Зарядное устройство для 18 вольтового аккумулятора шуруповерта

Часто родное зарядное устройство, входящее в комплект шуруповерта, работает медленно, долго заряжая аккумулятор. Тем, кто интенсивно использует шуруповерт, это очень мешает в работе. Несмотря на то, что в комплект входит обычно два аккумулятора (один установлен в рукоятку инструмента и в работе, а другой подключен к зарядному устройству и находится в процессе зарядки), часто владельцы не могут приспособиться к рабочему циклу аккумуляторов. Тогда имеет смысл изготовить зарядное устройство своими руками и зарядка станет удобнее.

Виды батарей

Аккумуляторы неодинаковы по типам и режимы заряда у них могут быть разными. Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи являются очень хорошим источником энергии, способны отдавать большую мощность. Однако, по экологическим причинам их производство прекращено и они будут встречаться все реже и реже. Сейчас всюду их вытеснили литий-ионные аккумуляторы.

Сернокислотные (Pb) свинцовые гелевые аккумуляторы имеют неплохие характеристики, но утяжеляют инструмент и поэтому не пользуются особой популярностью, несмотря на относительную дешевизну. Поскольку они гелевые (раствор серной кислоты загущается силикатом натрия), то никаких пробок в них нет, электролит из них не вытекает и ими можно пользоваться в любом положении. (Кстати, и никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов тоже относятся к классу гелевых.)

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются сейчас наиболее перспективными и продвигаемыми в технике и на рынке. Их особенностью является полная герметичность ячейки. Они имеют весьма высокую удельную мощность, безопасны в обращении (благодаря встроенному контроллеру заряда!), выгодно утилизируются, являются наиболее экологически чистыми, имеют малый вес. В шуруповертах в настоящее время применяются очень часто.

Режимы заряда

Номинальное напряжение Ni-Cd ячейки 1.2 В. Никель-кадмиевый аккумулятор заряжается током от 0.1 до 1.0 номинальной емкости. Это означает, что аккумулятор емкостью 5 амперчасов можно заряжать током от 0.5 до 5 А.

Заряд сернокислотных аккумуляторов хорошо знаком всем людям, держащим в руках шуруповерт, ведь практически каждый их них еще и автолюбитель. Номинальное напряжение ячейки Pb-PbO2 составляет 2.0 В, а ток зарядки свинцового сернокислотного аккумулятора всегда 0.1 C (доля тока от номинальной емкости, см. выше).

Литий-ионная ячейка имеет номинальное напряжение 3.3 В. Ток заряда литий-ионного аккумулятора, 0.1 C. При комнатной температуре этот ток можно плавно повышать до 1.0 С – это быстрый заряд. Однако, это годится только для тех батарей, которые не были переразряжены. При заряде литий-ионных батарей следует точно соблюдать напряжение. Заряд производится до 4.2 В точно. Превышение резко снижает срок службы, понижение – уменьшает емкость. При зарядке следует следить за температурой. Теплый аккумулятор следует либо ограничить током до 0.1 С, либо отключить до остывания.

ВНИМАНИЕ! При перегреве литий-ионного аккумулятора при зарядке свыше 60 градусов Цельсия возможен его взрыв и возгорание! Не следует слишком полагаться на встроенную электронику безопасности (контроллер заряда).

При заряде литиевой батареи, контрольное напряжение (напряжение окончания заряда) образует приблизительный ряд (точные напряжения зависят от конкретной технологии и указаны в паспорте на батарею и на ее корпусе):

Напряжение заряда следует контролировать мультиметром или схемой с компаратором напряжения, настроенным точно на применяемую батарею. Но для “электронщиков начального уровня” реально можно предложить только простую и надежную схему, описанную в следующем разделе.

Зарядное устройство + (Видео)

Зарядное устройство, которое предлагается ниже, обеспечивает нужный зарядный ток для любого аккумулятора из всех перечисленных. Шуруповерты питаются от аккумуляторов с разными напряжениями 12 вольт или 18 вольт. Это неважно, главный параметр зарядного устройства для аккумуляторов – ток заряда. Напряжение зарядного устройства при отключенной нагрузке всегда выше номинального, оно падает до нормы при подключении батареи при заряде. В процессе заряда оно соответствует текущему состоянию аккумулятора и обычно чуть выше номинального в конце заряжания.

Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе VT2, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением (см. таблицу в предыдущем разделе).

Этот трансформатор должен также иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить необходимый ток при длительной работе без перегрева обмоток. Иначе он может сгореть. Ток заряда выставляется регулировкой резистора R1 при подключенном аккумуляторе. Он остается постоянным в процессе заряда (тем постоянней, чем выше напряжение от трансформатора. Примечание: напряжение от трансформатора не должно превышать 27 В).

Резистор R3 (не менее 2 Вт 1 Ом) ограничивает максимальный ток, а светодиод VD6 горит, пока идет заряд. К концу заряда, свечение светодиода уменьшается и он гаснет. Тем не менее, не забывайте про точный контроль напряжения литий-ионных аккумуляторов и их температуру!

Все детали в описанной схеме монтируются на печатной плате из фольгированного текстолита. Вместо диодов, указанных в схеме, можно взять русские диоды КД202 или Д242, они довольно доступны в старом электронном ломе. Располагать детали надо так, чтобы на плате оказалось как можно меньше пересечений, в идеале ни одного. Не следует увлекаться высокой плотностью монтажа, ведь вы собираете не смартфон. Распаивать детали вам будет значительно легче, если между ними останется по 3-5 мм.

Транзистор должен быть установлен на теплоотводе достаточной пощади (20-50 см.кв). Все части зарядного устройства лучше всего смонтировать в удобный самодельный корпус. Это будет самым практичным решением, в работе вам ничто не будет мешать. Но здесь могут возникнуть большие сложности с клеммами и подключением к аккумулятору. Поэтому лучше сделать так: взять старое или неисправное зарядное устройство у знакомых, подходящее к вашей модели аккумулятора, и подвергнуть его переделке.

• Вскрыть корпус старого зарядного устройства.
• Удалить из него всю бывшую начинку.
• Подобрать следующие радиоэлементы:

• Выбрать подходящий размер для печатной платы, помещающейся в корпус вместе с деталями из приведенной схемы, нарисовать нитрокраской ее дорожки по принципиальной схеме, протравить в медном купоросе и распаять все детали. Радиатор для транзистора нужно установить на алюминиевой пластинке так, чтобы она не касалась ни с какой частью схемы. Сам транзистор плотно прикручивается к ней винтиком и гайкой М3.
• Собрать плату в корпусе и припаять клеммы по схеме строго соблюдая полярность. Вывести провод для трансформатора.
• Трансформатор с предохранителем на 0.5 А установить в небольшой подходящий корпус и снабдить отдельным разъемом для подключения переделанного зарядного блока. Лучше всего взять разъемы от компьютерных блоков питания, папу установить в корпус с трансформатором, а маму подключить к диодам мостика в зарядном устройстве.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

Аккумуляторный блок BLACK+DECKER BL4018-XJ 18 В 4 А·ч

Набор Hammer ZU 18H Universal 18 В

Аккумуляторный блок Pitatel TSB-033-MAK18A-20C 18 В 2 А.

Аккумуляторный блок BLACK+DECKER BL2018-XJ 18 В 2 А·ч

Аккумулятор для шуруповертов Макита Заряд ЛИБ 1830 МК-С

Зарядное устройство Bosch GAX 18V-30 Professional (1600.

Аккумуляторный блок Hammer AKB1813Li 18 В 1.3 А·ч

Всем привет! У нас уже как два дня идёт снег и дует ветер, поэтому по строительству все дела малёха заморозились, а сидеть без дела и пялиться в телик, тоже как-то не алё. Короче, решил заняться полезным делом, нужным для стройки. Имеется у меня шурик Интерскол 18В, и вот уже лет 15-17, он верой и правдой трудится у меня в хозяйстве, само собой, за столько лет он много потрудился и никель-кадмиевые аккумы потеряли былую ёмкость. И он пылился себе в сарае, а для ремонта приходилось брать шурик у дружбана или мучиться с дрелью. Этим летом при переделки кровли, он очень мне был нужен. И мне пришла в голову мысля, оживить его. Тем более вся механическая и силовая части работают исправно. Надо только заменить сами аккумуляторы. Сначала хотел прикупить готовые родные заводские аккумы, но узнав ценник, волосы зашевелились на жопе. Проще за новым шуриком тогда пойти.
Порывшись в ютубе нашел множество видосов про переделку разных шуриков на литиевые аккумы формфактора 18650. Но как оказалось, есть простые аккумы такого типа предназначены для небольших нагрузок, типа фонариков, электрических машинок, ноутбуков и т.д., они довольно дёшевы. Нам же понадобятся высокотоковые аккумы, с отдачей на нагрузку от 20 до 40 Ампер. Лучше приобретать оригинальные аккумуляторы от фирм SONY, SAMSUNG или LG. Они бывают на 2500мАч и 3000мАч. так же следует помнить о том, что эти аккумы не любят перегрева, поэтому паять их скажем так не рекомендуется, и контакты к ним приваривают специальной точечной сваркой. Ну, а если и паять, то нужно стараться как можно меньше времени нагревать их паяльником. Я к примеру покупал аккумы с уже приваренными контактными лентами.
Покупал тут, оригинальный высокотоковый аккумулятор LG 3000мАч: ru.aliexpress.com/item/4p…042311.0.0.274233edELQg9d

Оригинальный высокотоковый аккумулятор SAMSUNG 2500мАч, ссылка на продавца: sale.aliexpress.com/ru/__…9c906415a96153bdceaf45837

Так же нужны будут платы БМС со встроенными цепями балансировки. Эти платы устанавливаются для того чтобы правильно и качественно организовывать заряд и разряд этих аккумуляторов. Ибо они не любят глубоких разрядов и перезаряда, а так же имеют защиты встроенные которые предохраняют как сам шуруповёрт так и аккумы. Что касается плат, то они существуют для разного количества аккумуляторов, потому что шурики бывают на 8,12,14,16,18,24В.Соответственно в них будут применяться и нужное кол-во аккумов, для 8В-2шт, 12В-3шт, 14В-16В-4шт, 18В-5шт, 24В-6шт. Так же на платах могут присутствовать модули балансировки, или отсутствовать, тогда придется покупать отдельную плату балансировки. Как я понял, то места в контейнерах под аккумы всегда мало, а тем более размещать две платы, будет сложнее. Я брал со встроенной балансировкой тут: ru.aliexpress.com/item/5S…042311.0.0.274233edWpYXeO

Ещё нам понадобиться переделать родное зарядное устройство от шуруповёрта. Ибо оно предназначено, для заряда Ni-Cd аккумуляторов. Само собой они рассчитаны на другое время и ток, а так же напряжение. Для этого мы просто закажем небольшие импульсные готовые модули CC/CV — на Алике у Китайцев, я брал тут: ru.aliexpress.com/item/Fr…042311.0.0.274233edWpYXeO

У разных шуриков зарядные устройства различаются только тем, что выполнены либо по трансформаторной схеме, либо по схеме импульсного преобразователя.У кого второй вариант, то можно, чтобы не заморачиваться выкинуть родную плату и прикупить так же у китайцев небольшую платку импульсного AC-DC преобразователя с 220В на 24В 1А, брал тут: ru.aliexpress.com/item/AC…042311.0.0.274233edWpYXeO

Как видите не так и много нужно, для того чтобы переделать шурик на литий!
И так заказываем с сайта АлиЭкспресс нужные нам компоненты и когда они приходят начинаем все это монтировать в наш шуруповёрт. Приступим! Собственно подопытные!

Ну, во-первых отсоединяем сам аккум от шурика, и разбираем корпус аккумулятора, затем вытряхиваем из неё старые отработавшие своё Ni-Cd банки.

Во-вторых, нужно определиться как, и куда нужно подпаивать к плате БМС, по какой схеме. На сайте у продавцов практически везде подробно это описано и нарисованы схемы подключения, а так же даны рекомендации в какой последовательности подключать аккумы к контактам на самой плате.Например вот такая.

Но, я решил увеличить вдвое емкость аккумуляторов, а для этого в параллель к каждому аккуму, мы присоединяем ещё один аккумулятор, схемка будет выглядеть так.

Таким образом это будет явно больше, чем у родного Интерсколовского аккумулятора, стало быть заряжать его придётся реже, а работать можно ещё дольше.

Соединяем всё согласно схеме, тщательно изолируем каждую банку друг от друга, я для этого прокладывал картон, а затем перематывал высокотемпературным скотчем, саму плату БМС, я приклеил на скотч 3М двухсторонний к смотанным аккумуляторам, затем уже распаял провода согласно схеме, укорачивая провода от разъёма до нужной длины. У меня получилось вот так

После окончательной сборки, проверяем все сборки мультиметром, на предмет целостности самих аккумов и отсутствие коротких замыканий. Убедившись, что всё ок, можно закрывать и скручивать коробку аккумулятора.
Теперь переходим к переделке зарядного устройства. У меня это устройство оказалось трансформаторным и я решил оставить его таким, остается только на плате перерезать несколько дорожек и удалить некоторые элементы, которые нам мешают, и подпаять вход и выход от платы китайского стабилизатора, и к светодиодам индикаторам заряда. У меня получилось так

После этого настраиваем на Китайском стабилизаторе напряжение и ток, ибо на этом стабилизаторе и то и другое можно настроить подстроечными резисторами(два сининьких квадратика на красной платке).Напряжение мы выставляем в 21-21,5В, а ток выставляем в пределах 1,5Ампер. Ещё раз проверяем монтаж, на коротыши и на правильность сборки, а так же выставленные параметры. После чего можно собирать устройство и пробовать ставить аккум на зарядку. При подключении зарядного устройства в электросеть на нём загорится красная лампочка индикации. Когда вставим аккум на зарядку загорается зелёный, а красный тухнет. В процессе того как аккумуляторы будут набирать нужный заряд, зелёный индикатор начинает постепенно притухать, и в конце заряда, начинает потихоньку разгораться красный индикатор, всё ярче и ярче. И по окончанию заряда зелёный индикатор полностью гаснет. При первой зарядке аккумуляторы зарядились до полного заряда примерно за 1ч 45мин. Шурик крутит так, что я не в состоянии рукой удержать патрон при вращении. Я очень доволен, ведь работать таким шуриком одно удовольствие! По весу остался примерно такой же, но если бы устанавливал 5 банок, то вес стал бы меньше. Посмотрим как поведут себя аккумы в дальнейшем при эксплуатации, и закажу ещё 10 банок, для переделки второго запасного аккума. При переделке я снимал видосики, получилось 4 части, кому будет интересно посмотрите, там гораздо подробней рассказано, как и что делалось. Хотя сами понимаете и делать и снимать одновременно довольно трудно, так что не судите строго за качество видео.