В своей работе шуруповерт использует энергию своих аккумуляторов, которые через некоторое время полностью расходуются. Чтобы восстановить емкость аккумуляторов, необходимо зарядное устройство для аккумуляторного шуруповерта.
Особенности зарядных устройств для шуруповерта
Аккумуляторная отвертка значительно упрощает работу по прикреплению крепежа, главным образом потому, что она не подключается к розетке, и вы можете работать даже на открытом воздухе или в местах, где нет электричества. Зарядное устройство — одна из самых важных частей такого инструмента, поскольку от него во многом зависит удобство использования инструмента.
Что это такое?
Зарядное устройство для шуруповертов — это устройство, которое компенсирует потерю заряда аккумулятора, вызванную использованием инструмента. Благодаря возможности многократной подзарядки аккумулятора, сам аккумулятор может иметь относительно небольшие размеры и емкость, при условии, что количество циклов подзарядки велико, а зарядное устройство имеет высокую скорость восстановления первоначального заряда.
Все зарядные устройства можно разделить на 2 категории: встроенные и выносные. В первых нет необходимости снимать аккумулятор для его зарядки — кабель с разъемом питания напрямую подключен (или прочно прикреплен) к корпусу устройства, что очень удобно. Выносные зарядные устройства представляют собой отдельный механизм, в котором аккумулятор извлекается из корпуса шуруповерта и вставляется в специальный зажим; затем кабель с вилкой вставляется в розетку. Каждое решение имеет свои преимущества и недостатки, но об этом подробнее позже.
Если приведенная выше классификация не оказывает существенного влияния на работу механизма, то соответствие между типом зарядного устройства и типом аккумулятора имеет решающее значение. Фактом является то, что даже сегодня существуют различные типы батарей для электроинструментов, каждый из которых имеет свои эксплуатационные характеристики. Если зарядное устройство не соответствует требуемым параметрам, это может очень быстро привести к выходу батареи из строя. Чтобы понять, каким критериям должно соответствовать зарядное устройство, давайте вкратце рассмотрим характеристики наиболее важных типов батарей.
- Никель-кадмиевые аккумуляторы сегодня уже встречаются довольно редко – их популярность падает из-за многих факторов, среди которых токсичность содержимого, способность к быстрому саморазряду, высокий вес при сравнительно малом заряде, а также «эффект памяти». Последний критерий означает, что батарея всегда должна быть сначала полностью разряженной, а затем полностью заряженной, если не соблюдать это правило, ее емкость, и без того невысокая, станет снижаться буквально на глазах. Едва ли не единственным огромным плюсом этого типа аккумуляторов является их способность нормально работать при любых низких температурах. При этом они еще и способны выдерживать высокие нагрузки, потому зарядные устройства для них часто делают с возможностью максимально быстрой зарядки – это весьма актуально, раз уж заряжать всегда нужно от 0% до 100%.
- Никель-металл-гидридные батареи считаются улучшенной версией никель-кадмиевых – недостатки в целом повторяются, но выражены все они в заметно меньшей степени. Кроме того, у содержимого таких аккумуляторов не просматривается токсичных составляющих. Преимущества также весьма похожи на те, что были у батарей предыдущего типа, потому эти аккумуляторы встречаются уже значительно чаще, а зарядные устройства для обоих типов весьма похожи. Единственный показатель, в котором металл-гидридные источники питания хуже кадмиевых – это стоимость.
- Литий-ионные аккумуляторы справедливо считаются наиболее современными и лучшими с технической стороны. Они лишены большинства недостатков вышеописанных батарей, например, мало весят при значительном объеме заряда, саморазряжаются на считаные проценты за месяц простоя, совершенно лишены «эффекта памяти». Долгое время их критиковали за несколько ускоренный разряд при работе в условиях мороза, но в последние годы постепенно решается и эта проблема. Правда, недостатки все равно есть, и наиболее высокая стоимость – далеко не единственный. Так, подобную батарею крайне нежелательно разряжать полностью – после этого она может и не восстановить первоначальную емкость, хотя плюс заключается в том, что подзарядить ее можно в любой момент ввиду отсутствия «эффекта памяти». Другой проблемой является вероятность взрыва аккумулятора при перегреве от чрезмерного заряда, потому зарядное устройство для такой батареи обязательно должно быть снабжено микроконтроллером.
Принцип работы
Зарядное устройство не следует рассматривать как простой кабель для питания аккумулятора от розетки — это устройство всегда несколько сложнее. В зависимости от точного набора функций конкретного устройства, оно может иметь разную конфигурацию, но в целом методы достижения цели всегда примерно одинаковы. Поскольку аккумулятор аккумуляторной отвертки нельзя заряжать непосредственно от розетки 220 вольт, важным компонентом любого зарядного устройства является понижающий трансформатор, обеспечивающий значительное снижение напряжения. Обычно этот трансформатор не снижает напряжение до необходимого значения — ток приводится к требуемым характеристикам с помощью диодных мостов и микросхем.
Чтобы очень высокое напряжение питания не сожгло все содержимое зарядного устройства, не говоря уже об аккумуляторе или отвертке в целом, в начале цепи ставится предохранитель. Ограничение заряда обычно достигается одним из двух наиболее распространенных способов — либо микроконтроллер измеряет ток в батарее, либо время заряда ограничивается таймером. Первый вариант хорош для литий-ионных батарей, поскольку они могут заряжаться в любое время, и поэтому точное время зарядки определить невозможно. Однако перезарядка может привести к взрыву, поэтому важно, чтобы микроконтроллер мог определить состояние заряда и вовремя прервать подачу питания. Таймер хорошо подходит для зарядки различных типов никелевых батарей — они не боятся перезаряда и должны быть полностью разряжены перед зарядкой, поэтому время зарядки всегда примерно одинаково.
Чтобы облегчить использование, некоторые более дорогие модели оснащены индикаторами, которые обычно представляют собой простые светодиодные лампочки. Они часто выполняют разные функции — один может показывать, что устройство подключено к сети, другой — что питание нигде не теряется в микросхемах и подается на аккумулятор, а третьи могут даже показывать примерное состояние заряда, подсвечивая только определенный участок линии, на которую они нанизаны.
Особенности ЗУ для шуруповерта
Существует два типа зарядных устройств: встроенные и выносные. В первом случае зарядное устройство на 18 или 12 вольт встроено в шуруповерт, и пользователю не нужно снимать аккумулятор, чтобы зарядить его. К инструменту прикрепляется кабель с электрической вилкой. Этот тип имеет как преимущества, так и недостатки. Главное — внешнее зарядное устройство следует приобретать, если у владельца много аккумуляторов и инструмент используется часто.
Внешнее зарядное устройство имеет док-станцию, в которую вставляется аккумулятор определенного калибра. Это удобно, но требует дополнительного места для громоздких аксессуаров.
Принцип работы
Зарядное устройство для шуруповерта — это не просто кабель и вилка, которые заряжают аккумулятор от сети. Схема аксессуара гораздо сложнее, чем думает обычный человек. Структура отдельной модели зависит от типа выполняемых функций, а принцип работы моделей «Бош» или «Зубр» схож. Аккумулятор аккумуляторного шуруповерта не предназначен для прямой зарядки напряжением 220 В, поэтому ключевым элементом зарядного устройства является трансформатор, который значительно снижает напряжение в рабочих значениях. Это достигается путем пропускания тока через ряд диодных мостов и микросхем.
В начале схемы находится предохранитель, который обеспечивает безопасную зарядку аккумулятора и защищает электронику шуруповерта и самого зарядного устройства от короткого замыкания и резких перепадов напряжения. Также имеется микроконтроллер, который измеряет значение тока, чтобы избежать перезарядки аккумулятора, или таймер, если зарядка зависит от времени.
Первый вариант используется для зарядки литий-ионных батарей, так как они особенно чувствительны к перезарядке из-за риска возгорания и взрыва. Микроконтроллер ограничивает подачу тока в систему до тех пор, пока батарея не прекратит зарядку при полном заряде. Зарядное устройство с контролем времени подходит для ключей с никелевыми батареями. Производитель рекомендует заряжать только полностью разряженные батареи, чтобы время зарядки всегда было примерно одинаковым.
Некоторые модели оснащены светодиодным дисплеем для удобства наблюдения за процессом зарядки, а более современные модели имеют ЖК-дисплей. На дисплее может отображаться как факт подключения зарядного устройства, так и величина тока, протекающего к батарее, приблизительное состояние заряда и время до окончания процесса.
Основные правила зарядки
Чтобы продлить срок службы аккумулятора, рекомендуется заряжать шуруповерт:
- придерживаться правил эксплуатации, указанных в инструкции;
- не выполнять зарядку при критических температурах, вне диапазона;
- использовать для зарядки только фирменные зарядные устройства, либо модели, прошедшие сертификацию;
- при эксплуатации соблюдать полярность крепления батареи в слот;
- если зарядка не укомплектована микроконтроллером, отключать блок из сети по окончании процедуры;
- не использовать повреждённые аксессуары.
Если шуруповерт не используется более одного месяца, его следует регулярно заряжать, чтобы избежать разрядки аккумулятора.
Типы применяемых батарей
Отдельные элементы соединены последовательно и помещены в общий корпус. Химический состав анодов и катодов определяет тип источника энергии батареи.
Используются следующие виды сырья:
- никель с кадмием (NiCd);
- никель с металлогидридами (NiMH);
- литий (Li-ion).
Емкость — важнейшая характеристика, определяющая продолжительность бесперебойной работы устройства. Она измеряется в миллиамперах (мАч). Каждый элемент имеет разное напряжение в зависимости от типа. У литий-ионных элементов самое высокое напряжение — 3,3 В. Напряжение одного элемента никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей составляет 1,2 В.
К преимуществам никель-кадмиевых батарей относятся:
- возможность ускоренной зарядки;
- способность выдерживать высокие нагрузки;
- низкую цену;
- поддержку параметров на морозе.
Несмотря на очевидные преимущества, этот тип батарей практически исключен из производства из-за своей чрезмерной токсичности. Несмотря на очевидные преимущества этого типа батарей, он был практически исключен из-за почти полного отсутствия экологических преимуществ.
Его емкость является самой низкой среди других типов источников энергии. Эффект памяти также является существенным недостатком. Прежде чем зарядить такой аккумулятор, его необходимо разрядить при почти нулевом заряде.
Никель-металлгидридные элементы имеют лучшие параметры, чем NiCd-элементы. Они имеют такие же размеры, но большую емкость. Разработчики избежали использования кадмия в химическом синтезе, поэтому продукция нетоксична. Эффект памяти сведен к минимуму, а саморазряд низкий. Это батареи средней ценовой категории с приемлемыми характеристиками, поэтому их чаще всего используют в шуруповертах.
Литий-ионные батареи имеют ряд важных преимуществ:
- высокая емкость;
- низкий саморазряд;
- отсутствие эффекта памяти;
- способность работать на морозе.
Однако эти батареи склонны к перегреву и могут взорваться. Глубокий разряд не может восстановить емкость. Чтобы снизить риск, используются микроконтроллерные зарядные устройства. Все положительные характеристики отражаются на цене, которая выше, чем у других гальванических ИС.
Тип аккумулятора и возможности зарядного устройства напрямую отражаются на стоимости оборудования. В зависимости от используемых батарей, зарядные устройства выпускаются в 12-, 14- и 18-вольтовом исполнении.
Самодельные приборы для заряда
Поломки промышленных зарядных устройств встречаются довольно часто. Первая причина — нестабильное напряжение в сети, вторая — выход из строя батареи. Если устройство не заряжает батарею, проблему можно решить, купив новое зарядное устройство, отремонтировав его или собрав самостоятельно.
Схема на двух транзисторах
В качестве полупроводников в данном изделии используются транзисторы КТ829 и КТ361. Их можно легко купить в радиомагазине или выцарапать из старого оборудования.
КТ361 используется для управления зарядным током. К его коллектору подключен светодиод, яркость которого постепенно уменьшается по мере увеличения емкости аккумулятора. При достижении полного заряда он выключается. Транзистор КТ361 также управляет работой КТ829. По мере увеличения емкости аккумулятора ток зарядки уменьшается.
Перед использованием устройство устанавливается на необходимое напряжение заряда. К выходным клеммам зарядного устройства подключается вольтметр, а само устройство подключается к сети 220 вольт. В схему включен переменный резистор 10 кОм, который используется для установки необходимого напряжения на выходе зарядного устройства.
Для получения постоянного напряжения используется трансформатор с выпрямительным блоком. Минимально необходимый ток составляет 1 А.
Использование специализированной микросхемы
Чтобы снизить цену на зарядные устройства, производители упростили схему. Это влияет на более быстрый выход аккумуляторов из строя. Соберите самодельное зарядное устройство для 18-вольтовых или 12-вольтовых аккумуляторов, используя интеллектуальную микросхему MAH713.
Устройство предназначено для ускоренной зарядки NiCd и NiMH аккумуляторов. Микросхема следит за их состоянием: при увеличении емкости ток автоматически уменьшается. Ток, потребляемый микросхемой в состоянии покоя, незаметен. Работа зарядного устройства прерывается по истечении установленного времени или по срабатыванию датчика температуры.
Визуальный контроль работы устройства обеспечивается встроенными светодиодами: HL1 показывает, что устройство подключено, HL2 — что зарядка завершена.
Разъем X1 используется для подключения источника питания. Ток питания должен превышать максимальный ток зарядки не менее чем на 50 мА. Аккумулятор подключается к разъему X2.
Настройка зарядного устройства начинается с выбора зарядного тока, который регулируется транзистором VT1. Его мощность рассчитывается по формуле P=(Uin — Ubat)×I.
- Uвх — максимальное значение входного напряжения;
- Uбат — вольтаж аккумулятора;
- I — величина зарядного тока.
Рассчитывают номинальное сопротивление: R1=(Ui n-5)/5; R6=0,25I.
Время зарядки выбирается путем переключения 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 нет автоматического зарядного устройства, шуруповерт можно заряжать без него. Подойдет блок питания, выдающий постоянное напряжение. Он должен иметь такое же или немного большее напряжение, чем заряжаемый аккумулятор. 12-вольтовая батарея работает с выпрямителем, используемым для зарядки автомобильных аккумуляторов. Соедините выходные клеммы с правильной полярностью на 30 минут, постоянно контролируя температуру заряжаемой батареи.
У многих людей до сих пор сохранился блок питания от ноутбука. Он имеет выходное напряжение 19,5 В, которого достаточно для зарядки аккумуляторов 18 В. Только выход нужно усовершенствовать, подключив клеммы. Для питания шуруповерта мощности этого блока недостаточно: Некоторые двигатели даже не могут быть запущены.
Рекомендация использовать для зарядки диодный мост и лампу мощностью 100 Вт является невыгодной. Отсутствует гальваническая развязка, и аккумулятор может взорваться. Также существует высокий риск поражения током 220 В.
Возможные неполадки зарядного устройства.
Со временем, из-за износа и влаги, кнопка пуска SK1 перестает работать должным образом, а иногда и вовсе выходит из строя. Если кнопка SK1 выходит из строя, мы не можем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.
Также может быть неисправна микросхема VD6 (1N4742A) и U1 (HCF4060BE). В этом случае при нажатии на кнопку процесс зарядки не активируется, индикация отсутствует.
В моей практике был случай, когда регулятор был сломан и «щелкал» мультиметром как кусок провода. После его замены зарядное устройство теперь работает нормально. В качестве замены подойдет любой регулятор напряжения на 12 вольт, мощностью 1 ватт. Вы можете проверить диод на «пробой» так же, как и обычный диод. Я уже объяснял вам, как тестировать диоды.
После ремонта необходимо проверить работу устройства. Нажмите кнопку для зарядки аккумулятора. Примерно через час зарядное устройство должно выключиться (должен загореться индикатор питания (зеленый)). Извлеките аккумулятор и проверьте напряжение на клеммах аккумулятора. Аккумулятор должен быть заряжен.
Если компоненты печатной платы целы и не выглядят подозрительно, но функция зарядки не активируется, проверьте термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) на блоке аккумуляторов.
Схема довольно примитивна и не представляет проблемы в диагностике и устранении неисправностей даже для неопытных радиолюбителей.
О видах зарядных устройств
Производитель обычно поставляет пару зарядных устройств с фирменной отверткой. Они выпускаются в стандартном или аналогово-импульсном исполнении. Для бытовых моделей используется первая версия зарядного устройства, рассчитанная на один аккумулятор. Для зарядки аккумулятора до 100 % требуется около трех часов. Профессиональные модели могут быть оснащены импульсным зарядным устройством. Тогда время зарядки составляет всего один час.
Аналоговые стандартные зарядные станции
Эти изделия оснащены стандартным источником питания. В непрофессиональных моделях шуруповерт или дрель не предназначены для длительного использования. Поэтому они комплектуются недорогим зарядным устройством. Главное — заряжать аккумулятор непрерывно, что возможно при нагрузке постоянным током в условиях постоянного напряжения.
Это важно: в начале процесса зарядки значение напряжения должно быть выше номинального значения батареи.
Вы можете получить представление об исправном зарядном устройстве, сравнив его с обычным стабилизатором. При этом не имеет значения, какой тип аккумулятора используется.
Что касается недостатков аналоговых зарядных устройств, то следует отметить длительное время зарядки. Однако для бытовых моделей это приемлемо. Ведь если заряжать всю ночь, то днем корпус собирается с помощью отвертки.
В среднем устройства заряжаются от трех до пяти часов.
Зарядные устройства импульсного типа
Теперь поговорим об аксессуарах для профессиональных устройств. Они используются более интенсивно, поэтому аккумулятор не должен разряжаться. Конечно, ценовой аспект здесь существенно отличается от аналоговых версий. Ведь каждый техник знает, что за хорошую производительность и бесперебойное время работы сначала нужно заплатить. А за пару батарей приходится платить еще больше. В конце концов, техник обычно использует одну батарею, пока другая заряжается. По этой причине зарядное устройство почти непрерывно работает с двумя батареями.
Часто производитель добавляет в импульсный модуль интеллектуальную схему контроля заряда. Это позволяет сократить время зарядки до 60 минут.
Таким образом, импульсные зарядные устройства имеют эти особенности:
- размер их компактен;
- заряд обеспечен высокими токами;
- защита доведена до совершенства.
Если говорить о недостатках, то здесь выделяется сложная схемотехника. При всех своих достоинствах это приводит к высокой стоимости. Но некоторые умельцы решают и эту проблему по-своему. Если у вас есть схема и паяльник, вы можете собрать прибор самостоятельно и сэкономить на комплектующих более чем в два раза.
Что предлагает рынок
Известные брендовые производители комплектуют свои шуруповерты фирменными компонентами, в том числе и зарядным устройством. Если из строя вышел только этот компонент, ищите его только среди бывших в употреблении.
Чтобы не покупать полный комплект, подумайте о приобретении совместимых зарядных устройств. Следует обратить внимание на совместимость по цене — по силе тока и напряжению. Существуют также универсальные модели, которые подходят практически к любому устройству.
Универсальный вариант
При бюджете всего около 1 000 рублей можно приобрести уникальный вариант для шуруповерта 12-, 14- или 18 В. Тогда вы сможете заряжать любые аккумуляторы. Причем лучше выбирать отечественные бренды и исключить китайские модели из списка суббрендов
Фирменный блок на Bosch
