Шуруповерт – незаменимый инструмент, но обнаруженный недостаток заставляет подумать о том, чтобы внести кое-какие доработки и улучшить схему его зарядного устройства. Оставив шуруповерт зарядиться на ночь, автор этого видео блогер AKA KASYAN наутро обнаружил нагрев акб непонятного происхождения. Притом нагрев был достаточно серьезным. Это не нормально и резко сокращает срок службы аккумулятора. К тому же опасно с точки зрения пожаробезопасности.
Разобрав зарядное устройство, стало ясно, что внутри простейшая схема из трансформатора и выпрямителя. В док-станции всё было еще хуже. Индикаторный светодиод и небольшая схема на одном транзисторе, которая отвечает только за срабатывание индикатора, когда в док-станцию вставлен акб.
Никаких узлов контроля заряда и автоотключения, только блок питания, который будет заряжать бесконечно долго, пока последний не выйдет из строя.
Поиск информации по проблеме привел к выводу, что почти у всех бюджетных шуруповёртов точно такая же система заряда. И лишь у дорогих приборов процессор на управлением реализована умные системы заряда и защит как на самом заряднике, так и в аккумуляторе. Согласитесь, это ненормально. Возможно, по мнению автора ролика, производители специально используют такую систему для того чтобы аккумуляторы быстро выходили из строя. Рыночная экономика, конвейер дураков, маркетинговая тактика и прочие умные и непонятные слова.
Давайте доработаем это устройство, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда. Аккумулятор на 18 вольт, никель-кадмиевый с емкостью в 1200 миллиампер часов. Эффективный ток заряда для такого акб не более 120 миллиампер. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.
Давайте сначала разберемся, что нам даст такая доработка. Зная напряжение заряженного аккумулятора, мы выставим на выходе зарядника именно это напряжение. И когда аккумулятор будет заряжен до нужного уровня, ток заряда снизится до 0. Процесс прекратится, а стабилизация тока позволит заряжать аккумулятор максимальным током не более 120 миллиампер независимо от того, насколько разряжен последний. Иными словами мы автоматизируем процесс заряда, а также добавим индикаторный светодиод, который будет гореть в процессе заряда и погаснет в конце процесса.
Все нужные радиодетали можно приобрести дешево – в этом китайском магазине.
Схема узла.
Итак, мы знаем, что по схеме будет протекать ток около 120 миллиампер. Это не очень большой ток, поэтому на микросхему не нужно устанавливать теплоотвод. Работает такая система достаточно просто. Во время зарядки образуется падение напряжения на резисторе r1, которого хватит для того, чтобы высвечивался светодиод и по мере заряда ток в цепи будет падать. После некоторой величины падения напряжения на транзисторе будет недостаточное светодиод попросту потухнет. Резистор r2 задает максимальный ток. Его желательно взять на 0,5 ватт. Хотя можно и на 0,25 ватт. По данной ссылке можно скачать программу для расчёта микросхемы.
Данный резистор имеет сопротивление около 10 ом, что соответствует зарядному тока 120 миллиампер. Вторая часть представляет из себя пороговый узел. Он стабилизирует напряжение; выходное напряжение задается путем подбора резисторов r3, r4. Для наиболее точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор на 10 килоом.
Напряжение на выходе не переделанного зарядного устройства составляло около 26 вольт, при том, что проверка осуществлялась при 3 ваттный нагрузки. Аккумулятор, как уже выше было сказано, на 18 вольт. Внутри 15 никель-кадмиевых банок на 1,2 вольта. Напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет около 20,5 вольт. То есть на выходе нашего узла нам нужно выставить напряжение в пределах 21 вольта.
Теперь проверим собранный блок. Как видно, даже при закороченном выходе ток не будет более 130 миллиампер. И это независимо от напряжения на входе, то есть ограничение тока работает как надо. Монтируем собранную плату в док-станцию. В качестве индикатора окончания заряда поставим родной светодиод док-станции, а плата с транзистором больше не нужна.
Выходное напряжение тоже в пределах установленного. Теперь можно подключить аккумулятор. Светодиод загорелся, пошла зарядка, будем дожидаться завершения процесса. В итоге можно с уверенностью сказать что мы однозначно улучшили эту зарядку. Аккумулятор не нагревается, а главное его можно заряжать сколько угодно, поскольку устройство автоматически отключается, когда аккумулятор будет полностью заряжен.
 |
|
|
|
 |
 |
Правда до этого момента он безотказно отработал примерно пять лет.
Неприятности начались при первой попытке применения шуруповёрта. Добросовестно прозаряжав его три часа (как написано в инструкции) получил время кручения шурупов около пяти минут. Спешить было некуда, поставил снова заряжаться.
Измерил ток заряда, получилось около 50мA. Проверил элементы, все были исправны. Схема оказалась зарядником SKIL, SPARKY и т.д и т.п моделей.
Пробовал спросить на форуме Кота как она (схема) работает но ответа не получил .
Но это выяснилось намного позже.
Дальше всё обыденно и рутинно. Развёл плату под свой размер.
При первой попытке заряда вылезли некоторые нюансы. Посмотрим на картинку из даташита:
Обратите внимание на формулы внизу рисунка. Разделы сайтаDirectAdvert NEWSДрузья сайтаСтатистика
Зарядные устройства для аккумуляторов шуруповертов. Для увеличения картинок и схем – кликайте на изображении мышкой. Что делать, если штатный зарядник недозаряжает аккумуляторы или совсем вышел из строя? А ведь бывает и так, что ремонтировать вышедшее из строя ЗУ становится не целесообразным… Ниже мы представим вам несколько вариантов не сложных схем, они легки в повторении, и собрать их сможет даже начинающий радиолюбитель. Первый вариант устройства собран на распространенных деталях отечественного производства. Рассмотрим схему, изображенную на рисунке 1. Понижающий трансформатор Тр1 220/13 вольт с током вторичной обмотки не менее 1 ампера. Если не найдете готового трансформатора, и вам нужно будет его перематывать, прочитайте статью “Простой расчет понижающего трансформатора.” , в ней все подробно расписано. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки, поступает на диодный мост, выпрямляется и сглаживается на емкости С1. Учтите, что на С1 уже будет не напряжение вторички (13В), а 13*√2 , это примерно 18,4 вольта. Это напряжение и приходит на интегральный стабилизатор DA1. Резистор R4 служит регулировкой прикладываемого к заряжаемому аккумулятору напряжения, т.е. если вы знаете, что напряжение полностью заряженного вашего аккумулятора составляет 14,2 вольта, значит на выходе ЗУ и следует установить такое напряжение. Мощность, которая выделяется на R3 равна 〖Iзаряда〗^2 • R3 = 〖1,5〗^2 • 1 = 2,25Вт, так что можно применить МЛТ-2 1Ом, но при этом Iзаряда надо малость уменьшить. Вообще данная схема является стабилизатором напряжения с ограничением по току нагрузки. На первом этапе аккумулятор заряжается стабильным током, потом, когда ток заряда станет меньше величины тока ограничения, аккумулятор будет заряжаться уменьшающимся током до напряжения стабилизации микросхемы DA1.
Датчиком зарядного тока для индикатора HL1 служит диод VD2. В этом случае светодиод HL1 будет индицировать наличие тока вплоть до ≈ 50 миллиампер. Если в качестве датчика тока использовать все тот же R3, то светодиод будет гаснуть уже при токе ≈0,6 ампер, т.е. судя по погасшему светодиоду мы судили бы, что наступил конец зарядки аккумулятора, но он окажется заряженным не полностью. VD1 – D3SBA40 , можно заменить на RC201, RS201, KBP005, BR305, KBPC1005 или собрать мост из диодов с прямым выпрямленным током не менее двух ампер. КР142ЕН12А – трехвыводной интегральный регулируемый стабилизатор положительного напряжения с током в нагрузке до 1,5 ампер, чем и ограничивается максимальный ток заряда аккумулятора шуруповерта. Печатная плата зарядного устройства:
Этим устройством можно заряжать и шестивольтовые аккумуляторы. Кстати можно прикинуть, возможно ли заряжать аккумуляторы с напряжением 1,25В. Напряжение на входе стабилизатора DA1 — 20В, ток заряда допустим — 1,5А. первоначальное напряжение на аккумуляторе равно одному вольту, значит, в этом случае на микросхеме упадет 20В — 1В = 19В. При этом на ней выделится мощность равная U•I = 19В • 1,5А = 28,5Вт. Максимально допустимая мощность рассеивания для КР142ЕН12А равна 30Вт. Т.е. при условии применения соответствующего радиатора возможна зарядка и отдельного аккумуляторного элемента с напряжением 1,25В. Для начала хочу напомнить об уникальном схемном решении, предложенном когда то фирмой Дженерал Электрик. Это схемное решение является регулятором напряжения и тока независимо, т.е. независимая регулировка. Ниже представлены схемы зарядного устройства для бытового автономного инструмента на аккумуляторах 14.4V. Ток заряда устанавливается подстроечным резистором. На Рас.2 представлена добавка, где можно регулировать и напряжение заряда. Схемное решение проверено .
Источник питания устройства не стабилизированный, состоит из трансформатора T1, диодов VD1-VD4 и сглаживающего конденсатора C1. Стабилизатор зарядного тока реализован на микросхеме DA1. Резистор R3 задает величину тока стабилизации. Резистор R2 и транзистор VT1 служат для выключения стабилизатора тока по окончании времени заряда. Транзистор VT2, светодиод HL1 и резисторы R4,R5 представляют собой индикатор тока заряда аккумуляторной батареи GB1. Если ток заряда батареи находится в пределах 50-100 % от номинального, то светодиод HL1 светится. Диод VD5 не даёт батарее разряжаться через резисторы R2 – R4 при отсутствии напряжения питания. Диоды VD6, VD7, стабилитрон VD8, резистор R6 и конденсатор C3 образуют стабилизированный источник на 8-10 вольт для питания микросхемы DD1. Резистор R7 служит для ускорения разряда конденсаторов C1, C3, C4 при отключении устройства от сети. Когда устройство подключено к сети, микросхема DD1 питается через диод VD7, а диод VD6 закрыт. Если напряжение в сети пропадает, то открывается диод VD6, а диод VD7 закрывается и микросхема DD1 питается от заряжаемой батареи GB1. Транзистор VT3, стабилитрон VD9 и резисторы R8 – R10 предназначены для контроля напряжения питания. Если напряжение в норме, то через стабилитрон VD9 и резисторы R8, R9 протекает ток, который открывает транзистор VT3. На коллекторе транзистора низкий уровень, диод VD10 закрыт и никак не влияет на работу микросхемы DD1. Если напряжение питания уменьшится или пропадёт совсем, то транзистор VT3 закроется и через диод VD10 на вывод 12 микросхемы будет подан высокий уровень, который остановит таймер. Описание работы устройства. Когда ЗУ отключено от сети и АКБ отключена тоже, конденсаторы C3, C4 разряжены, питание на микросхему DD1 не подаётся. Если подключить устройство к сети или установить аккумуляторную батарею, то на вывод 16 микросхемы DD1 будет подано питание. Поскольку конденсатор C4 разряжен, то на выводы 5 и 9 микросхемы DD1 будет подан высокий уровень, который вызовет сброс счётчиков. На выходе 10 микросхемы DD1 будет низкий уровень. Транзистор VT1 будет закрыт, и никак не будет влиять на работу стабилизатора тока заряда. Транзистор VT4 будет тоже закрыт и индикатор HL2 гореть не будет. Если аккумулятор подключен, то через него потечёт зарядный ток и загорится индикатор HL1. Диод VD11 будет также закрыт, и не будет влиять на работу генератора микросхемы DD1. Если напряжение питания в норме, то диод VD10 будет тоже закрыт. Генератор импульсов микросхемы начнёт работать. Через некоторое время конденсатор C4 зарядится и на входах 5 и 9 микросхемы DD1 установится низкий уровень, который разрешит работу счётчиков. Начнётся отсчёт времени заряда. После того, как пройдёт время равное 1277952 периодам колебаний генератора, на выходе 10 микросхемы DD1 появится высокий уровень напряжения. Это напряжение через диод VD11 попадёт на вход 12 микросхемы DD1 и генератор остановится. Этот же высокий уровень откроет транзисторы VT1 и VT4. Через открытый транзистор VT1 выход ADJ микросхемы DA1 окажется соединённым с общим проводом, что приведёт к выключению стабилизатора тока заряда. Индикатор HL1 погаснет, и загорится индикатор HL2, это будет означать, что процесс заряда закончен. В этом состоянии устройство может находиться неограниченно долго. Если в этом состоянии пропадёт напряжение в сети, то микросхема DD1 перейдёт на питание от заряженного аккумулятора, и может питаться от него примерно в течение недели. Если напряжение в сети появится снова, то перезапуска таймера не произойдёт. Микросхема просто перейдёт опять на питание от сети и сохранит своё состояние. Если напряжение в сети пропадёт во время зарядки аккумулятора, то транзистор VT3 закроется, высокий уровень напряжения с его коллектора через диод VD10 попадёт на вход 12 микросхемы DD1, и остановит работу генератора. Отсчёт времени заряда прекратится. Микросхема DD1 перейдёт на питание от заряженного аккумулятора. Если напряжение в сети появится снова, то транзистор VT3 откроется, и отсчёт времени заряда продолжится. Конструкция и детали. Микросхему DD1 необходимо установить на радиатор, например из алюминиевой пластины. Печатная плата не разрабатывалась. Монтаж был сделан проводом МГТФ на универсальной плате, которой была придана форма, похожая на ту плату, которая стояла в зарядном устройстве раньше. Трансформатор любой, который может обеспечить после выпрямителя 28 – 30 вольт при токе нагрузки 250 – 300 мА. Транзисторы КТ502Е, КТ503Е, скорее всего, можно заменить на КТ361 и КТ315 соответственно, никак специальных требований к ним нет. Стабилитроны VD8, VD9 любые, на 8 – 10 вольт и на 20 – 25 вольт, соответственно. Времязадающий конденсатор таймера C5 должен быть с маленьким ТКЕ, например плёночный К73-17.
Вместо аккумуляторной батареи сначала следует подключить резистор сопротивлением 60 – 70 Ом и мощностью не менее 5 вт, убедиться, что ток через него равен 250 мА. Хорошо было бы убедиться, что ток через этот резистор не изменяется, при изменении сетевого напряжения в пределах +/- 10 %. Проверить напряжение питания микросхемы. Оно должно быть в пределах 8 – 10 вольт. Вместо конденсатора C5 временно установить конденсатор на 50 – 100 пф, чтобы не ждать 7 часов. Проверить, как работает счётчик. Установить конденсатор C5 ёмкостью 0,1 мкф. Установить частоту генератора, исходя из требуемого времени заряда. Частота определяется следующим образом. Например, нам требуется время заряда 6 часов 45 минут. Это будет 6*3600 + 45*60 = 21600 + 2700 = 24300 секунд. Высокий уровень появится на выходе 10 микросхемы DD1 через 1277952 периодов. Один период равен T = 24300/1277952 = 0,01901 секунды, что соответствует частоте генератора 52,6 Гц. Частоту генератора следует смотреть на выводе 11 микросхемы DD1. На этом выводе сигнал с частотой генератора, поделённой на 32 (52.6/32 = 1,64 Гц), и период, соответственно 32*T = 32*0,01901 = 0,608 секунды. Если есть частотомер, то подстроечным резистором R13 надо установить требуемое значение. Если частотомера нет, то к выводу 11 микросхемы DD1 можно подключить точно такой же каскад на транзисторе со светодиодом, какой используется для индикации окончания заряда (транзистор VT4). Светодиод будет мигать с частотой 1,64 Гц. По секундомеру установить частоту, чтобы было 60/0,608 = 98 вспышек в минуту. Если мигающий светодиод не действует Вам на нервы, то его можно оставить и в готовом устройстве (типа, тикает! спасайся кто может!). Проверить работу цепи контроля напряжения питания (транзистор VT3). При уменьшении напряжения питания до величины напряжения стабилизации стабилитрона VD9, транзистор VT3 должен закрыться и остановить генератор. Работа с устройством. Подключить аккумулятор к устройству. Включить устройство в сеть. Можно и наоборот. Сначала включить устройство в сеть, а потом подключить аккумулятор. Должен засветиться индикатор HL1. Начнётся отсчёт времени. Надо помнить, что отсчёт времени идет, когда устройство подключено к сети, даже если аккумулятор не установлен. Примерно через 7 часов, индикатор HL1 должен погаснуть, а индикатор HL2 должен засветиться, сигнализируя об окончании зарядки.
Понравилась новость? Не забудь поделиться ссылкой с друзьями в соцсетях. “> |
