Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта

Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием.

Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта фирмы "Интерскол".

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь.

Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1. Диодный мост состоит из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает прямой ток 3 ампера. Электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста.

Основа схемы управления – микросхема HCF4060BE, которая является 14-разрядным счётчиком с элементами для задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором структуры p-n-p S9012. Транзистор нагружен на электромагнитное реле S3-12A. На микросхеме U1 реализован своеобразный таймер, который включает реле на заданное время заряда – около 60 минут.

При включении зарядника в сеть и подключении аккумулятора контакты реле JDQK1 разомкнуты.

Микросхема HCF4060BE запитывается от стабилитрона VD6 – 1N4742A (12V). Стабилитрон ограничивает напряжение с сетевого выпрямителя до уровня 12 вольт, так как на его выходе около 24 вольт.

Если взглянуть на схему, то не трудно заметить, что до нажатия кнопки "Пуск" микросхема U1 HCF4060BE обесточена – отключена от источника питания. При нажатии кнопки "Пуск" напряжение питания от выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.

Далее пониженное и стабилизированное напряжение поступает на 16 вывод микросхемы U1. Микросхема начинает работать, а также открывается транзистор S9012, которым она управляет.

Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на обмотку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор поступает напряжение питания. Начинается заряд аккумулятора. Диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, которое образуется при обесточивании обмотки реле.

Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда, если вдруг будет отключено сетевое питание.

Что будет после того, когда контакты кнопки "Пуск" разомкнутся? По схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле плюсовое напряжение через диод VD7 (1N4007) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остаётся подключенной к источнику питания даже после того, как контакты кнопки будут разомкнуты.

Сменный аккумулятор.

Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединено 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый по 1,2 вольта.

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

Также в блок аккумуляторов встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1. По принципу действия он похож на термовыключатели серии KSD. Маркировка термовыключателя JJD-45 2A. Конструктивно он закреплён на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему.

Один из выводов термодатчика соединён с минусовым выводом аккумуляторной батареи. Второй вывод подключен к отдельному, третьему разъёму.

Алгоритм работы схемы довольно прост.

При включении в сеть 220V зарядное устройство ни как не проявляет свою работу. Индикаторы (зелёный и красный светодиоды) не светятся. При подключении сменного аккумулятора загорается зелёный светодиод, который свидетельствует о том, что зарядник готов к работе.

При нажатии кнопки "Пуск" электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс заряда аккумулятора. Загорается красный светодиод, а зелёный гаснет. По истечении 50 – 60 минут, реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорается светодиод зелёного цвета, а красный гаснет. Зарядка завершена.

После зарядки напряжение на клеммах аккумулятора может достигать 16,8 вольт.

Такой алгоритм работы примитивен и со временем приводит к так называемому "эффекту памяти" у аккумулятора. То есть ёмкость аккумулятора снижается.

Если следовать правильному алгоритму заряда аккумулятора для начала каждый из его элементов нужно разрядить до 1 вольта. Т.е. блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В заряднике для шуруповёрта такой режим не реализован.

Вот зарядная характеристика одного Ni-Cd аккумуляторного элемента на 1,2V.

На графике показано, как во время заряда меняется температура элемента (temperature), напряжение на его выводах (voltage) и относительное давление (relative pressure).

Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, как правило, работают по так называемому методу дельта -ΔV. На рисунке видно, что в конце зарядки элемента происходить уменьшение напряжения на небольшую величину – порядка 10mV (для Ni-Cd) и 4mV (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер и определяет, зарядился ли элемент.

Так же во время зарядки происходит контроль температуры элемента с помощью термодатчика. Тут же на графике видно, что температура зарядившегося элемента составляет около 45°С.

Вернёмся к схеме зарядного устройства от шуруповёрта. Теперь понятно, что термовыключатель JDD-45 отслеживает температуру аккумуляторного блока и разрывает цепь заряда, когда температура достигнет где-то 45°С. Иногда такое происходит раньше того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Такое происходит, когда емкость аккумулятора снизилась из-за "эффекта памяти". При этом полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут.

Как видим из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электроёмкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно воспользоваться универсальным зарядным устройством, например, таким, как Turnigy Accucell 6.

Возможные неполадки зарядного устройства.

Со временем из-за износа и влажности кнопка SK1 "Пуск" начинает плохо срабатывать, а иногда и вообще отказывает. Понятно, что при неисправности кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.

Также может иметь место выход из строя стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE). В таком случае при нажатии кнопки включение зарядки не происходит, индикация отсутствует.

В моей практике был случай, когда стабилитрон пробило, мультиметром он «звонился» как кусок провода. После его замены зарядка стала исправно работать. Для замены подойдёт любой стабилитрон на напряжение стабилизации 12V и мощностью 1 Ватт. Проверить стабилитрон на «пробой» можно также, как и обычный диод. О проверке диодов я уже рассказывал.

После ремонта нужно проверить работу устройства. Нажатием кнопки запускаем зарядку АКБ. Приблизительно через час зарядное устройство должно отключиться (засветится индикатор «Сеть» (зелёный). Вынимаем АКБ и делаем «контрольный» замер напряжения на её клеммах. АКБ должна быть заряженной.

Если же элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрения, а включения режима заряда не происходит, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке.

Схема достаточно примитивна и не вызывает проблем при диагностике неисправности и ремонте даже у начинающих радиолюбителей.

Как выбрать насадку

Критерии выбора у всех разные. Одни удовлетворяются недорогими моделями, другим необходимы изделия с расширенным функционалом от известных мировых производителей. Какой фирмы лучше приобрести продукцию, зависит от личных предпочтений пользователя. Однако, специалисты советуют при выборе обращать особое внимание на такие параметры:

1. Форма и размер. Эти показатели не всегда указываются производителем в прилагаемых к товару документах. Размеры измеряются двумя способами: от кончика биты до задней части корпуса и от оси сверления до места упирания в рабочую поверхность. Габариты и форма угловой насадки имеют немаловажное значение. Исходить необходимо от длины корпуса. Даже самый компактный 12-вольтный шуруповерт из Китая имеет длину 20 см. Это – минимальная длина, на которую можно просунуть аппарат. Необходимо оставить место для маневрирования и руки, которая его держит.
2. Оснащение массивной накладкой значительного обхвата. Предоставляет возможность удобно удерживать аппарат ладонью. Без нее прочный корпус из металла будет сильно сдавливать руку, делая манипуляции болезненными.
3. При укороченном корпусе насадки ладонь может соприкасаться с вращающимся патроном. Этот нюанс стоит учесть. Он может вызвать сложности в процессе использования аппарата. При наличии маленького корпуса необходимо позаботиться о рукоятке. Чтобы закручивать и откручивать саморезы, нужно делать прижим. Если такие действия не предпринимать, шлица биты может выскользнуть из посадочного отверстия в шурупе или винте прежде, чем начнется вращение.
4. Дополнительная рукоятка на угловых держателях устанавливается как с правой, так и с левой стороны, чтобы всем мастерам, как левшам, так и правшам, удобно было работать. Можно также изменять положение рукоятей. В некоторых моделях таких положений 6. Предполагаемый шаг – 30 градусов.
5. Установка насадок. Выпускаются универсальные варианты, в которые вставляется все, что можно зажать в дрели. Патрон дает возможность быстро и легко вытащить застрявшее в отверстии сверло. Большинство продукции для сверления под углом работает с шестигранными битами и сверлами. Желательно выбрать изделие с быстрой сменой оснастки. При этом вставленные в патрон насадки не должны выпадать при удерживании агрегата в любом пространственном положении. Просто так вытащить приспособление также невозможно, даже если приложить усилие. Из посадочного отверстия извлекаются биты только после нажатия на патрон.
6. Угол входа оснастки. Стандартный показатель – 90 градусов. Однако, производителями выпускаются модели, в которых изгиб корпуса составляет 105 градусов.
7. Выбирать продукцию стоит от известных производителей, которые давно на рынке и не запятнали свою репутацию бракованными товарами. Качество сборки у них на высоте. На свои детища они предоставляют долгосрочную гарантию. Ежегодно выпускаются новинки, к которым нужно присматриваться. Они бывают более совершенными и модифицированными.
8. Рекомендуемая скорость вращения агрегата – 300 оборотов в минуту.
9. В комплекте должна присутствовать инструкция к сверлильной технике с описанием всех характеристик, параметров. Обязательно необходимо обращать внимание на наличие сертификата качества.
10. Для захвата биты желательно, чтобы был магнит.
11. Оптимальный вариант – наличие функции регулировки высоты.
12. Нельзя упускать из вида такой показатель, как глубина ввинчивания.
13. Немаловажное значение имеют способы крепления сверла. Захват на магните считается самым практичным, в то время как трехкулачковое соединение, по мнению покупателей, обеспечивает максимальный показатель прочности фиксации.
14. Наличие опции реверса. Это позволит расширить функционал продукции.

Разновидности бит для шуруповерта по назначению

От того, какая форма у рабочей части биты, зависит для чего она предназначена. По данному признаку различаются головки :

• профессиональные;
• пружинные и магнитные;
• с конструкцией «вилка»;
• для гипсокартона;
• с антивандальным шлицем;
• для гаек и болтов.

Специалисты советуют приобретать насадки комплектом . Поштучно их стоимость выше.

Профессиональные биты обладают :

• высокой прочностью;
• надежностью;
• продолжительным сроком эксплуатации.

Такими головками закручивают много крепежных элементов. Ими можно ввинтить и затянуть примерно 400 шурупов, и после этого насадка остается в исправном состоянии. Для изготовления профессиональных бит используют металл высокого качества . Изделия защищены особым покрытием.

Обычно в таком наборе есть торсионная бита для ударной модели шуруповерта. Она отличается внешне. В торсионном изделии очень узкий участок между шлицем и хвостовиком. В ней имеется специальная гибкая вставка в виде пружины , работающая на скручивание. Благодаря такому строению, торсионную биту применяют при необходимости закрутить в неоднородный по структуре или очень плотный материал. При этом используют самосверлящий крепеж. При помощи подобной головки можно утопить саморез в металле целиком, включая шляпку.

Бита с ограничителем

У насадок, которые предназначены для гипсокартонных листов, есть ограничитель. Он препятствует повреждению материала во время проведения монтажа. Гипсокартон – материал хрупкий, поэтому вкручивать саморезы надо без сильного нажима.

Биты, которыми можно закрутить и выкрутить гайки и болты, имеют нестандартную форму. У рабочей части этих головок есть отверстие. Такие биты изготавливают разных размеров . Если предстоит закручивать болты и гайки с большими шляпками, то необходим шуруповерт с высокой мощностью.

Насадки, которые укомплектованы антивандальным шлицем, имеют и другое название – змеиный глаз . Форма такого наконечника приспособлена под вилочный ключ.

Бита с конструкцией типа «вилка» относится к разновидности антивандального шлица. По внешнему виду она походит на плоскую головку, только посередине у нее имеется прорезь. Такие элементы изготавливают из качественной стали , поэтому они выделяются прочностью и долговечностью.

Биты с магнитным наконечником и пружинным фиксатором предназначены для выполнения работ в труднодоступных местах и на потолочном покрытии. Фиксаторы удерживают биту в адаптере. Магнитный наконечник надежно зафиксирует ее в насечках шурупа, не дает насадке соскальзывать, саморез удается закрутить глубоко. Пружинная насадка позволяет работать с крепежными элементами, находящимися под разными углами и в труднодоступных местах.

Подбираем запчасти по фото!
Загрузите фото модели Вашей техники или фото нужной запчасти.

Для того чтобы заказать товар, воспользуйтесь кнопкой «Добавить в корзину» Или позвоните нам по телефону: 8 (812) 333-44-75, для регионов: 8 (800) 333-45-32 Так же Вы можете написать нам на Email: lenzapchasti@gmail.com или задайте вопрос Online-консультанту

Когда можно отремонтировать самому, а когда лучше нести в сервис

В основном все определяется квалификацией мастера и наличием приборов. Если все умения сводятся к измерению напряжения на входе и выходе, и на входе параметры в норме, этим можно и ограничиться, завершить на этом этапе ремонт неисправного зарядного устройства для шуруповерта и обратиться к специалистам. Если 220 вольт непосредственно на плату не поступают, замена шнура доступна мастеру средней руки.

Дальнейший ремонт требует определенного уровня – придется разобраться с принципом работы схемы ЗУ и искать неисправный элемент. Для этого потребуется принципиальная электрическая схема. Ее можно найти в интернете или снять с платы самостоятельно. Для облегчения этой кропотливой работы рекомендуется сначала найти дорожки питания постоянного тока (найти их можно по сглаживающему конденсатору, который установлен после входного диодного моста) и пометить их разным цветом (например, плюсовую красным, минусовую черным).

После этого можно разобраться, как работает зарядное устройство и с помощью осциллографа и мультиметра найти неисправность. Если неисправен полупроводниковый элемент или пассивный компонент (резистор, конденсатор), его можно заменить. Если вышел из строя намоточный элемент (трансформатор), то лучше не ремонтировать его в кустарных условиях. Нужное качество намотки «на коленке» получить трудно, поэтому оптимально обратиться в сервисный центр.

Сам процесс поиска неисправности индивидуален для каждого зарядного устройства – каждый производитель использует свою схему. Но структура большинства ЗУ сходна. Практически все они построены по импульсной схеме:

• сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается;
• генератор импульсов с мощным ключом формирует импульсы на первичной обмотке трансформатора;
• преобразованные импульсы на вторичной обмотке выпрямляются и сглаживаются (усредняются) до постоянного напряжения, которое создает ток зарядки;
• параметры во вторичной цепи поддерживаются путем обратной связи (обычно через оптрон) воздействием на микросхему ШИМ, которая применяется в качестве первичного генератора импульсов.

Генератор импульсов построен на микросхеме ШИМ-контроллера H12263. Она генерирует импульсы с одинаковой частотой (задается резистором R9, в данном случае около 65 кГц), ширина зависит от напряжения на входе 2 (FB) и тока в токоизмерительной цепи стока ключевого транзистора 4 (Sense). Импульсы со входа 6 усиливаются транзисторами Q8, Q9 и поступают на затвор MOSFET, в цепь истока которого включена первичная обмотка трансформатора. В первую очередь надо проверить этот узел:

• тестером убедиться в наличии напряжения питания на выводе 5 H12263;
• осциллографом выявить наличие импульсов на выводе 6 микросхемы;
• если отсутствуют – проверить, что происходит на выводах 2,4;
• проверить наличие импульсов на затворе MOSFET и на первичной обмотке трансформатора.

Важно! В этой части схемы развязка от сети 220 вольт отсутствует. Надо помнить, что все элементы находятся под полным напряжением сети.

Если все нормально, надо перейти к тестированию вторичных цепей. В первую очередь убедиться в наличии постоянного напряжения на сглаживающих конденсаторах С7 и С9. При его отсутствии надо проверить исправность диодов D9A и D10. Если все в порядке, а ЗУ не работает, то надо анализировать схему более глубоко и искать неисправность. Аналоги некоторых элементов для замены приведены в таблице.

Есть «ленивый» способ, для которого не нужно искать или чертить схему – поочередно выпаять все диоды и транзисторы и проверить их тестером на исправность. Также можно заменить все подряд вздувшиеся оксидные конденсаторы (хотя это надо сделать в любой ситуации).

В некоторых случаях неисправность получается устранить. Если не удастся – надо нести зарядник в сервис.

Также придется отдать в специализированную мастерскую неисправное зарядное устройство, выполненное на микроконтроллере (PIC, ATMega, ATTiny и т.п.) если есть подозрение, что проблема вызвана его неработоспособностью. Даже если его заменить, программное обеспечение восстановить не удастся из-за его отсутствия. «Прошить» контроллер могут работники специализированной мастерской.

В подборке видео роликов описан ремонт зарядных от популярных производителей.

Предварительно проверить зарядное устройство для шуруповерта можно одним лишь мультиметром. Для этого не нужно особой квалификации. Дальнейшее решение о возможности самостоятельного ремонта надо принимать исходя из многих исходных данных, основное из которых – уровень собственных знаний и наличие приборов.