Меню

Зарядка током для шуруповерта



Изготовление устройства зарядного для шуруповёрта своими руками

Зарядное устройство шуруповертов

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

Как выбрать зарядку для шуруповертов

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:

Схема самодельного зарядного устройства

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.

Как устроено зарядное устройство

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.

Как собрать зарядное устройство

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.

Самодельные зарядочные устройства

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:

Как по схеме собрать зарядочное устройство для шуруповерта

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.

Читайте также:  Какая мощность тока в домах

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.

Принцип работы зарядочного устройства

Зарядка для шуруповерта

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

Инструменты

Среди электроинструментов, как бытовых, так и профессиональных, шуруповерт – один из самых востребованных. С его помощью можно не только выкручивать и вкручивать саморезы, но и сверлить отверстия. Инструментами, питающимися от сети, пользоваться можно не всегда и не везде, да и шнур все время мешает работе. От этих недостатков избавлены аккумуляторные шуруповерты. С ними можно свободно перемещаться и не зависеть от наличия в помещении розетки.

Важным элементом каждого аккумуляторного инструмента является батарея, позволяющая работать с ним автономно. Это очень удобно, но рано или поздно перед каждым владельцами такого электроинструмента встает вопрос о том, как зарядить аккумулятор шуруповерта.

Содержание

  1. Типы аккумуляторов, используемых для работы шуруповерта
  2. Особенности зарядки аккумуляторов
  3. Сколько времени нужно заряжать аккумуляторы шуруповерта?
  4. Нужно ли заряжать аккумуляторы перед хранением?
  5. Что делать, если не заряжается аккумулятор шуруповерта?

Типы аккумуляторов, используемых для работы шуруповерта

Прежде чем приобрести для шуруповерта новые аккумуляторные батареи, необходимо тщательно изучить инструкцию к устройству. Инструменты, необходимые для работы, могут быть профессиональными, бытовыми и полупрофессиональными. Аккумуляторы к ним отличаются друг от друга емкостью, качеством и ценой.

Для определенных работ предназначены и определенные виды аккумуляторных инструментов, рассчитанные на разные нагрузки, поэтому и батареи для них нужны разные. Чем больше показатель мощности аккумулятора, тем дольше он может проработать. Для удобства лучше иметь две батареи, чтобы можно было при работе с одной подзаряжать вторую. Часто вторая батарея уже включена в комплект при продаже инструмента.

Для шуруповертов можно использовать различные типы аккумуляторов. Чаще всего применяются никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-MH), а в последнее время – еще и литий-ионные (Li-Ion).

Самыми распространенными из них являются никель-кадмиевые аккумуляторы, отличающиеся компактными размерами, большой емкостью и приемлемой ценой. Эти батареи можно эффективно заряжать более тысячи раз в зависимости от их конструкции, чистоты материалов, режима эксплуатации, в том числе и правильности заряда. Однако эти устройства обладают так называемым эффектом памяти, и если их заряжать, не дожидаясь полной разрядки, емкость батареи будет постепенно снижаться. Кроме того, производство таких элементов настолько токсично, что Евросоюз на своей территории от него отказался.

На втором месте по частоте использования – никель-металл-гидридные аккумуляторные батареи, представляющие новое поколение подобных устройств. С точки зрения экологии, и производство, и утилизация этих элементов питания практически безопасны. К плюсам аккумуляторов этого типа относят то, что у них меньше выражен эффект памяти, а к минусам — высокий ток саморазряда. Эти батареи нужно хранить заряженными, а при перерыве в работе, превышающем месяц, их требуется полностью перезаряжать.

Не так давно для аккумуляторных инструментов стали использовать более мощные литий-ионные аккумуляторы. Они также не имеют такого недостатка, каким является эффект памяти, требующий для восстановления емкости периодических циклов разряда. Однако эти батареи плохо переносят низкие температуры, и с ними нежелательно работать в морозы. Несмотря на быстрый заряд и высокую емкость, они пока не очень популярны, так как цена их довольно высока.

Особенности зарядки аккумуляторов

Как правильно заряжать аккумулятор шуруповерта, чтобы он прослужил, как можно дольше?

Перед первым использованием батареи требуется зарядить, поскольку они разряжаются во время хранения. Чтобы емкость аккумулятора шуруповерта стала максимально возможной для никель-кадмиевого элемента, рекомендуется его трехкратная зарядка и последующая разрядка. Таким образом, так как у новой батареи емкость неполная, ее нужно довести до рабочей полной емкости. После этого аккумуляторы нужно будет заряжать, как только их мощность станет минимальной. Литий-ионные батареи более просты в использовании. Они не имеют эффекта памяти, поэтому можно не доводить их до полной разрядки и заряжать тогда, когда это удобно.

При зарядке нужно учитывать оптимальный температурный режим процесса. Лучше, чтобы температура окружающей среды была выше десяти градусов и не превышала сорока. Во время зарядки аккумуляторы иногда нагреваются, однако так быть не должно, так как перегрев отрицательно влияет на их работу, и нужно их охлаждать. В зарядном устройстве батареи оставлять нежелательно. Да и хранить их лучше, отсоединив от шуруповера, отдельно от самого инструмента. Если аккумуляторы не используются длительное время, их следует подзаряжать один раз в месяц.

Аккумуляторные батареи лучше покупать в специализированных точках продажи. Правильная эксплуатация поможет увеличить их срок службы. Элементы при работе нежелательно разряжать полностью, до остановки двигателя. На то, что они нуждаются в зарядке, укажут их заметно пониженные рабочие характеристики.

Сколько времени нужно заряжать аккумуляторы шуруповерта?

Как правило, время зарядки аккумулятора шуруповерта указывается в инструкции к инструменту. Следует тщательно придерживаться этих рекомендаций. Часто зарядное устройство имеет специальную систему индикации, помогающую понять, как идет процесс зарядки. Благодаря этому можно легко определить с тем, сколько заряжать аккумулятор шуруповерта. Когда зарядка завершается, нужно вовремя прервать ее, чтобы не повредились батареи. В среднем устройство зарядное аккумулятор для шуруповерта может подзаряжать примерно от получаса до 7 часов. Практика показывает, что аккумулятор типа Ni-Cd емкостью 1,2 А·ч заряжается током 250 мА около семи часов. Ток зарядки поддерживается с помощью сетевого адаптера.

Следует учитывать, что существуют два вида зарядных устройств для аккумулятора – обычный и импульсный. Стандартное обычное зарядное устройство чаще используется в непрофессиональном инструменте, оно заряжает батарею примерно за 3-7 часов. Импульсное – больше подходит для профессиональных механизмов. Благодаря ему работоспособность аккумулятора может восстановиться максимум за час.

Нужно ли заряжать аккумуляторы перед хранением?

Если аккумуляторный инструмент долгое время не используется, специалисты советуют внимательно отнестись к аккумуляторным элементам.

Никель-кадмиевые аккумуляторы перед хранением рекомендуется разрядить, но не до ноля, а до такого состояния, когда инструмент перестает работать в полную силу. При длительном хранении для восстановления емкости батареи нужно произвести 3-5 полных циклов ее разрядки и зарядки. В процессе эксплуатации инструмента также желательно следить за тем, чтобы аккумулятор перед зарядкой был разряжен не частично, а полностью.

Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют более высокую величину саморазряда, чем у предыдущих элементов. Их рекомендуют хранить заряженными, а после длительного «отдыха» заряжать около суток. Для этого вида батарей частичный разряд предпочтительнее. Их емкость снижается после 2-3 сотен циклов зарядки-разрядки.

Литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся отсутствием «эффекта памяти», можно заряжать в любое время, каким бы не была степень их разряда. У этих батарей самый низкий уровень саморазряда при высокой емкости. Не рекомендуется полностью разряжать их, поскольку это может привести к отключению защитной схемы. Электроинструменты с такими аккумуляторами оснащены контрольной электроникой, при повышении температуры или напряжения отключающей элемент от нагрузки. Эти аккумуляторные батареи рекомендуется хранить заряженными на 50 процентов. Количество циклов зарядки-разрядки не влияет на емкостные характеристики элементов, однако срок их использования ограничен временем и составляет порядка двух лет.

Что делать, если не заряжается аккумулятор шуруповерта?

Если не заряжается аккумулятор шуруповерта, возможно, причину стоит искать в его изношенности либо в неисправной работе зарядного устройства. Однако нередко проблема заключается в нарушении контакта между клеммами батареи шуруповерта и зарядного устройства, так как со временем они разгибаются. В этом случае можно разобрать зарядное и подогнуть его клеммы.

Кроме того, через некоторое время использования и контакты аккумулятора, и контакты зарядного устройства могут окисляться и загрязняться. Даже незначительные изменения такого рода могут помешать нормальной зарядке батарей. Это обычно выражается в значительном уменьшении и времени заряда, и продолжительности работы самого аккумуляторного электроинструмента. Чтобы такого не было, нужно периодически протирать контакты батареи, зарядного устройства для аккумулятора шуруповерта и инструмента.

Читайте также:  Ток с генератора идет а зарядки нет

К сожалению, характеристики аккумуляторных элементов со временем ухудшаются. Так, при неправильной эксплуатации никель-кадмиевых батарей, чаще всего используемых в бытовых моделях шуруповертов, они быстро теряют емкость. Знатоки иногда советуют «разгонять» такие аккумуляторы. Аккумуляторный блок разбирается, и определяются проблемные элементы. После этого требуется их зарядка. Каким током заряжать аккумулятор шуруповерта в этом случае? Специалисты рекомендуют сначала зарядить такие элементы большим током, чем это положено, потом разрядить их и еще раз зарядить, но малым током. Если в Ni-Cd аккумуляторах еще не испарился электролит, такая «терапия», возможно, поможет вернуть их к жизни.

Кроме того, можно восстановить один аккумуляторный блок из двух, частично утративших емкость, выбрав из них и спаяв вместе целые «банки». После этого для выравнивания заряда требуется полностью зарядить и разрядить несколько раз восстановленный блок.

Также причина в том, что батарея не заряжается, может быть в температурном датчике (видео).

Источник

Зарядные устройства для зарядки шуруповерта

Внесетевой шуруповерт использует в работе энергию аккумуляторов, которая через какое-то время полностью расходуется. Чтобы восстановить емкость батарей, требуется зарядное устройство для шуруповерта.

зарядное устройство для шуруповерта

Виды зарядных устройств

Приборы для зарядки выполняют одинаковую работу, но различаются внутренним наполнением. Выделяются трансформаторные и аналоговые конструкции. У них блок питания (БП) бывает встроенным или выносным. Более современные модели – импульсные, которые также называют инверторными.

Трансформаторные зарядки отличаются простой электронной базой.

Классическая конструкция (независимо от места расположения БП) включает такие основные элементы:

  • понижающий трансформатор;
  • выпрямительные диоды;
  • конденсаторы;
  • устройство стабилизации тока;
  • схему контроля зарядки.

Все трансформаторные зарядники имеют большие габариты и массу. Вес определяется обмоткой трансформатора, другие элементы на этот показатель влияют незначительно.

Чем меньше масса устройства, тем дольше проходит зарядка: трансформатор со слабой обмоткой выдает малый ток.

Аналоговые со встроенным блоком питания

Подобные агрегаты пользуются спросом благодаря невысокой цене. Для домашнего инструмента выбирают устройства с минимальными функциями. Основное, на что обращают внимание при выборе, – соответствующая токовая нагрузка и скорость заряда.

Аналоговые устройства с встроенным БП работают с батареями любых типов. Трансформатор понижает сетевое напряжение до 20 В. Его мощность рассчитывается по необходимой силе тока на выходе. Диоды преобразуют переменное напряжение в пульсирующее. Для сглаживания пульсации в схеме присутствуют фильтрующие конденсаторы.

Большинство устройств имеет индикатор, сигнализирующий об окончании процесса. Более современные оснащены коммутатором, отключающим зарядку при достижении аккумуляторами необходимых параметров. В остальных случаях ориентируются на время, указанное в инструкции по эксплуатации.

В комплекте с дешевыми шуруповертами идут зарядные устройства (ЗУ) с минимальной функциональностью. По этой причине они часто ломаются.

Аналоговые с внешним блоком питания

Агрегат состоит из 2 отдельных частей: сетевого блока питания и ЗУ. Электронная база стандартная, аналогичная устройствам со встроенным БП. Управляет зарядкой маленькая плата размером со спичечный коробок. Агрегаты не оснащают радиаторами для отвода тепла, из-за чего они могут перегреваться. Поэтому подобные аппараты служат недолго.

Импульсные

Импульс

К профессиональным инструментам предъявляется требование продолжительной работы без подзарядки. Приборы оснащаются 2 батареями.

Зарядные устройства для них разработаны по сложной схеме, многофункциональные. Подзарядка аккумуляторов осуществляется в течение всего 1 часа.

Импульсные ЗУ отличаются:

  • небольшими размерами;
  • высоким зарядным током;
  • системой защиты самого прибора и батарей.

Наиболее часто инверторные агрегаты собирают на основе микросхемы MAX713. Выходное напряжение 25 В, сила тока постоянная.

Это умные устройства, которые вначале проверяют уровень напряжения. Затем запускается режим ускоренной зарядки, что предохраняет АКБ от нежелательного эффекта памяти. Полностью разряженный аккумулятор восстанавливает емкость за 1,5 часа. Импульсные схемы позволяют подобрать тип батарей и силу заряда.

Среди ЗУ подобного типа пользуется спросом интеллектуальный прибор «Зубр». Его микропроцессор после оценки состояния источника питания устанавливает оптимальное напряжение и силу тока зарядки. Для автономных ИП с напряжением 18 В многие отдают предпочтение инверторной зарядке «Калибр».

Типы применяемых батарей

Отдельные элементы последовательно соединены и помещены в общий корпус. Химический состав анодов и катодов определяет тип батарейного источника питания.

Сырьем для изготовления служат :

  • никель с кадмием (NiCd);
  • никель с металлогидридами (NiMH);
  • литий (Li-ion).

Емкость – основная характеристика, определяющая продолжительность беспрерывной работы инструмента. Измеряется в миллиамперах (мАч). Каждый элемент имеет свое напряжение в зависимости от типа. Самое большое у литий-ионных – 3,3 В. Напряжение на отдельном элементе никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей – 1,2 В.

К достоинствам NiCd аккумуляторов относят:

  • возможность ускоренной зарядки;
  • способность выдерживать высокие нагрузки;
  • низкую цену;
  • поддержку параметров на морозе.

Емкость наименьшая среди других типов источников питания. Эффект памяти – также существенный недостаток. Перед зарядкой такого аккумулятора его требуется разрядить под нагрузкой почти до нулевых показателей.

Никель-металлогидридные элементы имеют лучшие параметры по сравнению с NiCd. По размерам они одинаковые, но емкость больше. Разработчики устранили из химического состава кадмий, поэтому изделия нетоксичные. Эффект памяти сведен до возможного минимума, саморазряд небольшой. Это средние по цене АКБ с приемлемыми характеристиками, поэтому наиболее часто применяются в шуруповертах.

У Li-ion батарей несколько важных преимуществ:

  • высокая емкость;
  • низкий саморазряд;
  • отсутствие эффекта памяти;
  • способность работать на морозе.

Но такие АКБ боятся перегрева и могут взорваться. При глубоком разряде емкость восстановить невозможно. Для уменьшения рисков используют зарядные устройства с микроконтроллером. Все положительные качества отражаются на цене, которая выше, чем у других гальванических ИП.

Вид

Тип аккумулятора, возможности зарядного аппарата прямо отражаются на стоимости инструментов. В зависимости от установленных батарей ЗУ бывают на 12, 14 и 18 Вольт.

Самодельные приборы для заряда

Повреждения промышленных зарядных устройств случаются достаточно часто. Первая причина – нестабильное напряжение в сети переменного тока, вторая – выход из строя АКБ. Если прибор не заряжает аккумулятор, решают проблему покупкой нового ЗУ, ремонтом или созданием самодельной конструкции.

Схема на двух транзисторах

Полупроводники, используемые в изделии, – транзисторы КТ829 и КТ361. Их легко купить в радиомагазине или выпаять из старой аппаратуры.

КТ361 служит для управления величиной зарядного тока. К его коллектору подключают светодиодную лампочку, яркость которой постепенно уменьшается при увеличении емкости батареи. Когда достигается полный заряд, она гаснет. Транзистор КТ361 также управляет работой КТ829. Когда емкость АКБ увеличивается, зарядный ток уменьшается.

В устройстве перед эксплуатацией выставляют необходимое зарядное напряжение. Для этого к выходным клеммам ЗУ подключают вольтметр, устройство подсоединяют к сети 220 В. В схеме присутствует переменный резистор номиналом 10 кОм, которым настраивают требуемое напряжение на выходе ЗУ.

Чтобы получить постоянное напряжение, используют трансформатор с выпрямительным блоком. Минимально требуемый ток – 1 А.

Использование специализированной микросхемы

Чтобы снизить цены на ЗУ, производители упрощают схемы. Это влияет на более быстрый выход из строя батарей. Используя интеллектуальную микросхему МАХ713, собирают самодельное устройство для зарядки аккумуляторов на 18 или 12 Вольт.

Агрегат предназначен для ускоренной зарядки NiCd и NiМН элементов питания. Микросхема контролирует их состояние: когда емкость увеличивается, автоматически понижает силу тока. Потребление энергии схемой в состоянии покоя неощутимо. Работа ЗУ прерывается по заданному времени или срабатыванием термодатчика.

Визуальный контроль за работой агрегата осуществляется с помощью встроенных светодиодов: HL1 сигнализирует о подключении устройства, HL2 – об окончании зарядки.

Для подключения источника питания служит разъем Х1. Ток БП должен превышать максимальный зарядный минимум на 50 мА. К разъему Х2 подключают батарею.

Настройку ЗУ начинают с выбора зарядного тока, который регулируется транзистором VT1. Его мощность рассчитывают, применяя формулу P=(Uвх – Uбат)×I.

  • Uвх – максимальное значение входного напряжения;
  • Uбат – вольтаж аккумулятора;
  • I – величина зарядного тока.

Схема

Рассчитывают номинал сопротивлений: R1=(Uвх -5)/5; R6=0,25I.

Время зарядки выбирают коммутированием контактов:

  • 22 минуты – PGM2 не подключают, PGM3 соединяют с +U;
  • 90 минут – PGM3 соединяют с 16 выводом микросхемы;
  • 180 минут – PGM3 закорачивают на 12 ногу;
  • 264 минуты – PGM2 коммутируют со 2 ногой, PGM3 – с 12.

Зарядка шуруповерта без зарядного устройства

Если ЗУ нет, зарядить шуруповерт можно и без него. Подойдет блок питания, дающий на выходе постоянное напряжение. Его номинал должен быть равным или немного превышать соответствующий параметр заряжаемой батареи. Для аккумулятора на 12 Вольт подойдет выпрямитель, которым заряжают автомобильные АКБ. Выходные клеммы подключают с соблюдением полярности на 30 минут, постоянно контролируя температуру заряжаемого ИП.

У многих сохранился блок питания от ноутбука. На выходе у него 19,5 В, этого достаточно для подзарядки 18-вольтовых аккумуляторов. Требуется только модернизировать выход, подключив клеммы. Для питания шуруповерта не хватает мощности этого устройства: некоторые двигатели даже не будут прокручиваться.

Совет использовать для зарядки диодный мост и лампу на 100 Вт вредный. Схема не предусматривает гальванической развязки, от чего батарея может взорваться. Кроме того, есть большой риск поражения током 220 В.

Источник

Как правильно заряжать аккумуляторный электроинструмент

Как правильно заряжать аккумуляторный электроинструмент

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Процесс зарядки аккумуляторного инструмента довольно тривиален и достаточно неинформативен: аккумулятор устанавливается в зарядное устройство, после чего последнее включается в розетку. Как только индикатор укажет на полный заряд — все, процесс можно считать завершенным.

Это видимая сторона медали. На самом деле, в зависимости от типа используемых источников питания, в паре «аккумулятор/зарядное устройство» протекают процессы, сильно разнящиеся друг от друга. Рассмотрим их более детально.

Читайте также:  Методы нахождения токов в цепи

Как правильно заряжать NiCd аккумуляторы

Никель-кадмиевые источники питания до сих пор можно встретить во многих видах аккумуляторного инструмента. Они достаточно дешевы, неприхотливы и просты в использовании.

К сильным сторонам NiCd батарей можно смело отнести:

  • долговечность. Аккумуляторы этого типа способны без особых потерь выдержать порядка 1000 циклов заряда/разряда без существенной потери емкости, позволяя ей оставаться на уровне 80 %. Пик производительности NiCd элемента питания приходится на первые 300-400 циклов заряда/разряда;
  • высока нагрузочная способность. Источник питания выдает стабильный ток разряда практически во всем диапазоне своей емкости.

Из графика видно, что при токе разряда величиной 1С стабильность напряжения на клеммах аккумулятора сохраняется в диапазоне 80 % его емкости. Падение напряжения проявляется при расходе оставшихся 20 % заряда.

Здесь следует сделать одно очень важное отступление.

Ток заряда и ток разряда аккумулятора принято «привязывать» к емкости источника питания, которая обозначается символом «С». К примеру, у аккумулятора емкостью 1000 мА∙ч ток разряда, обозначенный как 1С, составит 1 А.

  • сохранение рабочих характеристик при отрицательных температурах. Пожалуй, это единственные представители аккумуляторных систем, которые без проблем могут как работать, так и заряжаться на морозе;
  • длительное хранения без потери рабочих характеристик. Только NiCd аккумуляторы позволительно хранить долгое время полностью разряженными;
  • невысокая стоимость аккумуляторных элементов.

К недостаткам никель-кадмиевых источников питания относятся:

  • необходимость в первоначальном обслуживании. Для «вывода» аккумулятора на номинальное значение его емкости потребуется произвести 5–7 полных циклов заряда/разряда;
  • наличие «эффекта памяти», существенно снижающего емкость аккумулятора. Источник питания не рекомендуется заряжать при его неполном разряде, поскольку это чревато деградацией элемента и существенной потерей эксплуатационных характеристик.

«Эффект памяти» — потеря емкости аккумулятора вследствие кристаллизации электролита, ведущей к уменьшению площади активной поверхности для протекания электрохимических реакций.

  • высокий саморазряд. Неиспользуемая аккумуляторная батарея теряет до 10 % заряда в первые сутки хранения, и до 20 % своей емкости в течение месяца;
  • необходимость технического обслуживания. Чтобы аккумуляторы долгое время сохраняли свои эксплуатационные характеристики, их нужно раз в три месяца подвергать циклу полного заряда/разряда, даже если они не используются;
  • рост давления при высокой температуре. При нагреве «банки» элемента до 70˚С в области электродов активно выделяется кислород. В конструкции элемента предусмотрен защитный клапан, стравливающий чрезмерное давление, но характеристики аккумулятора при его срабатывании безвозвратно снижаются;
  • токсичность кадмия. Элементы этого типа требуют соблюдения особых условий утилизации.

Для качественного заряда и использования имеющейся мощности NiCd аккумулятора по максимуму, его следует заряжать малым зарядным током, величина которого составляет порядка 0,1С. Да, подготовка аккумулятора к работе займет уйму времени (порядка 14–16 часов), но это исключит его нагрев и порчу.

Ускорить зарядку можно используя следующую схему:

  • первые 10 % емкости — зарядка током 2С;
  • с 10 % до 70 % — током 1,5С;
  • остаток до 100 % — током 0,5С.

Такая схема позволит получить полностью заряженный источник питания по прошествии 5–6 часов. Главное, чтобы зарядное устройство было качественным и обеспечивало такой алгоритм зарядки (умело отслеживать наполнение емкости банок аккумулятора по росту температуры и/или росту напряжения на выводах элемента) и своевременно меняло величины зарядных токов.

Как правильно заряжать NiMH аккумуляторы

Довольно схожи с NiCd источниками питания по параметрам и эксплуатационным характеристикам никель-металл гидридные аккумуляторы. Но они более экологичны, поскольку не содержат кадмия.

NiMH источники питания обладают практически теми же «плюсами», что и их предшественники. При этом «эффект памяти» у них менее выражен, им присуща большая емкость при тех же массогабаритных показателях.

Без нескольких ложек дегтя тоже не обошлось. Во-первых, NiMH аккумуляторы несколько дороже никель-кадмиевых собратьев. Во-вторых, жизненный цикл источников питания ограничен 500 циклами. В-третьих, у металл гидридных аккумуляторов больший саморазряд, достигающий 30 % потерь в месяц.

Чтобы сохранить работоспособность элементов, неиспользуемых длительное время, хранить их нужно в полностью заряженном состоянии, периодически устраивая им полный цикл разряда с последующим зарядом.

Методология зарядки NiMH аккумуляторов схожа с зарядкой никель-кадмиевых элементов, но имеет свои особенности. Во-первых, заряжать их малыми токами (0,1С–0,3С) довольно проблематично, поскольку зарядному устройству сложно «отследить» полный заряд батареи, а большие токи приводят к чрезмерному нагреву элемента и его ускоренной деградации. Оптимальным считается зарядка аккумуляторов токами 0,5С. Во-вторых, следует четко контролировать время заряда рекомендованное производителем. Дело в том, что никель-металл гидридные аккумуляторы очень любят перезаряд и возникающий вследствие него перегрев.

Нужно четко контролировать температуру аккумуляторов! При ее превышении значения в 45 ˚С зарядку следует прервать полностью или остановить на время, необходимое для остывания элементов. Это действие существенно продлит их срок службы.

Поскольку NiMH аккумуляторы более привередливы к режиму зарядки, категорически запрещается использовать для их пополнения энергией зарядное устройство, предназначенное для NiCd аккумуляторов. Его более «топорные» алгоритмы заряда гарантированно выведут металл-гидридный элемент из строя.

Обратная совместимость зарядок позволительна. Никель-кадмиевые источники питания без проблем заряжаются зарядными станциями от NiMH аккумуляторов.

Как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы

Новые модели электроинструмента, в большинстве своем оснащаются Li-Ion источниками питания. Сильными сторонами литиевых аккумуляторов являются:

  • малый вес. Это очень важное свойство, поскольку речь идет о ручном инструменте, который приходится держать в руках по несколько часов кряду;
  • высокая удельная емкость литиевых элементов. При одинаковых габаритных размерах с аккумуляторами предыдущих поколений, емкость Li-Ion батареи будет превышать их в 1,5–3 раза;
  • низкий саморазряд. При длительном хранении неиспользуемый аккумулятор разряжается ориентировочно на 5 % в месяц;
  • практически отсутствует «эффект памяти», что дает конечному пользователю возможность подзаряжать аккумулятор по мере необходимости, не особо заморачиваясь с контролем остатка заряда;
  • высокая энергоэффективность. Пиковые токи нагрузки могут превышать 30С, хотя наилучшие результаты в плане отдачи энергии достигаются при значениях, не превышающих 10С.

Недостатки тоже имеются:

  • крайне плохая переносимость низких температур. Емкость падает просто катастрофически;
  • высокая стоимость, обусловленная ценой материалов, используемых при изготовлении элементов и необходимостью наличия в схеме BMS-контроллера батареи (BMS — Battery Monitoring System), отслеживающего параметры «здоровья» аккумулятора;

BMS-контроллер отслеживает уровень напряжения на каждом элементе аккумуляторной сборки и принудительно отключает его при достижении значения 4,2 В. Превышение этого порога может привести к возгоранию аккумулятора.

  • ограниченный жизненный цикл. Li-Ion аккумулятор, как правило, может пережить 1000 циклов заряда/разряда без существенной потери емкости.

На длительное хранение литиевые аккумуляторы рекомендуется отправлять наполовину заряженными.

Для зарядки Li-Ion источников питания применяется так называемый алгоритм CC/CV (constant current/constant voltage), означающий сначала зарядку постоянным по величине током, а затем напряжением с постоянным значением.

На первом этапе поддерживается постоянное значение тока заряда, которое находится в диапазоне 0,5С-1С.

Производители Li-Ion аккумуляторов рекомендуют заряжать их изделия током 0,8С и ниже, для продления срока службы элементов.

На этом этапе напряжение на контактах довольно быстро растет. При достижении значения в 4,2 В на один элемент, что составляет порядка 80 % от полной емкости батареи, начинается второй этап зарядки, при котором напряжение поддерживается на достигнутом уровне, а ток постепенно снижается до значений 0,05С–0,1С. При их достижении зарядка считается оконченной.

Как правило, стандартное время зарядки Li-Ion аккумулятора составляет 2–3 часа, но оно во многом зависит от емкости используемой в электроинструменте батареи и имеющегося в арсенале мастера зарядного устройства.

Чтобы ориентировочно оценить время зарядки, нужно емкость аккумулятора разделить на ток заряда, выдаваемый зарядным устройством.

Быстрая зарядка аккумуляторного инструмента

Теоретически, возможность быстрой зарядки присутствует во всех рассмотренных типах аккумуляторов. В случае с NiCd и NiMH источниками питания, возможна быстрая зарядка большими токами (1С–3С) до 70 % от заявленной емкости, но краеугольным камнем является необходимость контроля температуры заряжаемых источников питания, поскольку существует огромная вероятность лавинообразного роста давления внутри элемента и его физического повреждения.

В лагере литиевых аккумуляторов ситуация несколько иная. В продаже можно встретить достаточное количество «быстрых зарядок», с номинальными значениями зарядных токов 8 А и даже 16 А.

Но здесь важно понимать, что их максимальные величины будут использоваться лишь на первом этапе зарядки, до достижения элементами порога в 4,2 В, а далее зарядка идет по обычному сценарию.

Конечно, быстрые зарядки существенно экономят время, но производители крайне неохотно идут по пути увеличения тока, прекрасно понимая, что такие режимы (зарядные токи достигают 2С или даже 3С) существенно снижают жизненный цикл аккумулятора. Репутация дороже.

Внимательный читатель возразит, что, мол, в мобилках давно и повсеместно используются технологии быстрой зарядки, и они практически никак не сказываются на снижении жизненного цикла аккумулятора! И будет прав, но лишь отчасти. Здесь мы сталкиваемся с большой маркетинговой уловкой, которая под видом «быстрой зарядки» предлагает пользователю щадящую аккумулятор технологию с зарядными токами уровня 0,9С–1,1С (при стандартных 0,5С–0,8С). Когда как в настоящей «быстрой зарядке» речь идет о значениях зарядных токов, начиная от 2С.

Но пора остыть и вернуться к последнему графику, чтобы понять, что производителю просто невыгодно «убивать» аккумулятор смартфона, ставя под сомнение надежность своей марки.

Более наглядно о технологии быстрой зарядки рассказано в видеоблоге:

Хотя в ролике речь идет о мобильных устройствах, озвученные в нем тезисы, справедливы и для литий-ионных аккумуляторов для электроинструмента.

Источник