Зарядное устройство для шуруповерта своими руками — схема и принцип работы зарядки

Аккумулятор – помощник для автономной работы шуруповерта и других бытовых инструментов. ЗУ предназначено для подзарядки АКБ. Схема зарядного для шуруповерта отличается в разных устройствах в зависимости от вольтажа блока питания. Они бывают на 12, 14 и 18 вольт.

Как работает зарядное устройство для шуруповерта

Принцип работы зарядного устройства для разных аккумуляторов шуруповертов выглядит следующим образом:

1. При подключении устройства в сеть, напряжение в 220В проходит через предохранитель.
2. Переменное напряжение идет на понижающий трансформатор. Значение вольтажа преобразуется до 18.
3. Заряд попадает на диодный мост.
4. Происходит выпрямление и переход на конденсатор С1, его емкость составляет 330 мкФ. Вольтаж преобразуется до 24В.

Реле замыкается после включения по нажатию кнопки. Аккумулятор начинает заряжаться на выходе сетевого выпрямителя. Среднее время полной зарядки АКБ в шуруповерте – 50-60 минут. Это среднестатистические показатели, которые распространяются на аккумуляторы 12, 14 или 18 вольт.

Разновидности зарядных устройств

ЗУ делятся на несколько видов. Аналоговые со встроенным и внешним блоком питания, а также импульсные. Они отличаются габаритами, максимальным входным напряжением, долговечностью и рабочей температурой.

Аналоговые со встроенным блоком питания

Встроенное ЗУ делает аккумуляторный шуруповерт похожим на сетевой – он просто втыкается в розетку. Механизм дает минимальное необходимое напряжение и позволяет заряжать батарею без вынимания ее из корпуса.

Бытовые инструменты со встроенным аккумулятором имеют значительный недостаток. Они не способны работать продолжительное время без подзарядки. Поэтому шуруповерты со встроенным АКБ немобильны и больше пригодятся для бытовых работ. Помимо этого, аналоговые зарядные устройства дешевые и не способны выдерживать повышенные температуры.

Аналоговые с внешним блоком питания

Аналоговые зарядники с наружным блоком питания также обладают простой конструкцией. В нее входит тот же диодный мост, трансформатор, конденсатор и выпрямитель. На выходе получается напряжение до 18 вольт. ЗУ управляется с помощью небольшой встроенной платы контроллера. Главные недостатки аналоговых устройств с внешним блоком питания – необходимость постоянного подключения к батарее шуруповерта и ужасная компактность.

Импульсные

Самое современное решение, чтобы зарядить аккумуляторный шуруповерт – импульсное зарядное устройство. В отличие от аналогового, они менее подвержены перегреву, ведь в схему встроены элементы для контроля тепла. Импульсные ЗУ встраиваются в профессиональные и дорогие шуруповерты. Также они отличаются универсальностью и имеют встроенную функцию быстрой зарядки. Такие зарядники помогают восстановить аккумулятор в течение часа.

В сочетании с небольшими размерами, импульсные устройства являются лучшим решением проблемы зарядки батареи. Аналоговые со внешним блоком сильно отстают по технологичности, долговечности, надежности и компактности.

Типы батарей применяемых для зарядных устройств

Батареи к зарядным устройствам делятся на никель-кадмиевые, свинцово-кислотные и литий-ионные.

АКБ типа Ni-Cad имеют следующие характеристики:

• большой ресурс;
• неплохая энерговместимость;
• крайне низкая экологичность.

Свинцово-кислотные АКБ имеют данные параметры:

• большие габариты и соответствующий вес;
• удобство использования в любом положении;
• самую низкую цену.

Литий-ионные батареи, имеют следующие характеристики:

• хорошая надежность;
• большой ресурс;
• высокая вместимость;
• нетребовательность к утилизации.

Самые популярные и универсальные – li-ion батареи. Их используют повсеместно, причем не только в шуруповертах, но и в гаджетах, автомобиля.

Схема зарядного устройства для шуруповерта на 12 вольт

Устройства, рассчитанные на 12 вольт, работают с максимальным напряжением до 30 Ом. Чаще всего они предназначены для батарей на 10 мАч. Производитель Makita – распространенный пример этому. Схема зарядного устройства для шуруповерта на 12 вольт выглядит следующим образом:

В цепи могут присутствовать полевые резисторы. Их максимальная емкость в данном случае – 4,4 пФ. Проводимость цепи примерно в два раза меньше, чем у 18-вольтного аналога и составляет 9 мк. Конденсатор выполняет роль контроллера частоты такта. Некоторые ЗУ имеют фазовый резистор, который поддерживает частоту колебаний.

Схема зарядного устройства для шуруповерта на 18 вольт

В ЗУ этого вида присутствуют транзисторы исключительно переходного типа. Внедрением трансиверов для повышения проводимости тока занимаются такие фирмы как «Интерскол». Сила тока в изделиях достигает порой 6А. Приведенный ниже рисунок – схема зарядного устройства для шуруповерта напряжением в 18 вольт.

В схеме присутствуют следующие элементы и особенности:

• сеточный триггер;
• тетрод;
• наличие трех конденсаторов.

Хроматические резисторы используются, когда нужно повысить проводимость тока устройства. Изначальное значение равняется 5,4 мк.

Как сделать зарядное устройство для шуруповерта своими руками

Существует множество вариантов для переделки блока питания из других инструментов и техники. Также можно создавать печатные платы с нуля, но этот процесс очень долгий, также он требует наличия профессиональных радиотехнических навыков и знаний. Для того, чтобы сделать зарядное устройство для шуруповерта разных вольтажей своими руками, нужно определить его общие параметры. Важно уточнить тип аккумуляторной батареи и соорудить соответствующее ЗУ. Основным параметром является вид электрической схемы. Их принято делить на следующие категории:

• Аналоговые электрические схемы – отличаются простотой, но занимают больше места по сравнению с импульсными.

• Импульсные электрические схемы – сложнее в изготовлении, но отличаются компактностью, в них можно встроить больше элементов, расширив функционал ЗУ.

После выбора удобного варианта, общая инструкция выглядит следующим образом:

1. Создать печатную плату, учитывая наличие свободного места в корпусе.
2. Просверлить отверстия для вентиляции, чтобы транзисторы и микросхемы достаточно охлаждались.
3. Собрать схему.

Особое внимание следует уделять трансформатору. Его мощность не должна превышать 250-300 Вт, а сила тока должна быть от 15 А и выше. Чтобы собрать диодный мост, нужно найти в справочнике соответствующие мощные диоды.

Схематический рисунок зарядного устройства, приведенный ниже – универсален. АКБ получает необходимую силу тока на напряжение 12, на 14 и 18 вольт.

Данный схема построена на VT2. Это транзистор из двух биполярных частей. Питание его осуществляется при помощи мостика. Транзистор соединен дорожками с преобразователем значения электрического тока – понижающим трансформатором. Последний обеспечивает напряжение, которого достаточно для питания аккумуляторной батареи.

Трансформатор T1 имеет высокую мощность, при этом он не перегревается. Обмотки не подвергаются дополнительной нагрузке даже при длительной работе. Сила заряда регулируется резистором R1, работающим от включенного аккумулятора. Ток является константным, напряжение трансформатора колеблется на уровне 24 В. Максимальный ток ограничен резистором R3.

Светодиод VD6 оповещает о наличии заряда и продолжает гореть, пока процесс не окончен. VD6 отключается по окончанию заряда, свечение светодиода уменьшается постепенно.

Важно! При использовании самодельной зарядки, нужно регулировать и контролировать напряжение, температуру литий-ионного аккумулятора.

Фольгированный текстолит – материал платы, на которую монтируются все радиодетали в указанной схеме. Диоды можно заменить на другие, например, КД202, Д242. Их можно найти в старых электрических приборах российского производства.

Главное правило при расположении радиодеталей на плате – минимизировать количество пересечений. При сборке будет достаточно средней плотности между деталями. Для простоты распаивания между ними следует оставить 3-5 мм расстояния. Монтировать их следует в удобный самодельный корпус, но, если не имеется достаточных знаний для этого – проще взять неисправное ЗУ и переделать его. Для этого нужно:

1. Разобрать корпус неисправного ЗУ.
2. Удалить все радиодетали внутри.
3. Купить необходимые радиоэлементы. Перечень прилагается.

 

Необходимы следующие детали:

• Выпрямительный диод 1N4001 на позицию VD1-VD4.
• Диод на позицию VD5.
• Светодиод на позицию VD6.
• Конденсатор C1-C2 K50-35 220-1000 мФ напряжением от 50 Вольт.
• Проволочный резистор на позицию R1, 10 ком.
• Резистор МЛТ-0,25 на R2. Сопротивление 330 Ом.
• Резистор МЛТ-2 на R3. Сопротивление 1 Ом.
• Транзистор КТ361В.
• Транзистор КТ829В. Радиатор должен быть площадью 20-50 см.²
• Силовой трансформатор на 220/24 В.

Пошаговая инструкция:

1. Установить габариты платы, которая будет вписываться.
2. Обозначить дорожки нитрокраской в соответствии со схемой.
3. Отпаять радиоэлементы и обработать их в растворе медного купороса.
4. Установить алюминиевую пластинку, на который будет устанавливаться транзистор КТ829В вместе с радиатором.
5. Прикрутить транзистор к пластинке плотно.
6. Паять клеммы, не нарушая полярность и завершить сборку платы.
7. Установить плату в корпус.
8. Провести провода, через которые будет установлено соединение с трансформатором.
9. Корпус, в который будет помещен трансформатор, снабдить разъемом. В дальнейшем в него будет помещен зарядный блок. Подойдут разъемы БП для ПК.
10. Установить трансформатор в корпус.

Алюминиевая пластинка и транзистор не должен касаться схемы. После сборки нужно посмотреть, как работает готовое зарядное устройство для шуруповерта.

Если в шуруповерте неоригинальный блок питания, который собирался отдельно от корпуса, то нужно обеспечить охлаждение. После завершения процесса сборки проверяют напряжение питания в блоке.

Количество витков уменьшается, если напряжение скачет выше нужного значения. Если оно ниже чем нужно, то «вторичка» доматывается проводом. Он должен быть того же сечения.  Когда происходит запуск, сила номинального тока увеличивается в несколько раз. БП начнет греться и элементы обоих устройств выйдут из строя, если нет охлаждения.

Временная зарядка для шуруповерта своими руками

Если зарядка неожиданно вышла из строя и под рукой нет подходящих радиодеталей, можно сделать временное устройство. Оно будет работать недолго, но его хватит на несколько зарядок. Скорость восстановления заряда аккумулятора будет ниже, чем с магазинной зарядкой. Предварительно нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

• батарея (ненужная, нерабочая);
• аккумуляторный стакан;
• пистолет с термоклеем;
• отвертка крест-накрест;
• дрель;
• заточенный нож.

Пошаговая инструкция выглядит следующим образом:

1. Вскрыть корпус зарядного стакана.
2. Отпаять проводники от клемм.
3. Удалить начинку, соблюдая полярность клемм.
4. Отметить на клеммах плюсовую и минусовую полярность карандашом.
5. Обозначить отверстия в основании зарядного стакана для дальнейшего закрепления крышки и проводов.
6. Соблюдая полярность, провести проводники через отверстия.
7. Спаять клеммы, разъемы с проводниками.
8. Взять термопистолет с клеем.
9. Склеить корпус.
10. С помощью саморезов вкрутить нижнюю крышку в основание стакана.

Внимание! Выполнять все действия следует аккуратно, соблюдая технику безопасности. Лучше работать в перчатках и защитных очках. При работе с паяльником ни в коем случае нельзя дотрагиваться до жала и держать прибор не за специальную ручку.

Далее следует соединить конструкцию с аккумулятором и наблюдать за процессом зарядки. Если не возникло проблем, то индикатор зарядки начнет мигать. Эта зарядка довольно безопасна, но времени будет затрачиваться больше, чем обычно.

Как зарядить аккумулятор без зарядного устройства

Восстановить потенциал батареи без зарядки не так сложно, как кажется. Для этого понадобится ненужный блок питания от старого устройства, в нем должно присутствовать постоянное напряжение, не превышающее U аккумулятора шуруповерта, который будет заряжаться. Выпрямитель зарядки автомобиля будет хорошим вариантом для восстановления батаери на 12 вольт.

Следует подключить устройства друг другу с помощью проводов и клеммных зажимов. Важно делать это при соблюдении полярности и контроле максимальной температуры аккумулятора. В среднем, 30 минут достаточно, чтобы шуруповерт проработал от 20-30 минут.

На многих ресурсах встречаются советы по зарядке шуруповертов на 12, 14, 18 вольт диодными мостами и лампочками на 100 Вт. Пользоваться этими инструкциями не следует, ведь это опасно для здоровья. Аккумулятор может перегреться и взорваться, помимо этого, есть вероятность удара электрическим током.