Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Приобретая аккумуляторный шуруповерт, практически никто не задумывается о сроке службы аккумуляторных батарей. В зависимости от производителя и стоимости инструмента, аккумуляторы могут прослужить исправно и 5 лет, и менее года. Особенно это касается инструмента от безымянного производителя из Китая (а таких на рынке подавляющее большинство). Замена аккумуляторных батарей на новые по финансовым затратам сравнима с покупкой нового инструмента, поэтому часто возникает потребность сделать блок питания для шуруповерта 18В или 12В своими руками.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Требования к источнику питания

Вне зависимости от того, на какое напряжение рассчитан шуруповерт, к блоку питания предъявляются особые требования: при высокой нагрузке на инструмент, например, при закручивании длинных шурупов в твердую древесину или в режиме сверления ток потребления двигателя может повышаться до десятка ампер. Если в режиме холостого хода потребляемый ток составляет не более 1-2 А и достаточно блока питания с мощностью 30-40 Вт, то для нормальной работы требуется мощность порядка 200 Вт.

С аккумуляторными батареями все просто. Специфика их работы такова, что они способны на короткое время выдавать большие токи, восстанавливая рабочее напряжение во время простоя. Возникает вопрос: зарядное устройство для любого шуруповёрта имеет малый вес и габариты, почему бы не использовать его в качестве источника напряжения? Ответ – однозначно нет. Зарядное устройство рассчитано на выдачу малого тока в течение длительного времени, нам же требуются большие токи на короткий срок. Поэтому внешний блок питания должен иметь запас по мощности.

Конструкция блока питания

Самодельные БП для шуруповертов могут иметь различные варианты схемотехнического и конструктивного исполнения:

  • Встроенные в корпус стандартных аккумуляторов;
  • В виде отдельного блока;
  • Импульсные;
  • Трансформаторные.

Теперь подробнее о каждом из них.

Встроенные

Несомненное преимущество встроенных устройств заключается в том, что из внешних деталей остается только лишь сетевой шнур маленького сечения. Самостоятельно изготовить такой блок питания под силу не всем. Тут требуется немалый опыт, поскольку малогабаритные мощные блоки питания можно сделать только по импульсной схеме. Трансформатор необходимой мощности классической конструкции в рукоять шуруповерта не поместится, а с подходящими габаритами будет иметь мощность в единицы ватт, чего хватит только для холостой работы.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Отдельный блок

Ввиду того, что блок питания находится вне корпуса шуруповерта, к нему не предъявляются ограничения по габаритам и массе, поэтому он может быть выполнен с желаемым запасом по мощности. Единственное ограничение – длина и площадь поперечного сечения соединительных шнуров между инструментом и источником питания, ведь, согласно закона Ома, при снижении напряжения при одинаковой мощности потребления растет ток, поэтому низковольтный шнур питания должен иметь большее сечение, чем сетевой на 220 В. К этому добавляется также требование по минимизации падения напряжения на проводах. Толстый шнур имеет повышенную массу и жесткость, что уменьшает удобство пользования инструментом.

Импульсные источники

Импульсные источники питания характеризуются тем, что понижающий трансформатор в них работает на повышенной частоте, в результате чего имеет минимальные габариты при той же мощности. Общие габариты устройства вполне позволяют разместить конструкцию в стандартном корпусе вместо неисправных аккумуляторов. Из минусов – сложность конструкции для самостоятельного повторения.

Трансформаторные устройства

Блоки питания на трансформаторах еще не потеряли своей актуальности ввиду простоты изготовления и надежности. Единственный минус таких изделий – большие габариты и масса, но это не существенно, когда устройство выполнено в виде отдельного блока и установлено стационарно.

Устройства на трансформаторах получили преимущественное распространение среди самодельных устройств, поэтому будут рассмотрены самым подробным образом.

Конструкция трансформаторного блока питания

Данное устройство характеризуется наличием следующих составных частей:

  • Силовой трансформатор;
  • Выпрямитель:
  • Фильтр питания;
  • Стабилизатор напряжения.

Силовой трансформатор представляет собой самую габаритную и тяжелую часть устройства. Он предназначен для преобразования высокого входного напряжения в низкое, соответствующее требованиям подключаемой нагрузки.

Задача выпрямителя состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное. Наибольшей эффективностью обладают мостовые схемы выпрямления, состоящие из четырех диодов или монолитного выпрямительного моста.

Фильтр сглаживает пульсации напряжения после выпрямительного моста.

Теоретически этих элементов достаточно для работы шуруповерта, но скачки напряжения в питающей сети, его просадки из-за увеличения нагрузки могут привести к нестабильной работе двигателя, а увеличение сверх нормы – к выходу из строя.

Задача стабилизатора состоит в поддержании стабильного напряжения на выходе, вне зависимости от величины нагрузки и уровня напряжения питающей сети.

Для самостоятельной сборки можно порекомендовать простую проверенную схему стабилизатора, которая отличается минимумом деталей и доступна для повторения любому, кто умеет держать в руках паяльник и пользоваться измерительными приборами.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

В приведенной схеме можно увеличить емкость конденсатора до 1000-2000 мкФ, а транзисторы использовать типов КТ807, КТ819 с любой буквой.

Читать также:  Нормы заземления в частном доме

Основная проблема состоит в подборе трансформатора с необходимым уровнем выходного напряжения. Оно должно быть несколько больше того, что требуется для инструмента, поскольку часть будет оставаться на элементах стабилизатора. Для нормальной работы стабилизатора требуется, чтобы выпрямленное напряжение превышало стабилизированное на несколько вольт. Слишком много нельзя, поскольку его излишек будет падать на ключевом транзисторе, нагревая его, а низкое значение в ряде случаев приведет к снижению выходного напряжения.

Обратите внимание! После мостового выпрямителя и фильтра значение постоянного напряжение будет превышать входное переменное примерно в 1.4 раза.

Таким образом, блок питания для шуруповерта на 12В требует трансформатор с выходным напряжением 12-14 В переменного тока.

Важно! Транзистор обязательно должен крепиться на радиатор охлаждения.

Использование блока питания компьютера

Собрать блок питания для шуруповерта с двигателем 12В своими руками рационально из блока питания от компьютера. Стандартные напряжения материнской платы и внешних устройств компьютера составляют:

Стандартные БП способны выдавать в цепи +12 В ток до 10-15 А, что абсолютно приемлемо для большинства моделей шуруповертов. На разъемах питания необходимое напряжение присутствует на черном (масса) и желтом проводах. Остальные провода не нужны, и их желательно отпаять прямо на плате блока питания, чтобы они не мешались и не создавали повода для замыкания.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

В некоторых случаях, возможно, использовать компьютерный блок питания для шуруповерта 14 В. Правда будет наблюдаться небольшое падение мощности. А вот шуруповерты на 16 и 18 Вольт с такими устройствами работать не будут. При наличии квалификации можно внести в схему стандартного блока питания изменения с целью повышения напряжения, но рядовому пользователю такое обычно не под силу.

Обратите внимание! Все сказанное относится к устаревшим, но еще встречающимся блокам питания АТ. Более современные ATX требуют некоторых переделок для возможности включения, поскольку оно организовано на материнской плате компьютера специальной схемой.

При должной аккуратности это можно сделать самостоятельно. Для этого на самом большом разъеме устройства нужно найти провод зеленого цвета. Замыкая его через кнопку на черный провод массы, можно включить блок питания.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Используя любой источник, не требуется вносить каких-либо изменений в конструкцию инструмента. Для подачи напряжения следует воспользоваться корпусом от неисправных аккумуляторов, просверлив в нем отверстия для питающих проводов. Сами проводники нужно аккуратно, не расплавив пластик, припаять к выходным клеммам, строго соблюдая полярность.

Собранную конструкцию требуется поместить в подходящий корпус и, при необходимости, снабдить ручкой для переноски.

Бестрансформаторные устройства

В интернете можно встретить рекомендации по переделке пускорегулирующих устройств мощных люминесцентных ламп (экономок) для использования в качестве блока питания шуруповерта. Но мало где говорится, что такие конструкции имеют гальваническую связь с сетью переменного тока и пользоваться ими небезопасно. Не следует повторять подобные конструкции и подвергаться риску удара электрическим током.

Конструирование внешнего источника может послужить временной мерой в качестве замены аккумуляторов, поскольку именно мобильность и независимость от сети являются основным преимуществом аккумуляторных устройств. Неудобно, когда шнур питания путается и мешает работать, особенно в труднодоступных местах.

Видео

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

JLCPCB — это крупнейшая фабрика PCB прототипов в Китае. Для более чем 600000 заказчиков по всему миру мы делаем свыше 15000 онлайн заказов на прототипы и малые партии печатных плат каждый день!

Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками

Anything in here will be replaced on browsers that support the canvas element

Блок питания для шуруповерта

У многих завалялись старые шуруповерты с никель кадмиевыми аккумуляторами, выкидывать их жалко, а покупать новые аккумуляторы довольно дорогое удовольно дорого. Но в то же время, валяясь без дела они никакой пользы приносить не будут. Возникает идея перевести их на сетевое питание.

Ранее я собирал мощный источник питания для шуруповерта на основе электронного трансформатора, в этот раз я решил сделать блок питания на IR2153.

Это классическая полумостовая схема. Питание микросхемы IR2153 берется с переменной линии, гаситься резистором, выпрямляется, фильтруется и поступает на микросхему.

Силовые ключи в моем случае — это высоковольтные N-канальные полевые транзисторы 10N60, на 600 вольт 10 ампер.

Выходной выпрямитель однополярный со средней точкой, построен на диодной сборке на 45 вольт и 30 ампер, хватит с головой.

На выходе, после выпрямителя стоят пара конденсаторов на 35 вольт, большая емкость в принципе не нужна, но желательно взять их с низким внутренним сопротивлением.

Трансформатор можно взять готовый, от любого компьютерного блока питания, в ноем случае откопал такой

Можно использовать трансформаторы удлинненного типа, такие часто ставят в блоки АТХ450 ватт, перематывать их также не нужно, штатные обмотки позволят получить напряжение на выходе около 12-15 вольт.

В моем случае возникли проблемы так, как я забыл по вертикали отзеркалить трансформатор на шаблоне платы, а когда уже заметил, плата была вытравлена, а пол схемы собрана. Трансформатор я перемотал, нагрел паяльником минут 10, затем аккуратно разобрал сердечник, убрал все штатные обмотки и намотал новые.

Читать также:  Металл мастер станки токарные настольные

В случае использования трансформаторов таких же размеров от компьютерных бп и с учетом рабочей частоты микросхемы IR2153 первичная обмотка содержит около 40 витков проводом 0.8 мм, вториная обмотка мотается с расчетом 1 виток 3-3,5 вольта, в моем случае намотал 2 по 5 витков, выходное напряжение получилось около 17 вольт, но под нагрузкой будет немного меньше.
Диаметр провода обмотки 1,2мм, этого хватит чтоб получить на выходе приличный ток.

Расчеты можно сделать с помощью нашего мобильного приложения https://play.google.com/store/apps/details? >

Пример расчета импульсного трансформатора

Платку старался сделать максимально компактной, она без проблем должна влезть в корпус 18-и вольтового никель кадмиевого аккумулятора шуруповерта, но возможно придется платку легонько подточить.

Собранный блок питания может отдавать в нагрузку мощность около 200-250 ватт, а если использовать трансформатор удлиненного типа, с блока можно выкачивать гораздо больше.

Шуруповерт может потреблять от аккумулятора огромные токи 20-30 и даже 40 ампер, если патрон полностью остановить. Собранный блок питания защит не имеет и при жестких перегрузках может не выдержать. Настоятельно рекомендую трещетку на самом шуруповерте никогда не устанавливать в положение максимального усилия, это очень важно, трещетка и есть защита.

Условия охлаждения блока питания не ахти, транзисторы и диод необходимо обязательно установить на радиаторы, а в корпусе самого аккумулятора высверлить отверстия для воздушного охлаждения.

Для уменьшения габаритных размеров источника питания я исключил входные и выходные фильтры, так как нагрузкой у нас является двигатель шуруповерта, а не усилитель мощности или прочее чувствительное устройство.

Конденсаторы полумоста на 200 -250 вольт, емкость от 220 до 470мкФ, каждый конденсатор зашунтирован выравнивающим резистором, которые одновременно разряжают их после отключения блока от сети. Такие конденсаторы также можно выдрать из компьютерных блоков питания.

Полевые транзисторы любые n-канальные с током от 7 Ампер на напряжение 500-600 вольт, старайтесь выбирать ключи с малой емкостью затвора и сопротивлением открытого канала, ими легче управлять и греться будут меньше.

Пленочный разделительный конденсатор с емкостью 1-1,5мкФ желательно взять с расчетным напряжением 400 вольт, на крайний случай 250В.

Выходной выпрямитель — это мощный сдвоенный диод шотки, такие можно найти в компьютерных блоках питания, обратное напряжение сборки 40-45 вольт, ток чем больше, тем лучше.

Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиНезаменимым помощником в работе является шуруповёрт. Применение его эффективно не только в домашнем хозяйстве, но и в профессиональной деятельности. В настоящее время трудно представить проведение ремонтных и отделочных работ без этого универсального электроинструмента. Шуруповёрт может работать в любом месте, независимо от наличия питающей электрической сети. Но аккумуляторная батарея (АКБ) электроинструментов имеет свойство разряжаться, а количество циклов заряда ограничено. В среднем аккумулятор живёт около трёх лет, а потом приходится его менять, поэтому народные умельцы стали переделывать питание на сетевой вариант.

Нужна ли переделка шуруповёрта

Когда аккумуляторная батарея перестаёт держать заряд, незаменимый механический помощник превращается в бесполезный инструмент. Купить другую батарею невыгодно, ведь стоимость аккумулятора порой может достигать до 50% цены нового инструмента. Поэтому каждый рачительный хозяин начинает задумываться над вопросом переделки шуруповёрта на питание от сети.

Можно попробовать восстановить характеристики батареи, но это будет временное решение. Всё равно в дальнейшем устройство будет быстро разряжаться. Переделка на питание шуруповёрта от сети 220 В своими руками является оптимальным вариантом восстановления работоспособности оборудования. Что даёт такое решение:

  • Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиустройство может полноценно работать дальше;
  • нет необходимости использовать требующие заряда батареи;
  • крутящий момент оборудования не зависит от состояния заряда аккумулятора.

Недостатком можно назвать только зависимость от длины сетевого шнура и наличия источника электрического питания.

Мобильность устройства

При переводе аккумуляторного оборудования на питание от электросети теряется одно из главных отличительных свойств — мобильность. Поэтому, если решили произвести переделку питания шуруповёрта, нужно точно определить, какое устройство в дальнейшем вы хотите использовать в работе.

Существует две концепции, как оборудование аккумуляторного типа переделать в сетевое:

  1. Блок питания (БП) будет внешним. Такой вариант исполнения предусматривает наличие отдельного устройства. Но пусть вас это не пугает, даже тяжёлый и крупный выпрямитель может просто находиться возле питающей розетки. Всё равно вы будете ограничены длиной кабеля питания или к розетке, или к питающему блоку. Согласно закону Ома, снижение напряжения при одинаковой мощности увеличивает силу тока. Поэтому шнур питания устройства на 12—19 вольт должен иметь сечение большее, чем сетевой кабель на 220 вольт.
  2. Блок питания вмонтирован в корпус аккумулятора. В таком устройстве мобильность почти полностью сохраняется, только длина сетевого кабеля может ограничить передвижение оператора. Одна проблема может возникнуть при необходимости установить трансформатор большой мощности в корпус батареи шуруповёрта. Но современная радиотехническая промышленность позволяет решить эту задачу, на рынках радиоаппаратуры существует большое количество компактных выпрямителей.

Каждый из способов находит сторонников, так как обладает определённым набором характеристик.

Варианты изготовления блока питания

Существует несколько вариантов, как переоборудовать шуруповёрт для работы от электросети. Задача заключается в том, чтобы запитать электродвигатель устройства с помощью промежуточного источника.

Читать также:  Как проверить диоды мультиметром не выпаивая

Используем зарядку от ноутбука

Изготовить блок питания 12 В для шуруповёрта своими руками можно, даже не обладая техническими знаниями. Следует только найти ненужное зарядное устройство от ноутбука, которое имеет технические характеристики, сходные с параметрами для питания шуруповёрта. Главное, чтобы выходное напряжение соответствовало искомому (12—14 вольт).

Для достижения заданной цели необходимо сначала аккумуляторную батарею разобрать и удалить оттуда неисправные элементы. Затем следуют такие манипуляции:

  1. Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиБерём зарядное устройство от ноутбука.
  2. Отрезаем выходной разъём, оголяем и производим лужение концов проводов.
  3. Зачищенные провода припаиваем к входным проводам батареи.
  4. Изолируем места пайки, чтобы избежать короткого замыкания.
  5. Делаем в корпусе отверстие, чтобы не пережать провод, и производим сборку конструкции.

Основа — блок питания от компьютера

Для изготовления такого устройства понадобится блок от персонального компьютера формата А. Т. Найти его несложно, это старая модель питающего устройства, которую легко купить на любом рынке радиодеталей. Важно знать, что применять можно блок мощностью 300—350 Вт с током в цепи питания 12 В не ниже 16 А.

Именно блоки формата АТ соответствуют таким параметрам. На корпусе этого устройства находится кнопка включения питания, что очень удобно при работе. Внутри установлен вентилятор охлаждения и смонтирована схема защиты от перегрузок.

Порядок проведения переустройства блока:

  1. Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиСнимаем крышку корпуса Б. П. Внутри увидим плату с множеством проводов, идущих к разъёмам, а также вентилятор.
  2. Следующим шагом необходимо отключить защиту от включения. Находим на квадратном большом разъёме зелёный провод.
  3. Соединяем этот провод с чёрным из этого же разъёма. Можно сделать перемычку из другого кусочка провода, а можно просто его коротко обрезать и оставить в корпусе.

Затем в пучке выходов находим меньший разъём (MOLEX) и проделываем с ним следующие операции:

  1. Оставляем чёрный и жёлтый провода, а два других коротко обрезаем.
  2. Для удобства расположения БП при работе припаиваем к чёрному и жёлтому проводам удлинитель.
  3. Второй конец удлинителя прикрепляем к контактам пустого батарейного отсека. Сделать это нужно методом пайки, можно сделать хорошую скрутку, при этом необходимо строго соблюдать полярность.
  4. Проделываем отверстие в корпусе, чтобы не пережать при сборке провод. Устройство готово.

Если появилось желание облагородить вашу конструкцию, т. е. спрятать её в другой корпус, просверлите отверстия для притока воздуха, чтобы исключить перегрев БП.

Питание из зарядного устройства автомобиля

Имея зарядку для автомобильного аккумулятора, довольно просто сделать устройство для питания шуруповёрта. Чтобы произвести переделку, потребуется всего лишь соединить силовые клеммы выхода зарядного устройства с питанием электромотора.

Если имеется прибор для зарядки с плавной регулировкой выходного напряжения, то можно его использовать как блок питания 18 вольт для шуруповёрта.

Сетевой блок, встроенный в АКБ

Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиРаботы по модернизации питания нужно начинать с приобретения готового блока с соответствующими габаритами и характеристиками. Самое простое решение — сходить на радиотехнический рынок и подобрать подходящее по параметрам устройство.

Затем нужно аккуратно полностью отсоединить все детали от корпуса. Расположить элементы в корпусе от АКБ шуруповёрта и закрепить их внутри, при этом, если возникает необходимость, нужно удлинить соединения между трансформатором и платой управления. Желательно эти два основных узла разместить с зазором, чтобы не допускать перегрева их во время работы при высокой нагрузке.

Не помешает закрепить на управляющей микросхеме радиатор охлаждения. Определить, какие детали будут нуждаться в охлаждении, можно практическим методом. Для этого необходимо поработать шуруповёртом некоторое время, после чего отключить его от сети и потрогать детали на плате. Сразу станет понятно, какой элемент нагревается сильнее. В корпусе блока просверливаем несколько отверстий для поступления воздуха.

Если вы обладаете знаниями в области радиотехники и умеете работать с паяльником, то можно сделать такое устройство самостоятельно. С принципиальными электрическими схемами питающих устройств можно ознакомиться на многих сайтах интернета. И, конечно, вы сами можете решить задачу компоновки устройства согласно вашим пожеланиям.

Автономное питание шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповерта своими рукамиРаботы ручным инструментом можно производить и в здании, где нет электричества. В таких случаях устройство подключается к аккумулятору автомобиля или к любому другому устройству питания, подходящему по параметрам для работы шуруповёрта.

Для подключения автомобильного аккумулятора необходимо взять провода с зажимами «крокодил», оголить один конец и припаять напрямую к контактам электродвигателя инструмента. Второй конец зажимом прикрепляется на клеммы аккумулятора с соблюдением полярности.

Принцип подключения переносного аккумулятора аналогичен автомобильному устройству. Только на концы проводов устанавливаются медные зажимные клеммы, подходящие для крепления.

Электрический инструмент служит намного дольше аккумуляторного. Поэтому не стоит выбрасывать шуруповёрт, если элементы питания отработали свой ресурс. Хозяйственный мужчина сможет переоборудовать свой электроинструмент на питание от сети, тем самым продлив его жизнь.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *