряжения резко сокращают продолжительность работы и емкость таких батарей.

Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что обладаете всеми необходимыми знаниями в области электросхем и паяния.

Для работы вам понадобятся:

• зарядный стакан;
• батарея, которая не работает;
• нож и лезвия;
• дрель;
• паяльник;
• провода длиной не меньше 15 см;
• отвертка;
• термопистолет.

Чаще всего встречаются шуруповерты, в которых используются аккумуляторы с напряжением 12 и 18 вольт.

Чтобы заняться переделкой зарядного, нужно разобраться в конструкции. Агрегат состоит из генератора тока на составном транзисторе, который получает ток от выпрямительного мостика. Он, в свою очередь, подсоединен к понижающему трансформатору с необходимым выходным напряжением.

Нужно, чтобы трансформатор выдавал необходимую мощность. Это важно для продолжительной работы устройства. В противном случае он сгорит. Ток регулируется резистором при вставленном аккумуляторе. Ток постоянный во время всей зарядки. И чем выше мощность трансформатора, тем стабильнее заряд.

Зарядное устройство для шуруповерта 12 вольт своими руками

Такой агрегат подходит для литий-ионных аккумуляторов от 900 mAh и больше. Чтобы сделать его, нужно выполнить следующие шаги:

1. Для начала необходимо взять зарядный стакан и осторожно вскрыть.
2. После этого отклеить клеммы и всю электронику с помощью паяльника.
3. Затем нужно в неработающей батарее отпаять клеммы с плюса и минуса, снова используя паяльник. Чтобы не перепутать полярность, пометьте маркером или ручкой плюсы и минусы.
4. В разобранном зарядном стакане нужно пометить, где будут находиться провода.
5. Затем надо просверлить отверстия. Диаметр можно увеличить, используя нож.
6. После этого провода вводят в просверленные под них дырки и припаивают к подготовленному стакану, соблюдая при этом полярность.
7. Используя термопистолет, прикрепляют крышку от батареи к зарядному стакану.
8. А в конце всех проделанных операций нижняя крышка прикрепляется обратно к зарядному стакану.

Таким образом вы сами смастерили зарядное устройство.

Зарядка для шуруповерта 18 вольт своими руками

Сделать зарядное на 18 вольт можно по схеме, описанной выше. Если родной блок в нормальном состоянии, для переделки можно использовать его. Если нет, за основу можно взять блок питания от ноутбука. Он выдает как раз нужные 18 вольт.

Сделать агрегат можно по схеме, часто встречающейся в интернете. Такая переделка позволяет ускорить время зарядки аккумулятора. Согласно схеме, ток поступает в аккумулятор, а управление осуществляется с помощью транзистора. Он оказывает влияние на показания индикатора. Тогда ток понижается по мере зарядки, и светодиод гаснет.

Как видите, устройство далеко не самое сложное. Любой мастер может улучшить зарядный агрегат к своему шуроповерту. Таким образом вы сделаете зарядчик более надежным, с возможностью ускоренной подзарядки аккумуляторов.

Доработка батареи дрели-шуруповёрта

Продолжаем доработку батареи, начатую ранее. Осталось решить вопросы зарядки и индикации состояния. Напомню, что выбор деталей и способа доработки сильно ограничен бюджетом, поэтому вместо оптимальных решений приходится идти на компромиссы.

Модификация зарядного устройства

Старое зарядное устройство состоит из двух частей — блока питания и зарядной станции-стакана с двумя индикаторами — «питание» и «зарядка». Первый индикатор горит при подключении стакана к питанию, второй — во время зарядки. Теоретически, второй индикатор должен гаснуть после окончания зарядки, но из-за особенности питания горит всегда, когда в стакан вставлен аккумулятор.

Блок питания обозначен как источник постоянного напряжения на 18 В. На самом деле он состоит из понижающего трансформатора и диодного моста, на выходе — пульсирующее напряжение (половинки синусоиды) с амплитудой 25 В. Не знаю, чем руководствовался производитель, но такое питание вряд ли подходит для зарядки даже оригинальных батарей. Возможно, потому они так быстро и сдохли, всего за год.

На плате выпрямителя внутри БП предусмотрено место для выпрямляющего конденсатора, но он не установлен. Заявленный максимальный выходной ток 400 мА, и это тоже не кажется правдой, даже на таком токе трансформатор заметно нагревается, до температуры не менее 80°C, судя по расплавлению термоклея, который я использовал для дополнительной фиксации трансформатора внутри корпуса БП.

Правильно было бы купить новый блок питания, но из-за экономии решил оставить старый, реальная эксплуатация покажет, стоила ли этого экономия в 5 долларов (цена за БП 24 В / 1 А на eBay). Также необходимо было сохранить габариты всех комплектных устройств, чтобы они вставлялись в свои места в чемодане дрели.

Для зарядки лития мне здесь понадобится как минимум источник постоянного напряжения на 16,8 В или чуть меньше. Неправильное напряжение старого БП сыграло здесь на руку, теперь можно выпрямить напряжение с него до 25 В и подключить на выход понижающий преобразователь-стабилизатор напряжения.

Самый дешевый вариант зарядки, который, кстати, и реализован в старом зарядном устройстве, — это шунт для ограничения тока после источника напряжения. Но этот метод зарядки очень медленный, поэтому решил здесь улучшить параметры зарядки, установив почти полноценное зарядное устройство для лития с фазами CC (постоянный ток) и CV (постоянное напряжение) на основе стабилизатора напряжения с ограничителем тока, уже имеющегося в наличии. Но я всё равно прикупил ещё один такой же, так как подобный девайс оказался весьма полезен в электронном хозяйстве, цена вопроса — от $1,5 на eBay.

Конденсатор для выпрямителя взял из старых запасов на 100 мкФ / 63 В, ничего более подходящего по параметрам и размерам не было. Расчёты необходимой ёмкости не проводил, так как после этого выпрямителя будет ещё стабилизатор, а также из-за того, что высокая стабильность на выходе не нужна.

Максимальный ток пришлось ограничить 500 мА, при большем токе блок питания перегревается. Если захочется повысить ток, придётся купить новый БП на 20-35 В и

20 Вт. Помимо базового здесь будет реализован альтернативный вариант зарядки большим током, поэтому проблемы у меня здесь нет. Напряжение выставил на 16,4 В, чтобы уменьшить вероятность перезаряда отдельных ячеек литиевой сборки.

После долгого поиска места для установки платы стабилизатора в зарядный стакан пришлось отказаться от штатной индикации, а также перенести разъём питания на собственную плату-переходник (светлая плата на фото), фольгированный текстолит уже был в наличии. В этом проекте в первый раз использовал ЛУТ (лазерно-утюжная технология — перенос тонера рисунка, распечатнного на лазерном принтере на бумаге, с помощью утюга на фольгированный тестолит), получилось сносно. Все потенциометры также пришлось перенести. Просверлил дырочки в корпусе стакана для светодиодов на плате стабилизатора, чтобы была хотя бы минимальная индикация. На фото выше зелёная плата — старая, положил рядом для сравнения.

Плата греется не сильно, но всё равно добавил пассивное охлаждение для снижения рисков. К задней части платы с помощью теплопроводящего клея приклеил маленький алюминиевый радиатор, для надежности потом закреплю его дополнительно. В этом проекте повсеместно используется термопластичный клей, который начинает плавиться уже при 80°C, поэтому пытаюсь делать охлаждение там, где это возможно. Ровно под этим радиатором в корпусе стакана есть вентиляционная решетка, что пришлось кстати. В верхней части стакана также есть подобные прорези, циркуляция воздуха здесь должна получиться достаточной.

Таким образом, получил в корпусах старого БП и зарядного стакана зарядное устройство для литиевой сборки 4S с максимальным током 500 мА. Предполагаемое время зарядки — 3-4 часа, примерно как у старого зарядного со старыми батареями. Окончание заряда можно определить по одному из индикаторов преобразователя, он гаснет при падении зарядного тока примерно до 20 мА (настраивается, но это минимум), что для этой батареи оказалось достаточно маленьким значением, чтобы оно достигалось почти в самом конце зарядки, при зарядке более высокоомной батареи падение тока до 20 мА может происходить намного раньше. Также можно проверить напряжение на самой батарее, об этом далее.

Эта зарядка вполне подходит и для старой батареи на никеле, вторая из комплекта осталась нетронутой, но из-за сильно возросшего у неё внутреннего сопротивления время полной зарядки будет существенно больше, что практически исключает полезность этого варианта, учитывая также и то, что никель приходится заряжать перед работой.

Зарядка с балансировкой

На самой аккумуляторной сборке уже есть балансировочный выход, осталось вывести его наружу. Некоторые просто вырубают дыру в корпусе батареи, чтобы можно было вывести шнурок наружу, но мне такой вариант не нравится, да и балансировочный кабель у сборки всё равно слишком короткий. Поэтому решил установить на корпусе батареи разъём. Здесь нужны гнезда и разъёмы на 5 контактов, выдерживающих не менее 1 А, лучше 2-3 А, меньше просто не интересно.

Можно было поставить коннекторы DIN (как у старых магнитофонов или клавиатур AT) или Mini-DIN(как у PS/2). Отказался от этой затеи, так как ни в собственных залежах, ни на eBay не были найдены необходимые компоненты по адекватной цене.

USB не подходит по количеству контактов и/или максимальному току. Есть варианты с USB 3.0 или, даже лучше, 3.1, но коннекторов либо ещё нет в продаже, либо они слишком дорогие.

Следующий кандидат — коннекторы FireWire (IEEE 1394), точнее FireWire 400. Шесть глубоко посаженных, слегка подпружиненных контактов, конструкция почти исключает короткое замыкание. Просто идеально, этот вариант и выбрал. Так как теперь этот стандарт уже раритет, гнёзда вышли недёшево, пара обошлась в $1,5, заказал. Вилки в продаже вообще не нашёл, понадеялся на переделку какого-нибудь кабеля FireWire.

Пока коннекторы были в пути, начал перебирать свои старые провода FireWire и искать по магазинам новые. Оказалось, что все найденные кабели имеют проводку толщиной всего 28-30AWG, в лучшем случае только пара проводов 22AWG. Всю проводку от батареи к зарядному изначально планировал делать проводами 22AWG, поэтому пришлось отказаться от этого замечательного варианта. Стандарт ограничивает максимальный ток значением 1,5 А, что объясняет использование таких тонких проводов даже в хороших кабелях.

Наш победитель — коннекторы XH2.54-5P, подобные используются для большинства балансировочных устройств и аккумуляторных сборок. Конечно, эти коннекторы были самым очевидным вариантом, но они довольно хрупкие, а также их слишком легко можно закоротить, поэтому сначала пытался найти альтернативу. Они довольно дёшевы, за те же $1,5, что отдал только за пару гнёзд FireWire, я взял 20 наборов XH2.54-5P (гнездо + вилка + пины).

Для установки в корпус пришлось использовать пару переходников (можно было бы и один, если бы текстолит был двухсторонний, но такого у меня сейчас нет). Крепление к корпусу сделал на паре скобок из толстого медного провода, впаянных в ту же плату, что и разъём. Изначально хотел крепить болтами с гайками, но места под такое крепление внутри батареи не оказалось. Так как разъём выступает за пределы корпуса, по плану даже намного больше, чем получилось в результате, пришлось искать место там, где между батареей и дрелью наибольший зазор. Дополнительно укрепил термопластичным клеем.


Проверка показала, что такой разъём здесь вполне уместен. Установка гнезда в закрытую в рабочем положении часть батареи уменьшает вероятность его замыкания. Но я всё равно случайно замкнул его, в итоге выжег пару дорожек на одной из плат-переходников, само гнездо повредилось лишь слегка, менять на новое не стал.

Далее нужно собрать кабель для подключения к балансировочному зарядному устройству, в моём случае — поддельному Imax B6. Это зарядное устройство помимо подключения по балансировочному кабелю требует также подключение и к силовому разъёму, позаимствовал разъём молекс для этого у одного из ненужных кабелей из комплекта B6.


Сразу проверил зарядку по новому кабелю. Оказалось, что одна из паек провода к пину XH2.54 не получилась, переделал. Далее всё заработало, как и задумывалось.

Индикация заряда

По-хорошему, здесь лучше использовать звуковую сигнализацию о разряде любой из ячеек до критического уровня (например, 3 В), активируемую прямо в процессе работы, чтобы не отвлекаться на проверку батареи. Такие устройства продаются, и довольно недорого, подключение его через кнопку дрели в сети можно найти. Но это всё равно деньги, а я решил экономить, чтобы был хотя бы минимальный экономический смысл в доработке батареи.

Поэтому я воткнул сюда простой маленький вольтметр, включаемый по отдельной кнопке. Возможно, когда-нибудь я заменю или переделаю его на сигнализацию, но пока буду сам следить, чтобы общее напряжение не опускалось ниже 13,5-14,0 В. Либо можно добавить сюда по компаратору на ячейку с общей пищалкой, дешево и достаточно (дополнение: честно говоря, до сих пор не понял, как это можно сделать просто и дешево).

Обратите внимание на расположение индикатора и кнопки. Я — правша, поэтому мне оказалось удобнее расположение на левом боку. Передняя сторона также выбрана не случайно — она реже перекрывается правой рукой или одеждой. Кнопка расположена подальше от экрана для того, чтобы при её нажатии даже в толстых перчатках не перекрывался экран.

С помощью этого вольтметра также можно определить окончание зарядки. Если проверять напряжение прямо во время зарядки, напряжение быстро дойдёт почти до максимума (здесь 16,4 В) и дальше будет очень медленно к нему приближаться, и только при полной зарядке оно с ним совпадёт. Чтобы оценить действительный уровень заряда, придётся вытащить батарею из стакана.

Вот так в итоге выглядит батарея. Шуруп сверху держит площадку с контактами.

Итого

Посчитаем, что получилось в деньгах, цены в рублях. Если деталь взята из запасов, показана примерная рыночная стоимость.

• аккумуляторная сборка: $15
• конденсатор для выпрямителя БП: $0,3
• плата стабилизатора CC CV: $4 (можно найти от $1,5-2,0)
• кусочек фольгированного текстолита, примерно 50*70 мм (половина ушла на ошибки и резерв): $0,3
• провода 22AWG, около 1 м: $0,3
• 2-3 набора коннекторов XH2.54-5P (считаю только 2-3, т.к. остальным разъёмам я точно найду применение): $0,3
• маленький вольтметр: $1,8 (можно найти от $1,0)
• кнопка включения вольтметра: $0,15
• свёрла (убил парочку в процессе): $0,40
• прочие расходные материалы: $0,30

Итого примерно $21. Переделка второго аккумулятора при тех же расценках обошлась бы примерно в $18. Итого около 40 долларов за комплект. Это почти цена новой, но самой дешёвой дрели-шуруповёрта с двумя литиевыми аккумуляторами. Я решил не делать вторую батарею, поэтому выгода у меня получилась неплохая.

Для более долгой жизни батареи и более быстрой и безопасной зарядки также потребуется зарядное устройство с балансировкой, это ещё как минимум 15 долларов, что снова возвращает к минимальной выгоде около 10 баксов, однако вряд ли вы получите функцию балансировки в дешевой аккумуляторной дрели из магазина. Мне подсказали, что и на дорогих профессиональных моделях эта функция также может отсутствовать, и мне неизвестно, есть ли на рынке такие модели вообще.

Мне балансировщик обошёлся в $6, но это исключение. Суммарно на доработку я затратил 21 + 6 = 27 долл. и получил инструмент, который прослужит мне еще пару-тройку лет, всегда готовый к работе. Без этой переделки нужно было заряжать аккумулятор пару-тройку часов, чтобы закрутить 10-20 саморезов, несерьёзно. Помимо этого, я наконец освоил ЛУТ, поработал с мощным компактным аккумулятором, и вообще получил +100 к опыту.

Как изготовить самодельное зарядное устройство для шуруповерта

• 02-03-2015
• 24
• 2293

Как изготовить самодельное зарядное устройство для шуруповерта? В строительном деле главным помощником является шуруповерт. Без него очень сложно в работе по сборке мебели, при закручивании всяких болтиков и гаек. И если он перестает работать, то сразу возникают проблемы.

Устройство зарядки на аккумуляторный шуруповерт.

Можно, конечно, пойти в магазин и купить готовое зарядное устройство, но цена порой очень кусается. Иногда и цена подходит, но нужной модели аккумулятора нет, и тогда остается один выход – создать самому зарядное устройство.

Какие бывают типы аккумуляторов? Чаще всего на рынке можно встретить никель-кадмиевые аккумуляторы. Они привлекают покупателей своими размерами и приемлемой ценой.

Схема быстрой зарядки.

Этот вид аккумулятора очень эффективен тем, что его можно очень часто заряжать, только до полного заряда. Но у него есть один недостаток, такой вид токсичный, поэтому от него отказались в Европе.

Следующим видом является никель-металл-гидридный, с точки зрения экологии он вполне безопасен. Эти батареи можно не использовать очень долго, но при необходимости нужно постоянно перезаряжать. Еще одним из популярных видов является литий-ионный аккумулятор, минус которого состоит в том, что этот вид плохо переносит низкие температуры воздуха, а цена очень высокая на данный вид товара.

Как сделать зарядное устройство шуруповерта

Для самодельного зарядного устройства вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

• зарядный стакан;
• испорченная батарея;
• два провода длиной по 15 см;
• паяльник;
• отвертка;
• дрель;
• нож;
• термопистолет.

Приступают к сборке аккумулятора:

Схема аккумулятора для шуруповерта.

Берут зарядный стакан и аккуратно вскрывают, с помощью паяльника оклеивают клеммы и всю электронику.

Затем берут испорченную батарею и с помощью паяльника отпаивают клеммы с плюса и минуса. Для дальнейшей работы не забудьте маркером на крышке батареи пометить, где был плюс и минус.

В подготовленном стакане делают отметки, где будут проходить проводки.

С помощью дрели делают отверстия, если нужно, то с помощью лезвия подгоняют по размеру.

Проводки пропускают через готовые отверстия, берут дрель и припаивают проводки к стакану (очень важно соблюдать полярность).

Для того чтобы разъем батареи не развалился, внутрь вставляют предварительно сделанную имитацию батареи из картона.
Крышку от батареи с помощью термопистолета прикрепляют к зарядному стакану.

И самым последним действием будет прикрепить нижнюю крышку к зарядному стакану.

Зарядное устройство готово, теперь его нужно вставить в переходник, а переходник в аккумулятор.

Устройство для шуруповерта из USB источника

Вам понадобятся такие материалы и инструменты:

Схема проверки аккумулятора амперметром.

• шуруповерт;
• розетка или гнездо от прикуривателя в автомобиле;
• usb зарядное устройство;
• предохранитель с машины на 10 А;
• соединения разъемные обжимные;
• краска;
• изолента;
• скотч.

Приступают к работе:

Для начала разберите шуруповерт на все мелкие детали, вам не понадобится статор, якорь, редуктор и вся верхняя часть.
С помощью ножа отрежьте верхний корпус от ручки.

Следующим этапом будет работа с дрелью, нужно в боковой части ручки просверлить отверстие и немного его заточить. Тут будет находиться предохранитель.

Возьмите провода с обжимными концами и соедините их с предохранителем.

В корпусе от ручки шуруповерта нужно закрепить предохранитель с проводами с помощью клея из пистолета.

Схема устройства зарядного устройства для аккумулятора шуруповерта.

Когда это все сделали, подсоединяете к разъему батареи.
В верхней части шуруповерта монтируете обжимные провода к розетке от прикуривателя и, чтобы все хорошо закрепить, используете клеевой пистолет.

Чтобы все хорошо зафиксировать, обмотайте скотчем весь корпус ручки.
Собираете весь шуруповерт и все хорошо соединяете изолентой.

Для эстетичного вида нужно отшлифовать зашпаклеванную часть и все покрыть краской.

Особенности зарядки батареи шуруповерта

Запомните главное правило: перед использованием батареи ее необходимо хорошо зарядить, так как во время хранения она разряжается.

Все виды аккумуляторов нужно доводить до полной зарядки, вне зависимости от того, из какого материала изготовлен аккумулятор.

Если вы еще не приобрели шуруповерт, то вам необходимо это сделать. В магазине вам предоставят необыкновенное множество моделей, и у вас разбегутся глаза, запомните одно, что выбирать нужно по количеству оборотов.

Для домашней работы подойдет прибор с числом вращения от 10 до 15 Нм, а если вы профессионал, то до 130 Нм. Внимательно прочтите и запомните, что под крутящим моментом понимают внутреннее усилие, когда устройство работает.

Также обращайте внимание, сколько оборотов он делает за секунду. Для домашней работы подойдет от 400 до 500 оборотов, более профессиональными считаются – от 1200 до 1300 об/сек. И главным показателем считается мощность, чем больше она у прибора, тем дольше он будет работать. Все аккумуляторы в шуруповерте должны иметь в комплекте запаску, для того чтобы одна была в работе, а другая стояла на зарядке.

Помните, что всегда можно купить детали, но не всегда найдется именно то, что вам нужно. Поэтому лучше и интереснее что-то создавать своими руками.

Зарядный стакан для шуруповерта

На отечественном рынке представлено большое количество разных моделей, поэтому покупателям сложно определиться с выбором. Подходящим вариантом для выполнения различных видов работ является оборудование российского производителя Aurora, предлагающего потребителям большой ассортимент инверторов и приборов другого назначения.

Обработка земли отнимает массу сил и времени, поэтому многие отказываются от ручного труда, так как он изматывает и не позволяет в полной мере насладиться результатами своей работы. Выходом становится выбор мотоблока для дачи или для огорода.

При сверлении твердых строительных материалов, например, кирпича и бетона может быть использован как перфоратор, так и ударная дрель. Особенностью этих электроинструментов является то, что при их работе вращение сверла дополняется ударами.

При использовании шуруповёрта пользователи часто сталкиваются с повреждением зарядного устройства (ЗУ). В первую очередь это связано с нестабильностью параметров электрической сети, к которой подключается устройство заряда, а во вторую — с выходом из строя аккумуляторной батареи. Решается эта проблема двумя способами: покупкой нового зарядного устройства для шуруповёрта или его самостоятельным ремонтом.

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.

Кроме этого, основной характеристикой аккумуляторных батарей, является их ёмкость. Чем выше этот показатель — тем дольше работает шуруповёрт. Единица измерения ёмкости — миллиампер в час (мА/ч). Конструкция батареи заключается в последовательном соединении элементов питания и помещение их в общий корпус. Для Li-Ion напряжение на одном элементе составляет 3,3 вольта, для NiCd и NiMH — 1,2 вольта.

Принцип работы ЗУ

При выходе из строя ЗУ есть смысл сначала попробовать его восстановить. Для проведения ремонта желательно иметь схему прибора заряда и мультиметр. Схемотехника многих приборов заряда построена на микросхеме HCF4060BE. Её схема включения формирует выдержку интервала времени заряда. Она включает в себя цепь кварцевого генератора и 14-разрядный двоичный счётчик, благодаря чему на ней легко реализовывается таймер.

Принцип работы схемы зарядника проще разобрать на реальном примере. Вот как выглядит она в шуруповёрте Интерскол:

Такая схема предназначена для заряда 14,4-вольтовых аккумуляторов. Она имеет светодиодную индикацию, показывающую подключение в сеть, горит светодиод LED2, и процесс заряда, горит LED1. В качестве счётчика используется микросхема U1 HCF4060BE или её аналоги: TC4060, CD4060. Выпрямитель собран на силовых диодах VD1-VD4 типа 1N5408. Транзистор PNP типа Q1 работает в ключевом режиме, к его выводам подключены управляющие контакты реле S3-12A. Работой ключа управляет контроллер U1.

При включении ЗУ переменное напряжение сети 220 вольт через предохранитель поступает на понижающий трансформатор, на выходе которого её значение составляет 18 вольт. Далее, проходя через диодный мост, выпрямляется и попадает на сглаживающий конденсатор C1 ёмкостью 330 мкФ. Величина напряжения на нём равна 24 вольта. Во время подсоединения батареи контактная группа реле находится в разомкнутом положении. Микросхема U1 запитывается через стабилитрон VD6 постоянным сигналом равным 12 вольт.

Когда кнопка «Пуск» SK1 нажата, на 16-й вывод контроллера U1 поступает стабилизированный сигнал через резистор R6. Ключ Q1 открывается и через него поступает ток на выводы реле. Контакты прибора S3-12A замыкаются и начинается процесс зарядки. Диод VD8, включённый параллельно транзистору, защищает его от скачка напряжения, вызванного отключением реле.

Используемая кнопка SK1 работает без фиксации. При её отпускании всё питание поступает через цепочку VD7, VD6 и ограничительное сопротивление R6. И также питание подаётся на светодиод LED1 через резистор R1. Светодиод загорается, сигнализируя, что начат процесс заряда. Время работы микросхемы U1 настроено на один час работы, после чего питание снимается с транзистора Q1 и, соответственно, с реле. Его контактная группа разрывается и ток заряда пропадает. Светодиод LED1 гаснет.

Этот прибор заряда оборудован схемой защиты от перегрева. Реализуется такая защита с помощью датчика температуры — термопара SA1. Если во время процесса температура достигнет значения более 45 градусов Цельсия, то термопара сработает, микросхема получит сигнал и цепь заряда разорвётся. После окончания процесса напряжение на клеммах батареи достигает 16,8 вольт.

Такой способ зарядки не считается интеллектуальным, ЗУ не может определить, в каком состоянии находится батарея. Из-за чего продолжительность работы шуруповёрта от аккумулятора будет уменьшаться в связи с развитием у него эффекта памяти. То есть ёмкость аккумулятора каждый раз после заряда снижается.

Самодельные приборы для заряда

Самостоятельно сделать зарядку для шуруповёрта на 12 вольт своими руками, по аналогии с той, что применяется в ЗУ Интерскол, довольно просто. Для этого потребуется воспользоваться способностью термореле разрывать контакт при достижении определённой температуры.

В схеме R1 и VD2 представляют собой датчик прохождения тока заряда, R1 предназначен для защиты диода VD2. При подаче напряжения транзистор VT1 открывается, через него проходит ток и светодиод LH1 начинает светиться. Величина напряжения падает на цепочке R1, D1 и прикладывается к аккумулятору. Ток заряда проходит через термореле. Как только температура аккумулятора, к которому подключено тепловое реле, превысит допустимое значение, оно срабатывает. Контакты реле переключаются, и ток заряда начинает протекать через сопротивление R4, светодиод LH2 загорается, сообщая об окончании заряда.

Схема на двух транзисторах

Ещё одно простое устройство можно выполнить на доступных элементах. Эта схема работает на двух транзисторах КТ829 и КТ361.

Величина тока заряда управляется транзистором КТ361 к коллектору, которого подключён светодиод. Этот транзистор также управляет состоянием составного элемента КТ829. Как только ёмкость батареи начинает увеличиваться, ток заряда уменьшается и светодиод соответственно плавно гаснет. Сопротивлением R1 задаётся максимальный ток.

Момент полного заряда батареи определяется необходимым напряжением на ней. Требуемая величина выставляется переменным резистором на 10 кОм. Чтобы её проверить, понадобится поставить вольтметр на клеммах подключения батареи, не подключая её саму. В качестве источника постоянного напряжения используется любой выпрямительный блок, рассчитанный на ток не менее одного ампера.

Использование специализированной микросхемы

Производители шуруповёртов стараются снизить цены на свою продукцию, часто это достигается путём упрощения схемы ЗУ. Но такие действия приводят к быстрому выходу из строя самой батареи. Применяя универсальную микросхему, предназначенную именно для ЗУ компании MAXIM MAX713, можно добиться хороших показателей процесса заряда. Вот как выглядит схема зарядного устройства для шуруповёрта на 18 вольт:

Микросхема MAX713 позволяет заряжать никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы в режиме быстрого заряда, током до 4 C. Она умеет отслеживать параметры батареи и при необходимости снижать ток автоматически. По окончании зарядки схема на основе микросхемы практически не потребляет энергии от аккумулятора. Может прерывать свою работу по времени или при срабатывании термодатчика.

HL1 служит для индикации питания, а HL2 — для отображения быстрого заряда. Настройка схемы заключается в следующем. Для начала выбирается зарядный ток, обычно его значение составляет величину равную 0,5 C, где C — ёмкость аккумулятора в амперчасах. Вывод PGM1 соединяется с плюсом напряжения питания (+U). Мощность выходного транзистора рассчитывается по формуле P=(Uвх — Uбат)*Iзар, где:

• Uвх – наибольшее напряжение на входе;
• Uбат – напряжение на аккумулятор;
• Iзар – зарядный ток.

Сопротивление R1 и R6 рассчитывается по формулам: R1=(Uвх-5)/5, R6=0.25/Iзар. Выбор времени, через которое зарядный ток отключится, определяется подключением контактов PGM2 и PGM3 к разным выводам. Так, для 22 минут PGM2 оставляется неподключенным, а PGM3 соединяется с +U, для 90 минут PGM3 коммутируется с 16 ногой микросхемы REF. Когда понадобится увеличить время зарядки до 180 минут PGM3 закорачивают с 12 ногой MAX713. Наибольшее время 264 минуты достигается соединением PGM2 со второй ногой, а PGM3 с 12 ногой микросхемы.

Зарядка шуруповёрта без зарядного

Восстановить батарею без помощи ЗУ несложно, но многие не представляют, как. Зарядить аккумулятор шуруповёрта без зарядного устройства можно, используя любой блок питания с постоянным напряжением. Величина его должна быть равной или немного больше значения напряжения заряжаемого аккумулятора. Например, для 12V батареи можно взять выпрямитель для зарядки автомобиля. С помощью клеммных зажимов и проводов подключить, соблюдая полярность, их друг к другу минут на тридцать, при этом контролируя температуру батареи.

А можно провести доработку и устройства питания с большим напряжением, воспользовавшись простым интегральным стабилизатором. Микросхема LM317 позволяет управлять входным сигналом до 40 вольт. Понадобится два стабилизатора: один включается по схеме стабилизации напряжения, а второй — тока. Такую схему можно применить и при переделке ЗУ, не имеющего узлов контроля процесса зарядки.

Работает схема совсем несложно. Во время работы образуется падение напряжения на резисторе R1, его хватает для того, чтобы засветился светодиод. По мере заряда ток в цепи падает. Через некоторое время напряжение на стабилизаторе будет малым и светодиод погаснет. Резистор Rx задаёт наибольший ток. Его мощность выбирается не менее 0,25 ватт. При использовании такой схемы аккумулятор не сможет перегреваться, поскольку устройство автоматически отключается при полном заряде батареи.

Часто можно встретить вредные советы, что зарядить аккумулятор можно, используя диодный мост и лампу накаливания на 100 Вт. Так делать категорически нельзя, потому что отсутствует гальваническая развязка и, кроме смертельного поражения электрическим током, существует большая вероятность взрыва батареи.