Импульсный блок питания для шуруповерта

Виды электрических схем ЗУ

Сделать зарядное устройство для шуруповерта можно самостоятельно. Для этого понадобится схема, набор электронных компонентов, паяльник с расходными материалами и определенные навыки и квалификация.

Перед выбором схемы надо учесть несколько моментов:

  • импульсное зарядное устройство легче, компактнее, у него выше КПД, но оно сложнее в сборке и наладке;
  • если режим зарядки и контроль ее завершения будет поддерживаться автоматически, то для NiCd, NiMH и Li-ion аккумуляторов алгоритм будет различаться – для первых двух типов зарядка производится стабилизированным током, литий-ионный заряжается по двухступенчатой (в некоторых случаях – трехступенчатой) схеме.


Две ступени заряда литий-ионных батарей.

Номинальный ток ЗУ определяется мощностью элементов силовой цепи (трансформаторов, диодов, транзисторов), и их надо подбирать в соответствии с необходимостью.

На 12 вольт

Схема простого зарядного устройства на 12 вольт, в котором параметры зарядки надо поддерживать вручную, не требует высокой квалификации для сборки и не нуждается в наладке.


Схема простого зарядного устройства.

Ток устанавливается потенциометром, параметры контролируются по амперметру и вольтметру. Трансформатор можно подобрать готовый, с напряжением на вторичной обмотке 12-15 вольт – например, ТПП-48 или ТПП-201-208. Параметры других элементов, от которых не зависит максимальный ток, указаны на схеме. Остальные выбираются в зависимости от потребного выходного тока.

Элемент Требуемый ток Тип
VD1-VD4 До 1 А 1N4001 (1N400X)
1А и выше 1N5400 (1N540X)
VT1 До 1 А КТ815
1А и выше КТ829

По мере снижения зарядного тока его надо подстраивать до выбранного значения. Если производится зарядка током до 0,2С, процесс может занять до 16 часов, поэтому ручное поддержание параметров крайне неудобно.

Зарядные устройства с автоматическим поддержанием параметров и алгоритмами, соответствующими типу аккумулятора, часто строят на микроконтроллерах. Схемы и прошивки можно найти в сети.


Пример схемы зарядника на микроконтроллере (без прошивки неработоспособна).

Также зарядные устройства строят на специализированных микросхемах. В качестве примера приведена схема зарядного устройства на MAX713 для никель-кадмиевых аккумуляторов. Очевидно, что схема достаточно сложна, но она универсальна (для различных напряжений), имеет режим тренировочного цикла и обеспечивает оптимальный режим зарядки, а также своевременное ее завершение. Это приводит к увеличению срока службы батарей.

Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов.

На 18 вольт

Принципиально схемы зарядных устройств для шуруповертов на 18 вольт не отличаются от 12-вольтовых. В большинстве случаев они приводятся к нужному номиналу настройкой параметров или (как в приведенной выше импульсной схеме) переустановкой перемычек. В схеме простого зарядного устройства достаточно применить трансформатор с большим выходным напряжением. Так, ТПП-209 имеет обмотку с напряжением 20 вольт. При его использовании можно заряжать 18-вольтовые аккумуляторы.

Преимущества и недостатки переделки

Перед тем, как начать работу, следует оценить все плюсы и минусы модернизации инструмента из аккумуляторного в сетевой. Основной недостаток – потеря мобильности, что не всегда удобно для работы на высоте или далеко от розетки. Что касается достоинств, то тут можно выделить сразу несколько положительных факторов:

  • исчезает проблема внезапно разрядившихся батарей;
  • стабильный крутящий момент;
  • нет зависимости от температурного режима (при низких значениях аккумуляторы разряжаются быстрее);
  • экономия средств на покупку новых батарей.

Особенно актуальна модернизация тогда, когда «родные» аккумуляторы вышли из строя, а новых либо нет в продаже, либо за ними нужно далеко ехать. Случается и так, что купленный аппарат имеет какие-то проблемы при получении энергии от аккумулятора. Это может быть брак или недостатки схемы самой модели. Если в принципе инструмент устраивает, то его целесообразно переделать и осуществлять зарядку от сети.

Переделка электронного трансформатора

Неплохой и достаточно компактный блок питания можно сделать из так называемого электронного трансформатора (ЭТ), предназначенного для питания низковольтных галогенных ламп.

Электронный трансформатор для питания 12-вольтовых галогенных ламп

Но чтобы использовать трансформатор совместно с шуруповёртом, его (блок) необходимо доработать. Взглянем на классическую схему простейшего ЭТ.

Электрическая схема электронного трансформатора

Это простейший импульсный понижающий источник питания, собранный по двухтактной схеме. Выходное напряжение снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора. Схема, приведённая на рисунке, конечно, не единственная. Есть приборы проще, есть сложнее. Есть со стабилизацией выходного напряжения, системой плавного пуска и защитой от короткого замыкания. Но то, что нас интересует, является неизменной частью любого электронного трансформатора. Так, в чем трудность?

Проблема заключается в том, что выходное напряжение подобных БП переменное с частотой десятки килогерц, да ещё и промодулированное частотой 50 Гц. Оно годится для питания ламп накаливания, но не подходит для шуруповёрта. Значит, его нужно выпрямить и сгладить. Для этого используем диод VD1 и два сглаживающих конденсатора — С1 и С2, подключив их по схеме, приведённой ниже.

Схема доработанного электронного трансформатора

Лампа Н1 служит нагрузочной, когда шуруповёрт отключён. Она необходима для старта преобразователя — без нагрузки он просто не запустится. Высоковольтный электролитический конденсатор можно взять из БП для компьютера или любого другого устройства, скажем, из телевизора с импульсным блоком питания. Он находится в корпусе электронного трансформатора. Диод и конденсатор помещают в корпус инструмента, а лампу устанавливают так, чтобы она ещё и рабочее место освещала — убила, как говорится, сразу двух зайцев. Такая лампа будет много удобнее штатной подсветки, которая включается только вместе с инструментом. Вслепую целишься в темноте, потом запускаешь шуруповёрт и смотришь, куда попал.

Диод КД2960 представляет собой быстродействующий выпрямительный диод, рассчитанный на ток 20 А и выдерживающий обратное напряжение 1200 В. Его зарубежный аналог — 20ETS12. Заменить этот диод обычным выпрямительным не получится — у него слишком низкое быстродействие, и на частоте в десятки килогерц он будет больше греться, чем выпрямлять.

Но замена есть. Вполне подходит диод Шоттки, выдерживающий ток 15–20 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Найти такие диоды можно в блоках питания ПК. Там они служат для этих же целей. Диод, конечно, нужно поставить на теплоотвод.

Лампочка миниатюрная. Её можно найти в советских новогодних гирляндах или использовать две на 6,3 В, включённые последовательно. Собираем выпрямитель, размещаем его в корпусе инструмента, выводим через проделанное отверстие провода, подпаиваем одну часть разъёма. Вторую подпаиваем к проводам от трансформатора — и доработка закончена. Поскольку напряжение на выходе электронного трансформатора переменное, полярность подключения проводов от ЭТ к выпрямителю можно не соблюдать.

Как указывалось выше, существуют трансформаторы, обеспечивающие плавный пуск галогенных ламп. Подойдут ли они нам? Вполне. Как только мы подключим ЭТ к сети, он запустится и в течение 1–3 секунд выйдет на рабочий режим — это будет хорошо заметно по плавному разгоранию лампы Н1. После этого инструментом можно пользоваться без проблем.

Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросВажно! Выбирая электронный трансформатор без защиты от перегрузки, необходимо обеспечить запас его мощности в 30–40 %. В противном случае блок либо не будет «тянуть» инструмент, либо (что более вероятно) просто сгорит

Обновление от 28.12.2019

Блок питания очень мощный, вполне справляется с долгим сверлением. В реализации без ОС по напряжению, блок может быть подключенным к сети хоть целые сутки — нагрева нет.

Однако в процессе эксплуатации на объекте выявился существенный недостаток: при заклинивании вала двигателя могут перегорать силовые ключи. У меня всегда вылетал «минусовой» транзистор (нижний по схеме), а второй оставался целым.

Так как заклинивание вала эквивалентно короткому замыканию на выходе БП, нужно принять меры, устраняющие это явление. Посмотрим на работу аккумуляторного инструмента — за счет «мягкой» вольт-амперной характеристики (ВАХ) батареи, при слишком больших нагрузках и заклинивании просаживается напряжение, в следствии чего уменьшается и ток.

Опытов еще не проводил, но считаю полезными меры по «смягчению» ВАХ: 1. Вторичную обмотку силового трансформатора нужно мотать «кучнее», без разнесения по всему кольцу. 2. Номинальное напряжение на выходе (под нагрузкой лампы 30 Вт, например) снизить на несколько вольт путем уменьшения числа витков вторички. То есть если шуруповерт на 14,4 В, то подобрать напряжение на выходе БП 9-10. Вполне возможна просадка мощности вращения после таких манипуляций, тут следует найти оптимальный вариант.

Делать защиту в «горячей» части блока считаю неактуальным, ибо при больших нагрузках защита будет часто срабатывать и потеряется удобство в работе. Все-таки меры по «смягчению» ВАХ мне кажутся более приемлемыми.

Будет очень интересно узнать ваш опыт, если будете собирать схему и пытаться сделать «мягким» заклинивание вала. Контакты в подвале сайта.

Оцените публикацию:

Currently 4.59

Оценка: 4.6 (22 голосов)

Переделка шуруповерта на питание от сети 220В

При выходе из строя аккумуляторной батареи и невозможности её ремонта единственный выход – переделка аккумуляторного шуруповерта в сетевой.

При этом мощность блока питания должна превышать мощность двигателя с учётом возможных перегрузок в момент завершения закручивания. В паспорте устройства она не указана, но этот параметр написан на корпусе электромотора, или его можно вычислить, подключив аппарат к источнику постоянного напряжения через амперметр. Для двигателя мощностью 70Вт достаточно блока питания 120Вт.

Важно! Мощность зарядного устройства недостаточна для его работы. При переделке аккумуляторного шуруповёрта в сетевой, на 220 вольт, необходимо использовать другой блок питания

Использование внешнего блока питания

Внешнее питающее устройство имеет большие габариты, чем встроенное, но в любом случае, если запитать шуруповерт от сети, то инструмент будет “привязан” проводом к розетке.

Внешний блок питания

Ток, идущий от блока питания, достигает 10-15А, поэтому сечение кабеля должно быть не менее 1мм².

Компьютерный блок питания

Самый простой и дешёвый вариант – использование блока питания от старого компьютера мощностью не меньше 300Вт и током 15А.

В старых блоках был выключатель, в современных – для включения необходимо замкнуть провода, идущие к аппарату. Цвет этих проводов зависит от модели. Это можно узнать в интернете или методом подбора.

Выход 12В находится в четырёхштырьковом разъёме: чёрный “–”, жёлтый “+”.

Такие приборы имеют встроенный вентилятор, поэтому при изготовлении для него корпуса необходимо сделать отверстия или устанавливать вентилятором наружу. Лучше всего просто спрятать лишние провода внутрь корпуса.

Важно! Шуруповёрт 14,4 или 18 вольтовый будет работать на пониженной мощности

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Требования к этому устройству такие же, как и при использовании компьютерного блока.

Если есть, то желательно использовать устройство со встроенным вольтметром и регулировкой напряжения. В некоторых моделях внутри установлено токоограничивающее сопротивление. Его необходимо закоротить.

Как сделать самодельный блок питания

Кроме покупного, блок питания можно изготовить самостоятельно. Для этого необходим трансформатор мощностью 160Вт, такие устанавливались в ламповых телевизорах.

Прежде всего, необходимо определить необходимое количество витков. Порядок действий следующий:

  • разобрать трансформатор;
  • с катушки отмотать все вторичные обмотки;
  • намотать 10 витков провода;
  • собрать трансформатор;
  • подсоединить к сети 220В;
  • замерить напряжение на вторичной обмотке;
  • разделить количество витков (в данном случае 10) на измеренное напряжение.

Получившуюся величину умножают на напряжение питания шуруповёрта и получают необходимое число витков.

Трансформатор

Внимание! Количество витков на вольт можно получить, измерив напряжение и посчитав витки во вторичной обмотке. Наматывается понижающая обмотка проводом, сечением 1мм² для уменьшения падения напряжения в трансформаторе

Наматывается понижающая обмотка проводом, сечением 1мм² для уменьшения падения напряжения в трансформаторе.

На выходе трансформатора переменное напряжение, а устройству необходимо постоянное, поэтому дополнительно к трансформатору устанавливается диодный мост. Он собирается из диодов на радиаторах, напряжением более 20В и током 10А. Монтируется он вместе с трансформатором или в корпусе аккумулятора, из которого вынуты элементы.

Встроенный блок питания в корпусе от аккумулятора

При наличии желания, времени и “прямых” рук блок можно разместить в корпусе аккумулятора. Для этого приобретается готовое устройство с соответствующими параметрами, вынимается из своего корпуса и монтируется в корпусе аккумулятора. Вывода припаиваются проводом, сечением не менее 1мм² к клеммам батареи, и меняется сетевой шнур на более длинный.

Встроенный блок питания

Общие рекомендации

Все перечисленные способы включают один объединяющий их этап — разборка корпуса питающего модуля

Если остов закреплен на болтах, то это не являет собой трудность, крепление на клее требует осторожного вскрытия шва посредством постукивания по щели молотком, заглубления в нее ножа

При монтаже соблюдают направление напряжения — оно не должно подаваться на батерею. Поэтому модуль монтируется параллельно питающим контактам, в плюсовую магистраль встраивается диодный осветитель на определенную мощность.

Резюме: на вопрос «может ли шуруповерт работать от зарядного устройства» присутствует положительный ответ, и несколько вариантов решения, однако требуется осторожность, некоторые научные познания и сноровка. Зарядное устройство MAKITA 193864-0, 7.2V-14,4V Ni-Cd, Ni-Mh зеленый Цена: 1750 P

Зарядное устройство MAKITA 193864-0, 7.2V-14,4V Ni-Cd, Ni-Mh зеленый Цена: 1750 P


Зарядное устройство для инструмента MILWAUKEE 7.2V-24V Ni-Cd, Ni-Mh черный Цена: 3530 P

Зарядное устройство для инструмента BOSCH 7.2V-24V Ni-Cd, Ni-Mhчерный Цена: 3570 P

Зарядное устройство для инструмента DEWALT 7.2V-18V Ni-Cd, Ni-Mh черный Цена: 3570 P

Отсутствие или полная поломка ЗУ шуруповерта стопорит все запланированные работы. Но, применив смекалку, некоторые доступные инструменты, возникший вопрос о т …

Шуруповерт с автономным источником питания, однозначно является одним из лучших изобретений человечества, и он существенно облегчает жизнь практически всей му…

Важна ли мобильность?

После того как аккумуляторная батарея становится неспособной держать заряд, шуруповерт превращается в абсолютно бесполезный инструмент. Покупка нового зарядного устройства нецелесообразна, так как его цена нередко составляет до 50% стоимости новой модели. Поэтому мысль о переделке инструмента под сеть — совершенно оправданное решение.

Есть возможность восстановить характеристики аккумулятора, однако этот вариант все-таки полумера, потому что в дальнейшем ситуация повторится. Однако перед тем как выбрать решение, необходимо обдумать, что делать с мобильностью инструмента. Так ли она нужна? Есть 2 варианта потенциальной модификации шуруповерта:

  1. Инструмент с внешним блоком питания. В этом случае делают отдельное устройство. Это не так страшно, потому что даже громоздкую конструкцию можно расположить в непосредственной близости от розетки. Однако с ограничением, связанным с длиной кабеля БП и сетевого шнура, придется смириться.
  2. Шуруповерт с БП, вмонтированным на место аккумулятора. Такой способ модификации даст возможность избежать сборки габаритной конструкции, значительно ограничивающей применение инструмента. Но в этом случае проблему доступа тоже может создать длина сетевого кабеля. Зато использовать в таком качестве можно компактные устройства. Ими смогут стать покупные или имеющиеся блоки питания, если они подходят по характеристикам.

Способы «возрождения» шуруповерта сильно отличаются. Тем не менее, каждый из этих вариантов находит сторонников, так как отвечает разным потребностям хозяев аккумуляторных инструментов, чья эксплуатация внезапно стала невозможной.

Импульсный блок питания для шуруповерта 18 В: схема

Выход есть, и он не один. Можно приобрести новую аккумуляторную батарею. Но цена такого устройства может превысить стоимость всего инструмента в целом, купленного несколько лет назад. Поэтому наиболее приемлемым решением будет переоборудование шуруповерта под сетевое напряжение.

Варианты подключения шуруповерта в сеть 220 В

Одним из решений будет создание блока питания своими руками. Существует много вариантов схем создания самодельного блока питания:

  • универсальный вариант;
  • с двухполюсным резистором;
  • с трехполюсным резистором;
  • с усилителем;
  • на стабилитроне и без;
  • на одном фильтре.

Однако зарекомендовали себя как наиболее надежные импульсные модификации.

Комплектующие элементы схемы импульсного блока питания

Сделать импульсный блок питания для ручного инструмента 18 V своими руками совсем несложно. Для этого понадобится:

  1. Выходной конденсатор 5 пФ.
  2. Резистор.
  3. Интегральный преобразователь отрицательной направленности.
  4. Компаратор на две или три обкладки.
  5. Низкоомный выпрямитель.
  6. Канальные фильтры с лучевыми переходниками.
  7. Принципиальная схема импульсного блока питания.

Требования к источнику питания

Вне зависимости от того, на какое напряжение рассчитан шуруповерт, к блоку питания предъявляются особые требования: при высокой нагрузке на инструмент, например, при закручивании длинных шурупов в твердую древесину или в режиме сверления ток потребления двигателя может повышаться до десятка ампер. Если в режиме холостого хода потребляемый ток составляет не более 1-2 А и достаточно блока питания с мощностью 30-40 Вт, то для нормальной работы требуется мощность порядка 200 Вт.

С аккумуляторными батареями все просто. Специфика их работы такова, что они способны на короткое время выдавать большие токи, восстанавливая рабочее напряжение во время простоя. Возникает вопрос: зарядное устройство для любого шуруповёрта имеет малый вес и габариты, почему бы не использовать его в качестве источника напряжения? Ответ – однозначно нет. Зарядное устройство рассчитано на выдачу малого тока в течение длительного времени, нам же требуются большие токи на короткий срок. Поэтому внешний блок питания должен иметь запас по мощности.

Что нужно для переделки

Для переделки шуруповерта необходимо кратко ознакомиться с электрической схемой инструмента. Инструмент приводится в движение электродвигателем. В зависимости от мощности и класса инструмента напряжение может быть 12, 14, 18 вольт. Электродвигатель получает питание от батареи аккумуляторов соответствующего напряжения.

Двигатель передает крутящий момент на патрон через механический редуктор. Обороты двигателя изменяются как шестеренчатой системой редуктора, так и при помощи реверсивного электронного регулятора оборотов, совмещенного с кнопкой включения.

Устройство шуруповерта:

  1. Аккумуляторная батарея.
  2. Регулятор оборотов.
  3. Кнопка включения.
  4. Электродвигатель.
  5. Редуктор.
  6. Патрон.

Мнение эксперта Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Основная сложность переделки шуруповерта на работу от сети 220 вольт заключается в том, что ему требуется большая мощность. Никель-кадмиевые или литиевые аккумуляторы выдают ее без проблем

Но требуемую мощность выдать сможет не каждый блок питания.

Какой мощности нужен блок питания и сколько потребляет шуруповерт от блока питания?

Рассчитать требуемую мощность блока питания не составит труда — нужно умножить ток, потребляемый электродвигателем инструмента, на напряжение. К примеру, инструмент получает питание от аккумуляторной батареи, напряжение которой составляет 12 вольт. Ток, который нужен электродвигателю для работы, составляет 10 ампер. Получаем 120 ватт. Но это минимальное значение.

Для обеспечения нормальной работы при нагрузках, к примеру, при заворачивании шурупа в твердое дерево, мощность БП должна выбираться с запасом в 30-40%. Иначе шуруповерт не сможет нормально работать под нагрузкой или блок питания выйдет из строя.

Сила тока в зависимости от модели может составлять 7-10 А для бытовых шуруповертов и 30-40 А для профессиональных моделей. Напряжение аккумуляторной батареи может составлять 12 В, 14 В, 18 В в зависимости от конкретной модели.

Требуемые параметры напряжения, мощности и емкость аккумуляторной батареи обычно указаны на этикетке самого инструмента или в технической документации к нему.

Если рабочее напряжение инструмента составляет 12 В, количество вариантов выбора источника питания увеличивается, к примеру, можно подключить его к компьютерному блоку питания. Приобрести старый мощностью 300 Вт за небольшую цену вполне возможно. К тому же выдаваемой мощности хватит с запасом. К преимуществам этого варианта следует отнести: простоту переделки, а также то, что блок питания от компьютера мощностью от 300 Вт сравнительно легко найти.

Параметры блока указаны на наклейке, что находится на стенке. К примеру, там указано, что на вход приходит напряжение 220 v, на выход 12 v подается ток силой в 25 А. Получаем мощность в 300 Вт.

При желании в качестве источника питания на напряжение 12 В от сети можно использовать:

  • светодиодный драйвер;
  • электронный трансформатор для питания галогенных ламп низкого напряжения;
  • зарядное устройство автомобильного аккумулятора.

Если инструмент рассчитан на питание другим напряжением, скажем, на 14 В или на 18 В, вариантов выбора блока питания немного. Для инструмента, работающего от напряжения 14 В и имеющего максимальный ток до 25А, в продаже имеется универсальный блок питания АИДА БШ 14 ПРО. Также имеется блок питания на 18 В, рассчитанный на ток до 20 А, АИДА БШ-18 ПРО.

Можно сделать своими руками блок питания на требуемое напряжение. Но для этого необходимы определенные знания по электронике. Схему такого БП можно посмотреть здесь. Есть схемы блоков питания, которые могут монтироваться вместо аккумуляторных батарей.

При подключении питания от зарядного устройства к шуруповерту необходимо использовать провод сечением больше 2,5 мм². Иначе провод будет сильно нагреваться, что может привести к расплавлению изоляции и короткому замыканию.

Также от длины провода зависит уровень потерь напряжения. Чем длиннее провод, тем, соответственно, больше потери. Если неправильно выбрать длину провода, может оказаться, что шуруповерт «не тянет», им нельзя закрутить шуруп в твердую древесину и т. п.

Еще на потери напряжения влияет качество соединения проводов. Провода, соединенные скруткой, будут иметь большое переходное сопротивление, которое значительно скажется на потерях напряжения.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Нельзя подключать шуруповерт к источнику питания проводом, имеющим малую площадь сечения. Это грозит выходом из строя самого инструмента и пожаром