Адаптер для зарядки аккумулятора шуруповерта

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.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

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.

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.

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

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.

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.

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 45 0 С.

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 45 0 С. 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.

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.

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.

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.

Мой зарядник, это всем известный Imax B6, я думал, как бы мне так быстро и легко подключать аккумулятор к заряднику и пришла следующая идея, быстро сварганить адаптер для зарядника:
Я обвел контур той части аккумулятора, который вставляется в родное ЗУ, на куске рекламного ПВХ толщиной 4 мм.

Вырезал

далее отметил на вырезанной детали, где будут клеммы, сделал углубления надфилем.

Клеммы делал из попавшей под руку полоски упругого металла, думаю, для этого подойдет даже жесть от консервной банки, если ее перед этим пролудить паяльником, клеммы приклеил на супер клей.
Далее по контуру обернул полоску прозрачного пластика на суперклее.
Как выгнуты клеммы видно на фото, как собрана вся конструкция тоже видно по фотографиям.

Цель была сделать быстро, просто, из подручных материалов. Мой аккумулятор заряжается небольшими токами, поэтому я не запаривался над качеством соединения контактов и клемм, думаю до 1 ампера при 13V моя конструкция вполне выдержит)

А вот как в итоге все выглядит:

Вот так быстро и легко вы адаптируете ваше ЗУ для зарядки шуруповерта.

Надеюсь, что моя идея кому-то пригодиться и кто-то сделает более качественный и красивый адаптер.
Всем мир!

В последнее время шуруповерт становится незаменимым устройством для ремонта съемных конструкций и помогает быстро справиться с небольшими ремонтными работами. Учитывая, что это нестационарное устройство, работающему часто приходится сталкиваться с проблемой быстрой разрядки. Материал данной статьи познакомит читателя со способами заряда аккумулятора без родного стационарного зарядного устройства.

Когда необходимо?

Существуют ситуации, когда зарядник шуруповерта недоступен. Например, он может выйти из строя, что может стать причиной остановки работы. Кроме того, зарядник может быть утерян. Третьей причиной является элементарное перегорание и износ зарядного устройства, а также разгибание клемм в самой батарее, из-за чего отходит контакт. Чтобы устранить проблему, приходится искать подходящие варианты для зарядки, которые будут совместимыми с имеющейся моделью шуруповерта. В этом случае предпочтительно купить правильную зарядку, которая будет способствовать безопасной работе и полноценно заряжать батарею инструмента.

Чем можно зарядить?

Если нужного зарядного устройства нет, существуют три способа решения проблемы:

• использовать зарядное устройство автомобиля;
• купить стандартную универсальную зарядку;
• переделать электрический инструмент под питание от внешнего аккумулятора.

Если выбрано решение воспользоваться автомобильным зарядником, нужно учесть, что батареи шуруповертов имеют собственные характеристики, они отличны от автомобильных аккумуляторов из свинца. Подойти может только та зарядка, которая будет оборудована электроникой с регулировкой тока и напряжения. Здесь придется выбирать зарядный ток, ведь нужное значение может попросту не вписаться в диапазон работы. Это, в свою очередь, может заставить пользователя ограничивать ток посредством балластового сопротивления.

Универсальное устройство приобретают в том случае, если, помимо самого шуруповерта, в доме есть приборы, работающие от аккумуляторов. Достоинством таких приспособлений является масса настроек, посредством которых мастер может определиться с нужным режимом зарядки шуруповерта и подобрать правильный вариант для аккумулятора шуруповерта. Если имеющийся шуруповерт уже старый, покупка внешнего источника тока нецелесообразна и попросту затратна. Выбирая выпрямитель для автомобильных аккумуляторов, важно обращать внимание на полярность. Поэтому стоит держать под рукой тестер. Да и заряжать шуруповерт нужно под постоянным наблюдением.

Можно купить зарядное устройство прямого тока, которое будет соответствовать нужным параметрам аккумулятора шуруповерта. Для этого при покупке обращают внимание на три фактора: зарядный ток, мощность, а также емкость. Вполне возможно, что придется модернизировать устройство, оборудуя специальную защиту, для чего приобретают плавкий предохранитель на 10 ампер, который включают в электросеть. Что касается провода, придется приобретать вариант с большим сечением (по сравнению с обычной проводкой).

Как зарядить без родной зарядки?

Если выбрано решение по зарядке устройства автомобильным ЗУ, для начала необходимо выставить на устройстве минимальное значение. Батарею снимают, определяются с ее полярностью (находят «плюс» и «минус»). После этого к ней напрямую подключают клеммы зарядника. Если это невозможно, узел совершенствуют, для чего применяют пластины либо скрепки. Зарядку включают минут на 15-20 минут, а как только батарея станет теплой, зарядник выключают. Обычно в этом случае достаточно непродолжительного времени заряда. Что касается зарядного тока, то его выбирают в пределах между 0,5 и 0,1 в зависимости от емкости самой батареи в ампер/часах.

Аккумулятор на 18 вольт емкостью 2 А/час нуждается в зарядном устройстве с отдачей зарядного тока в 18 вольт и мощностью 200 мА в час. Предпочтительней, чтобы показатели зарядного устройства составляли примерно в 8 раз меньше. Для подачи тока необходимо пользоваться специальными крокодильчиками, вешая их на токоразволящие пластины разъема аккумулятора. При этом важно, есть ли в самом устройстве гнездо для заряда.

Если зарядник встроен в аккумулятор, его можно зарядить посредством адаптера, который понижает напряжение. В этом случае можно подобрать в магазине универсальную зарядку. Если нет, придется отремонтировать имеющийся зарядник либо поискать аналоговое устройство. Важно использовать зарядное устройство с функцией регулировки силы тока, заряжая батарею несколько часов.

Для того чтобы контакт был достаточным, предпочтительней закрепить крокодильчики посредством металлических проводов. Напряжение должно соответствовать аккумуляторному устройству. На зарядку ставить такой аккумулятор нужно только при остаточном заряде. Если параметры устройств не совпадают, но при этом имеют небольшие различия, в некоторых случаях возможна кратковременная зарядка. Однако она, как правило, приводит к быстрой поломке аккумулятора.

Что нужно знать?

Выбирая один из вариантов, заменяющих зарядное устройство шуруповерта, нужно помнить: от правильности подключения приборов будет зависеть безопасность процесса. Кроме того, важно следить за тем, чтобы режим заряда соответствовал техническим характеристикам самой батареи. Вне зависимости от того, какой вариант зарядника выбран, нужно понимать: временные способы могут спасти положение несколько раз. Но прибегать к их использованию постоянно нежелательно, поскольку нужные значения напряжения и тока выдают только оригинальные зарядные устройства.

Нельзя пользоваться зарядками с USB-портом от ноутбука – они для этого не рассчитаны. Если аккумуляторная батарея не заряжается, можно попытаться разогнать аккумулятор. Для этого блок разбирают и выявляют причину неисправности. После блок заряжают сначала большим, а потом меньшим током. Это позволяет вернуть его к жизни, если внутри еще остался электролит.

О том, как зарядить аккумулятор от шуруповерта без зарядного устройства, смотрите в следующем видео.