Меню

Зарядное устройство для шуруповерта схема на 18в

Зарядное устройство для шуруповерта схема на 18в

В этой статье рассмотрим проект универсального источника питания, который может быть использован в качестве зарядного устройства для портативных электроинструментов и не только.

Особенность такого источника заключается в том, что он относительно простой и самое важное имеется стабилизация, как выходного напряжения, так и тока, то есть с его помощью можно заряжать и литий-ионные аккумуляторы.

Проектируя его я ставил задачу сделать универсальное, зарядное устройство для шуруповерта, поэтому диапазон выходного напряжения где-то от 11 до 17 вольт с возможностью регулировки, а ток до 1,3 ампер, также с возможностью регулировки. Этого вполне достаточно для зарядки наиболее ходовых электроинструментов 12, 14,4 и 16,8 вольта, но как уже сказал схема универсальна, выходное напряжение и ток можно сделать иными.

Устройство питается непосредственно от сети, снабжены всеми необходимыми защитами, включая защиту от коротких замыканий и перегрева.

Схема состоит из двух основных частей, сетевого понижающего импульсного блока питания и узла стабилизации тока и напряжения, за счет импульсного принципа преобразования устройство имеет высокий кпд, малые размеры и вес.

Источник питания построен на основе специализированной микросхемы TNY267 или 268, именно от выбора микросхемы зависит мощность зарядного устройства — это целая линейка специализированных микросхем, которые находят широкое применение во всевозможных зарядных устройствах и адаптеров питания.

Самая мощная из этой линейки TNY268 на основе которой можно построить блоки с мощностью до 23 ватт, фактически схема сетевого преобразователя может быть любой, хоть на сотни ватт, если в этом есть необходимость, важно чтобы преобразователь имел линию обратной связи.

Как мы знаем, для того чтобы обеспечить полноценную стабилизацию тока и напряжения, шим контроллер, на основе которого построен преобразователь, должен иметь два усилителя ошибки, например TL494. Особенностью нашей схемы является то, что стабилизация тока и напряжение реализованы через один единственный канал обратной связи, но вернемся к нашей микросхеме TNY268 — она выбрана неспроста, во-первых блоки питания на основе данных микросхем имеют минимальную обвязку и самое главное импульсный трансформатор имеет всего две обмотки, сетевая и вторичная.

Дополнительной обмотки мотать в данном случае не нужно, к тому же в самой микросхеме уже есть всё необходимое для работы, включая полноценный шим контроллер, система защиты и даже силовой транзистор это удобно и дешево.

Я сделал несколько источников питания используя микросхемы, как TNY267 так и 268, работают аналогично хорошо.

Вторая часть зарядки состоит из сдвоенного операционного усилителя lm358, источника опорного напряжения tl431 и мелочевки, имеется пара подстроечных резисторов для регулировки тока и напряжения.

Этот узел наиболее важен, поскольку им можно дополнить любой другой блок питания любой мощности и получить регулируемое по току и напряжению зарядное устройство.

Давайте подробно рассмотрим, как работает этот узел… Первый канал операционного усилителя задействован для стабилизации тока, второй для напряжения, в схеме стабилизации тока имеется токовый шунт, в нашем случае представляющий собой низкоомный, 2-ватный резистор R6.

Опорное напряжение 2,5 вольта задается микросхемой tl431, тут она работает чисто как стабилитрон. Резистор R15 задаёт ток стабилизации, в зависимости от запланированного выходного напряжения необходим пересчёт данного резистора таким образом, чтобы ток стабилизации был в районе 5-10 максимум 20 миллиампер — плюс минус.

Опорное напряжение, через резистивный делитель, подается на инверсный вход операционного усилителя, притом важно заметить что один из резисторов делителя — подстрочный, вращая его мы можем изменять опорное напряжение на инверсном входе операционника.

На прямой вход, того же канала операционного усилителя поступает падение напряжения с датчика тока, при подключении нагрузки на выход источника по шунту будет протекать определенный ток, что приведет к образованию падения напряжения на нём — это напряжение поступит на прямой вход операционного усилителя, где оно будет сравнено с опорным напряжением на другом входе, если падение напряжения на шунте большие опорного напряжения, на выходе операционного усилителя получим высокий уровень — засветятся соответствующий светодиод и одновременно светодиод оптопары, которая задействована тут в цепи обратной связи.

Источник



Изготовление устройства зарядного для шуруповёрта своими руками

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).
Читайте также:  Геленджик купить зарядное устройство

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.

Источник

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

Срок службы механической части аккумуляторного шуруповерта намного превышает период эксплуатации батареи и зарядного устройства. В случае с выходом из строя АКБ особой альтернативы нет. Аккумулятор подлежит замене, попытки восстановления далеко не всегда заканчиваются удачно и длительного эффекта не дают. Вышедшее из строя (или утерянное) зарядное устройство можно заменить самодельным блоком.

Принцип работы зарядного устройства

Зарядное устройство предназначено для пополнения энергией аккумуляторной батареи (или единичного элемента). Происходит это посредством пропускания постоянного (или импульсного однополярного) тока через АКБ. В гальваническом элементе (батарейке) химическая реакция, в результате которой возникает ЭДС, происходит самопроизвольно. В аккумуляторе эта реакция является возобновляемой и инициируется прохождением тока. Электрическая энергия превращается в химическую, а затем снова в электрическую.

Чтобы заставить процесс протекать, ток должен идти по направлению из источника к аккумулятору. Для этого выходное напряжение источника должно превышать напряжение на заряжаемом элементе, а ток заряда должен ограничиваться:

  • на уровне 0,1-0,2С (номинальной емкости аккумулятора) – самый благоприятный режим для АКБ, но занимает много времени;
  • в пределах от 0,2С до 0,35С – заряд происходит примерно в два раза быстрее, режим считается приемлемым;
  • заряд током около 1С позволяет очень быстро пополнить запас энергии, но плохо влияет на срок службы АКБ – элемент может перегреться или выйти из строя даже в процессе зарядки.

Для NiCd и NiMH аккумуляторов в профессиональных зарядных устройствах применяется реверсивный режим – длительный импульс заряда чередуется с коротким импульсом разряда. Так снимается вредный «эффект памяти», снижающий фактическую емкость АКБ.

Кроме формирования постоянного тока и потребного напряжения, зарядное устройство должно позволять контролировать эти параметры с помощью встроенных вольтметра и амперметра, и иметь возможность их регулировки. Еще лучше поддерживать эти характеристики автоматически, формируя наиболее благоприятный режим заряда аккумулятора.

Читайте также:  Зарядное устройства для планшета sony xperia tablet z

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.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

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.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

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.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

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.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

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.

Основы по самостоятельному изготовлению

Независимо от предпочитаемого зарядного устройства, электронные компоненты надо расположить на плате и соединить согласно схеме. Самый простой способ – применить кусочек макетной платы (беспаечную применять категорически не рекомендуется – она не сможет обеспечить надежный контакт в течение длительного времени).

Важно! В зарядном устройстве циркулируют достаточно большие токи. Все соединения (особенно в силовых цепях) должны выполняться только пайкой. Скрутки недопустимы, они приведут к локальному перегреву или даже возгоранию. Разъемные соединения также надо минимизировать.

Единственный минус макетной платы – низкая эстетическая составляющая. Если это не устраивает будущего владельца, можно изготовить печатную плату в домашних условиях. Неплохие результаты дает метод ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Ее суть в том, что рисунок платы распечатывается на лазерном принтере на специальной (или просто глянцевой журнальной) бумаге.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

Потом рисунок переводится с помощью утюга на медное покрытие заготовки из фольгированного материала и травится.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

Более сложный способ – с фоторезистом (жидким или пленочным). Для его реализации потребуется ультрафиолетовая лампа. Зато возможности этого метода намного выше.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

Вытравить плату можно в классическом растворе хлорного железа. Более доступна и удобна другая смесь:

  • 100 мл аптечной перекиси водорода;
  • 30 грамм порошка лимонной кислоты;
  • 2-3 чайные ложки поваренной соли.

После травления любым способом плата промывается в большом количестве проточной воды, покрытие рисунка смывается растворителем. Плата сушится, в ней сверлятся отверстия, и после облуживания она готова к монтажу.

Схемы зарядных устройств для шуруповерта на 12 и 18 вольт

Рисунок платы можно разработать в бесплатной программе. Например, легко осваивается Sprint LayOut. При достижении определенной квалификации можно освоить более сложные программы для разработки печатных плат, но их придется приобрести или воспользоваться бесплатными версиями с урезанными возможностями (их достаточно, чтобы закрыть 90% потребностей домашнего мастера). При разработке платы надо предусматривать возможность установки мощных транзисторов и диодов на радиаторы. Для этого должно быть предусмотрено место на плате, либо элементы располагают на краю – чтобы привинтить их на внешние теплоотводы.

Читайте также:  Кнопка на зарядном устройстве airpods

Рекомендуем к просмотру: Зарядное для шуруповерта из того, что было в доме.

Если схема позволяет крепить силовые элементы непосредственно на радиатор, то транзисторы или диоды надо сажать на теплопроводящую пасту. Если не позволяет – через изолирующие слюдяные или упругие прокладки. По окончании сборки надо изготовить корпус для устройства или сделать его самостоятельно. На передней панели располагают органы управления и индикации. Для подключения аккумуляторов можно смонтировать посадочное место с контактами от вышедшего из строя ЗУ.

Устройство для зарядки аккумуляторов шуруповерта несложно собрать самостоятельно. Схему (и, соответственно, уровень автоматизации) надо выбирать под собственную квалификацию.

Источник

Зарядное Устройство для любого шуруповерта и не только

В этой статье рассмотрим проект универсального источника питания, который может быть использован в качестве зарядного устройства для портативных электроинструментов и не только.

Особенность такого источника заключается в том, что он относительно простой и самое важное имеется стабилизация, как выходного напряжения, так и тока, то есть с его помощью можно заряжать и литий-ионные аккумуляторы.

Проектируя его я ставил задачу сделать универсальное, зарядное устройство для шуруповерта, поэтому диапазон выходного напряжения где-то от 11 до 17 вольт с возможностью регулировки, а ток до 1,3 ампер, также с возможностью регулировки. Этого вполне достаточно для зарядки наиболее ходовых электроинструментов 12, 14,4 и 16,8 вольта, но как уже сказал схема универсальна, выходное напряжение и ток можно сделать иными.

Устройство питается непосредственно от сети, снабжены всеми необходимыми защитами, включая защиту от коротких замыканий и перегрева.

Схема состоит из двух основных частей, сетевого понижающего импульсного блока питания и узла стабилизации тока и напряжения, за счет импульсного принципа преобразования устройство имеет высокий кпд, малые размеры и вес.

Источник питания построен на основе специализированной микросхемы TNY267 или 268, именно от выбора микросхемы зависит мощность зарядного устройства — это целая линейка специализированных микросхем, которые находят широкое применение во всевозможных зарядных устройствах и адаптеров питания.

Самая мощная из этой линейки TNY268 на основе которой можно построить блоки с мощностью до 23 ватт, фактически схема сетевого преобразователя может быть любой, хоть на сотни ватт, если в этом есть необходимость, важно чтобы преобразователь имел линию обратной связи.

Как мы знаем, для того чтобы обеспечить полноценную стабилизацию тока и напряжения, шим контроллер, на основе которого построен преобразователь, должен иметь два усилителя ошибки, например TL494. Особенностью нашей схемы является то, что стабилизация тока и напряжение реализованы через один единственный канал обратной связи, но вернемся к нашей микросхеме TNY268 — она выбрана неспроста, во-первых блоки питания на основе данных микросхем имеют минимальную обвязку и самое главное импульсный трансформатор имеет всего две обмотки, сетевая и вторичная.

Дополнительной обмотки мотать в данном случае не нужно, к тому же в самой микросхеме уже есть всё необходимое для работы, включая полноценный шим контроллер, система защиты и даже силовой транзистор это удобно и дешево.

Я сделал несколько источников питания используя микросхемы, как TNY267 так и 268, работают аналогично хорошо.

Вторая часть зарядки состоит из сдвоенного операционного усилителя lm358, источника опорного напряжения tl431 и мелочевки, имеется пара подстроечных резисторов для регулировки тока и напряжения.

Этот узел наиболее важен, поскольку им можно дополнить любой другой блок питания любой мощности и получить регулируемое по току и напряжению зарядное устройство.

Давайте подробно рассмотрим, как работает этот узел… Первый канал операционного усилителя задействован для стабилизации тока, второй для напряжения, в схеме стабилизации тока имеется токовый шунт, в нашем случае представляющий собой низкоомный, 2-ватный резистор R6.

Опорное напряжение 2,5 вольта задается микросхемой tl431, тут она работает чисто как стабилитрон. Резистор R15 задаёт ток стабилизации, в зависимости от запланированного выходного напряжения необходим пересчёт данного резистора таким образом, чтобы ток стабилизации был в районе 5-10 максимум 20 миллиампер — плюс минус.

Опорное напряжение, через резистивный делитель, подается на инверсный вход операционного усилителя, притом важно заметить что один из резисторов делителя — подстрочный, вращая его мы можем изменять опорное напряжение на инверсном входе операционника.

На прямой вход, того же канала операционного усилителя поступает падение напряжения с датчика тока, при подключении нагрузки на выход источника по шунту будет протекать определенный ток, что приведет к образованию падения напряжения на нём — это напряжение поступит на прямой вход операционного усилителя, где оно будет сравнено с опорным напряжением на другом входе, если падение напряжения на шунте большие опорного напряжения, на выходе операционного усилителя получим высокий уровень — засветятся соответствующий светодиод и одновременно светодиод оптопары, которая задействована тут в цепи обратной связи.

Источник