Схема зарядного устройства для аккумуляторов шуруповерта интерскол

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).

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.

Originally posted 2018-04-06 09:06:40.

Источник

Зарядное устройство для шуруповерта Интерскол

• 

Ручной инструмент с источниками автономного питания быстро и успешно развивается. Одно из важнейших направлений – усовершенствование аккумуляторных батарей и их обслуживание. Залогом долговременный и качественной работы аккумуляторных источников питания является зарядное устройство. Сейчас на рынке множество фирм, которые производят собственный инструмент с независимым питанием и блоки для их зарядки. Одним из популярных брендов ручного инструмента является фирма «Интерскол». Совместно с источниками питания фирма производит «собственные» зарядные устройства для аккумулятора шуруповерта интерскол.
Работу зарядного устройства рассмотрим в этой статье. Но, прежде нужно понять принцип устройства блока питания.

Принцип работы блока

Принцип работы аккумуляторной батареи состоит в том, что при зарядке под действием приложенного напряжения происходит внедрение заряженных электронов от анода в активную часть удержания заряда – катод. После полного насыщения активного элемента электронами зарядка завершается. При подключении нагрузки, движение электронов совершается в обратном порядке, при этом на электродах создается разность потенциалов, или напряжение, обозначаемое латинской буквой – U В (Вольт). Количество заряженных электронов в активном слое катода определяется как емкость батареи.

Емкость является одной из самых важных параметров, которая напрямую дает понятие мощности. Физическая величина – мощность, обозначается Р (Ватт), которая определяется умножением напряжения на ток. Так, если, на 12В сборке стоит обозначение 2 Ампер-час(А/ч) – это значит, что 12 вольтовой аккумулятор может отдавать 2 ампера в течении часа при стабильном напряжении.
Мощность батареи подсчитывается по формуле Р= I*U и будет равняться Р=2*12=24Вт (А*ч). Но если вольтаж изменится до 18В, тогда мощность Р (Вт). будет равняться 36 Вт.

Разновидность аккумуляторных сборок

Блок питания состоит из одиночных элементарных частей стандартного размера, собранных последовательно, параллельно или по смешанной схеме. В настоящее время используются никель-кадмиевые (Ni – Ca), никель – металл гидридные (Ni-MН) и литий – ионные (Li – ion) элементарные источники. Эти батарейки собираются в единый блок, они могут быть круглыми, квадратными, или плоскими. В зависимости от активного компонента каждая батарейка изготавливается вольтажем от 1,2 до 3,6В. Для повышения напряжения соединяются последовательно, для повышения емкости (мощности) в параллельное, применяется и смешанное соединение. Так, например, чтобы набрать вольтаж 12В необходимо соединить последовательно 12 элементов по 1В. А чтобы удвоить мощность надо эти же элементы соединить паралельно.

Первые сборки

Самые первые сборки были собраны из элементарных батареек с кадмиево – никелевым активным компонентом. Сборки с (Ni – Ca) обладали рядом исключительных свойств: не боялись работы на морозе; цикличность зарядки доходила до 300 циклов. Батарея могла храниться в работоспособном состоянии много лет. Но, наряду с достоинствами у них есть существенный недостаток – это «эффект памяти», другими словами, сборку нельзя было оставлять в заряженном состоянии т.к. активный металл – кадмий, под действием заряженных электронов, окислялся, батарея уменьшала свою первоначальную емкость. И, хотя, в паспортах изготовителя были рекомендации по правильной эксплуатации, многие пользователи их не выполняли, в результате подготовка аккумулятора для хранения (разряд после каждой работы должен оставаться не боле 30-40%) не выполнялась и аккумуляторы не выдерживали своего гарантийного срока эксплуатации.

Никель – металл гидридные батареи

Следующим шагом в развитии автономных источников питания стали аккумуляторы с никель – металл гидридным (Ni-MH) активным компонентом. Производители позиционировали изделие как лишённого основного недостатка (Са -Ni) “эффекта памяти”. Но, после применения на практике выяснилось, что основной недостаток снизился незначительно, а новый активный слой приобрел дополнительные отрицательные свойства: он не мог работать при отрицательных температурах, а стоимость оказалась значительно дороже. Поэтому от производства этих элементов очень быстро отказались, Тем более, что был разработан и предложен на рынок новый активный компонент – литий-ион.

Литий – ионные батареи

Литий-ионные (Li – ion) изделия оказались не слишком дорогими, но по сравнению с предыдущими приобрели несколько существенных преимуществ:

• цикл разряд – заряд увеличен с 300 до 400;
• снижен саморазряд;
• почти полностью устранен эффект памяти.
• снижено время полного заряда до одного часа.

Но, нежелательных свойств, всё-таки избежать не удалось – это неконтролируемый нагрев до большой температуры при перенапряжении. Если в устройстве, где применяют батареи возможно небольшое перенапряжение, в элементах возможно внутреннее короткое замыкание и активный слой сильно разогреется. Особенно это касалось изделий с небольшой мощностью 12В. Чтобы снизить эти недостатки компания «интерскол» разработала зарядные устройства способные анализировать не только процесс зарядки, но и отдельно каждый элемент.

Внимание! для каждого типа аккумуляторов необходим отдельные зарядные устройства.

Конструкция зарядных устройств

Самое простым по схемному решению может быть подключение аккумуляторов шуруповерта интерскол 12 вольт для Ni – Ca батарей. Станция собрана из самых необходимых элементов для понижения, выпрямления и стабилизации тока. Рассмотрим подробнее работу элементов. Вторичная обмотка трансформатора рассчитана на напряжение 15 – 17 В и ток не менее 5А. Пониженное напряжение на выходе вторичной обмотки выпрямляются диодной сборкой либо диодным мостом собранных из отдельных диодов мощностью не менее 1А. Для сглаживания пульсаций стоит электролитический конденсатор на 100 мкФ. Для индикации используется светодиод, который устанавливается в коллекторную цепь транзистора и открывается при подаче напряжения на базу через сопротивление R2 после замыкания цепи зарядки. Необходимый вольтаж в 12В обеспечивает стабилитрон VD1.Такая схема обеспечивает полную зарядку батареи за 4-5 часов.

Схема зарядной станции для Са -Ni аккумуляторов 12В

Улучшенная схема зарядного устройства шуруповерта интерскол CDQ-F06K1

со стабилизацией тока зарядки компания «Интерскол» разработана на микросхеме HCF4060BE. Микросхема является 14 разрядном задающим генератором при помощи которого происходит управление биполярным транзистором S9012. Нагрузка транзистора является реле S3-12A. Введение в схему счётчика позволяет работать схеме как таймер, который включает реле на заданное время, тем самым, позволяя установить режимы зарядного устройства шуруповерта интерскол 12в.

Рассмотрим работу схемы при подключении к сети реле JDQK1. Питание микросхема получает от стабилитрона ВД 6 12В – этот стабилитрон устанавливает установочное напряжение 12В, после чего питание поступает на 16 вывод микросхемы. После подачи питания на микросхему токовые импульсы поступают на базу транзистора S9012 открывая его.

Транзистор открывается и напряжение попадает на контакты реле JDQK1, контакты которого замыкается и ток заряда поступает на блок зарядки. Вентиль VD5 установлен для защиты аккумулятора от обратной разрядки если отключится сетевое питание. Трансформатор применен в схеме, мощностью 25 – 30 ВТ, после вторичной обмотки перед выпрямительным диодным мостом установлен плавкий предохранитель на 5 А. Подобная схема позволяет подключать сеть, не беспокоясь об отключении и контроля за нагрузкой. Индикация красного светодиода указывает на зарядку, зеленого на прекращение зарядки.

Внимание! Перед постановкой Са -Ni аккумуляторов на станцию необходимо произвести разрядку батареи не менее 70% ее полной емкости.

Схема универсальной станции для аккумуляторов 12В

Станция Интерскол для Са -Ni сборок 12В ДА-10/12ЭР

Данное устройство представляет собой небольшую коробку с гнездом для установки батареи. питание от сети 220В. Длина шнура 2,5 м. Имеется индикатор зарядки. Ориентировочная цена изделия 1000руб. Нагрузочный резистор для разрядки батареи до нужного напряжения (5 В) отсутствует. Вес 1,2 кг. Имеется индикация красного цвета – зарядка. Зеленый цвет указывает на полную зарядку батареи.

Особенности зарядных блоков Интерскол и устранение неисправности

Одной из отличительных особенностей зарядных блоков Интерскол является отсутствие сетевого предохранителя и применение в схеме понижающего трансформатора термопредохранителя. Если найти возникшие неисправности электронных элементов в схеме составляет некоторые трудности, то одну из неисправности, связанную с темопредохранителем можно устранить своими силами. Речь идёт о понижающем трансформаторе. Дело в том, что вместо сетевого предохранителя на вход первичной обмотки устанавливается термопредохранитель, который настроен на температуру 130°С. Если температура нагрева обмоток больше – это устройство срабатывает без восстановления.
То есть, трансформатор оказывается в не рабочем состоянии, так – как напряжение питания 220В в первичную обмотку не поступает.

Находится термопредохранитель под слоем покровной бумажной изоляции первичной обмотки. Для устранения неисправности достаточно убрать эту деталь, соединив выводные концы напрямую к обмотке. Для повышения надежности всей конструкции после рекомендуется установить классический сетевой предохранитель.

Внимание! Термоизоляционный лак, которым пропитаны обмотки допускают, нагрев обмоток не более 180°С. Зарядку нескольких батарей производить не ранее чем через 30 мин.

Видео по устранению неисправности с термодатчиком.

Где купить зарядное устройство для шуруповерта интескол

Что касается вопросам приобретения ручного инструмента или зарядных устройств любой конструкции, то из можно приобрести в специализированных или дилерских центрах фирмы.

Источник