Как сделать блок питания для шуруповерта

Бесперебойники и блоки питания

Автономный электроинструмент — это, конечно, очень удобно. Но, во-первых, аккумулятора обычно не хватает для проведения всех работ, во-вторых, при выходе батареи из строя приходится покупать новую, цена которой составляет 80 % от цены того же шуруповёрта. В этой статье мы изготовим сетевой блок питания для аккумуляторного шуруповёрта, который выручит в обоих случаях — ведь нередко на месте проведения работ есть розетка.

Общие сведения о питании и мощности шуруповёртов

Сначала рассмотрим электрическую составляющую аккумуляторного шуруповёрта. Инструмент представляет собой низковольтный двигатель постоянного тока с редуктором, который получает питание от аккумулятора. Обороты патрона регулируются при помощи планетарной системы редуктора и электронного ШИМ-узла, совмещённого с кнопкой включения. В зависимости от класса и мощности инструмента, он может питаться напряжением 12 В, 14 В или 18 В.

схема шуруповерта
Один из вариантов электрической схемы шуруповёрта 

В качестве батареи питания используется набор никель-кадмиевых или литиевых аккумуляторов. Последние дороже, но с лучшими характеристиками при небольших габаритах. Что касается потребляемого от батареи тока, он зависит от мощности применяемого двигателя и может достигать 7–10 А для простых бытовых моделей и 30–40 А — для профессиональных.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Ток, потребляемый шуруповёртом, конечно, непостоянный и зависит от нагрузки. В момент пуска и при затягивании шурупа он максимален, на холостом ходу и лёгком вворачивании может уменьшаться в разы.

Использование светодиодного драйвера

Для 12-вольтового инструмента такой драйвер — самый простой вариант, хотя и не самый дешёвый. Единственное условие — мощность драйвера должна быть на 10–15 % больше мощности инструмента. В противном случае блок питания выйдет в защиту уже при пуске инструмента, а если запустит его, то не позволит развить достаточную мощность для затягивания шурупа.

Если, к примеру, 12-вольтовый шуруповёрт потребляет ток в 10 А, то мощность блока питания должна быть хотя бы 130 Вт. Для 30-амперного инструмента понадобится уже 400-ваттный блок питания. Найти такой прибор, конечно, не проблема, но стоимость его может превышать стоимость самого шуруповёрта.

Драйвер для светодиодной ленты
Драйвер для светодиодной ленты самый простой, но не самый дешёвый 

Как переделать шуруповёрт под такой блок питания? Если штатная батарея выходит из строя, то мы её просто разбираем, вынимаем аккумуляторы, а к клеммам подачи напряжения на инструмент припаиваем провода, подключенные к выходным зажимам драйвера, обязательно соблюдая полярность. Сам драйвер подключаем к сети через входные клеммы — и переделка окончена. Вставляем «батарею» в шуруповёрт — и пользуемся.

Если аккумулятор исправен, то его, конечно, разрушать не надо. Просто разбираем шуруповёрт и подпаиваем колодку питания к питающим клеммам самого инструмента. Колодку, естественно, выводим наружу, провод питания оснащаем ответной частью разъёма. Соединили разъём — работаем от сети. Отключили БП, установили батарею — и у нас автономный инструмент.

Разъем
Разъём поможет удобно хранить и транспортировать шуруповёрт с сетевым питанием и оперативно отключить БП для штатного режима работы от АКБ

Важно! 10 А — приличный ток, поэтому сечение проводов должно быть достаточно большим, а их длина как можно меньше (в разумных пределах). В противном случае на питающих проводах будет большое падение напряжения, и шуруповёрт не разовьёт нужную мощность.

Переделка электронного трансформатора

Неплохой и достаточно компактный блок питания можно сделать из так называемого электронного трансформатора (ЭТ), предназначенного для питания низковольтных галогенных ламп.

Электронный трансформатор
Электронный трансформатор для питания 12-вольтовых галогенных ламп

Но чтобы использовать трансформатор совместно с шуруповёртом, его (блок) необходимо доработать. Взглянем на классическую схему простейшего ЭТ.

схема трансформатора
Электрическая схема электронного трансформатора

Это простейший импульсный понижающий источник питания, собранный по двухтактной схеме. Выходное напряжение снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора. Схема, приведённая на рисунке, конечно, не единственная. Есть приборы проще, есть сложнее. Есть со стабилизацией выходного напряжения, системой плавного пуска и защитой от короткого замыкания. Но то, что нас интересует, является неизменной частью любого электронного трансформатора. Так, в чем трудность?

Проблема заключается в том, что выходное напряжение подобных БП переменное с частотой десятки килогерц, да ещё и промодулированное частотой 50 Гц. Оно годится для питания ламп накаливания, но не подходит для шуруповёрта. Значит, его нужно выпрямить и сгладить. Для этого используем диод VD1 и два сглаживающих конденсатора — С1 и С2, подключив их по схеме, приведённой ниже.

доработанная схема трансформатора
Схема доработанного электронного трансформатора

Лампа Н1 служит нагрузочной, когда шуруповёрт отключён. Она необходима для старта преобразователя — без нагрузки он просто не запустится. Высоковольтный электролитический конденсатор можно взять из БП для компьютера или любого другого устройства, скажем, из телевизора с импульсным блоком питания. Он находится в корпусе электронного трансформатора. Диод и конденсатор помещают в корпус инструмента, а лампу устанавливают так, чтобы она ещё и рабочее место освещала — убила, как говорится, сразу двух зайцев. Такая лампа будет много удобнее штатной подсветки, которая включается только вместе с инструментом. Вслепую целишься в темноте, потом запускаешь шуруповёрт и смотришь, куда попал.

Диод КД2960 представляет собой быстродействующий выпрямительный диод, рассчитанный на ток 20 А и выдерживающий обратное напряжение 1200 В. Его зарубежный аналог — 20ETS12. Заменить этот диод обычным выпрямительным не получится — у него слишком низкое быстродействие, и на частоте в десятки килогерц он будет больше греться, чем выпрямлять.

Но замена есть. Вполне подходит диод Шоттки, выдерживающий ток 15–20 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Найти такие диоды можно в блоках питания ПК. Там они служат для этих же целей. Диод, конечно, нужно поставить на теплоотвод.

Лампочка миниатюрная. Её можно найти в советских новогодних гирляндах или использовать две на 6,3 В, включённые последовательно. Собираем выпрямитель, размещаем его в корпусе инструмента, выводим через проделанное отверстие провода, подпаиваем одну часть разъёма. Вторую подпаиваем к проводам от трансформатора — и доработка закончена. Поскольку напряжение на выходе электронного трансформатора переменное, полярность подключения проводов от ЭТ к выпрямителю можно не соблюдать.

Как указывалось выше, существуют трансформаторы, обеспечивающие плавный пуск галогенных ламп. Подойдут ли они нам? Вполне. Как только мы подключим ЭТ к сети, он запустится и в течение 1–3 секунд выйдет на рабочий режим — это будет хорошо заметно по плавному разгоранию лампы Н1. После этого инструментом можно пользоваться без проблем.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Важно! Выбирая электронный трансформатор без защиты от перегрузки, необходимо обеспечить запас его мощности в 30–40 %. В противном случае блок либо не будет «тянуть» инструмент, либо (что более вероятно) просто сгорит.

Другие варианты импульсных блоков питания

Какие ещё есть варианты питания 12-вольтового шуруповёрта? Первое, что приходит на ум, — БП от ноутбука. Прелесть решения заключается в том, что, в отличие от предложенных драйверов и электронных трансформаторов, подобные блоки питания могут быть и на 15, и на 19 В. То есть подобрав соответствующий БП, можно питать им инструмент на 14 и 18 В.

К сожалению, такой вариант работать не будет, поскольку блоки питания от ноутбука не смогут обеспечить необходимым током даже самый простой и маломощный шуруповёрт. Максимум, что можно от них получить, — 4–5 А. Десятиамперных БП этого типа просто не существует.

мощный БП
Этот достаточно мощный БП для 19-вольтового ноутбука выдаст ток не более 4,75 А 

Использование универсальных БП

Какие у нас ещё есть варианты? Можно использовать для питания шуруповёрта так называемые универсальные блоки питания. На фото, приведённом ниже, БП выдает сразу несколько напряжений и подходит для питания как 12-вольтового, так и 18-вольтового инструмента мощностью до 120 Ватт.

 универсальный блок питания

Мощный универсальный импульсный блок питания

Но тут опять всё упирается в цену. Стоимость такого БП окажется выше цены на сам инструмент, а вдобавок мы получаем за эти деньги кучу переходников, которые будут валяться без дела.

Самодельный блок питания для шуруповёрта

Если мы имеем знания по электронике, то сможем собрать импульсный блок питания для шуруповёрта своими руками — соответствующих схем много. В качестве примера рассмотрим относительно простую конструкцию.

Схема импульсного блока питания
Схема самодельного импульсного блока питания для шуруповёрта

Как она работает? Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом, собранным на диодах VD1–VD4, сглаживается конденсатором С1 и поступает на мощный двухтактный автогенератор, собранный на полевых транзисторах VT2, VT3 и трансформаторе Т1, обеспечивающим вместе с обмоткой 2 трансформатора Т2 автогенератору положительную обратную связь.

Цепь, собранная на транзисторе VT1, обеспечивает начальный запуск генератора и после этого в процессе не участвует — её блокирует диод VD8. Нагрузкой автогенератора служит понижающий трансформатор Т2. Пониженное напряжение с его обмотки 3 выпрямляется мостом VD7, сглаживается конденсатором С5 и подаётся на инструмент. Ёмкость конденсатора выбрана достаточно большая для обеспечения высокого пускового тока шуруповёрта.

Т1 намотан на ферритовом кольце типоразмера 12х8х3. Все обмотки одинаковы и имеют по 20 витков провода ПЭВ 0.33. Т2 намотан на кольце 40х25х11. Обмотка 1 имеет 100 витков провода ПЭВ 0.54. Обмотка 2 — 9 витков провода ПЭВ 0.33, обмотка 3 — 13 витков провода ПЭВ 0.96. Феррит бывает марки 1000НМ, 2000НМ или 3000НМ. Диодный мост VD4 можно собрать на четырёх быстродействующих диодах, выдерживающих ток 10 А. Транзисторы VT2 и VT3 необходимо установить на радиаторы.

Полезно! Предлагаемый блок питания рассчитан на выходное напряжение 18 В. Если необходимо получить другое напряжение, достаточно изменить количество витков обмотки 3 трансформатора Т2.

Использование БП от компьютера

Ну и закончим разговор об импульсных блоках питания переделкой компьютерного блока питания для работы с шуруповёртом 12 В. Да, он будет великоват, но зато купить такой блок, конечно, БУ можно недорого, а переделка очень проста. Правда, питать он сможет только 12-вольтовый инструмент. При желании, конечно, можно переделать БП компьютера и на 18 В, но переделка достаточно сложна и потребует глубоких знаний в электронике. Перед покупкой БП смотрим, выдаст ли он необходимый нам ток по шине 12 В. (Все выдаваемые им токи указаны прямо на корпусе).

БП
Этот БП в состоянии выдать 11 А по 12-вольтовой шине, 1 и 13 А — по шине 2

Как видим на фото, выдаст и даже с запасом — если соединить шины параллельно, можно получить ток в 24 А. Можно было бы взять устройство и слабее, но что есть, то есть. Вскрываем прибор, вынимаем плату и выпаиваем все провода шлейфов питания, оставив лишь зелёный (включение БП), два чёрных, два жёлтых (шина 1+12 В) и красный (+5 В).

лишние провода
Такой пучок проводов нам просто не нужен, лишние выпаиваем

Полезно! Если мы хотим увеличить мощность, соединив 12-вольтовые шины параллельно, то оставляем и два жёлто-чёрных провода — шина 2 + 12 В.

Блок питания
Блок питания с выпаянными лишними проводами

Соединяем чёрный с чёрным, жёлтый с жёлтым. По два мы оставили для увеличения общего их сечения и меньшего падения напряжения. Теперь зелёный впаиваем на место любого из выпаянных чёрных. Этим мы дадим команду на безусловное включение блока питания при подаче на него сетевого напряжения.

Остался красный. Зачем он нужен? Дело в том, что некоторые БП контролируют наличие нагрузки на шине +5 В. Без нагрузки они просто сразу выходят в защиту. Итак, подключаем наш доработанный источник к сети и измеряем напряжение между чёрными и жёлтыми проводами. Есть 12 В?

Подключаем к этим же проводам автомобильную лампочку. Напряжение пропало? Блоку питания нужна базовая нагрузка. Между чёрными и красным проводами подключаем небольшую нагрузку — ту же 12-вольтовую лампочку от автомобильных габаритов. Если БП не отключается, то нагрузка не нужна, и красный провод можно выпаять. Осталось собрать БП, а к чёрным и жёлтым проводам припаять колодку — к ней будет подключаться инструмент. Чёрный провод будет минусом, жёлтый — плюсом питания.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Важно! Разъём для подключения инструмента необходимо использовать с ключом, исключающим неправильное подключение и переполюсовку. В противном случае мы просто выведем шуруповёрт из строя, подав на электронный регулятор скорости вращения напряжение обратной полярности.
встроенное в БП гнездо
В этой конструкции для подключения шуруповёрта используется встроенное в БП гнездо, служившее ранее для питания монитора

Вот и всё, подключаем шуруповёрт к БП, включаем шнур питания источника в сеть, щёлкаем выключателем (если он есть) и работаем.

выключатель БП
Если такого выключателя нет, то блок питания запустится сразу после подключения к розетке 

Схема трансформаторного блока питания шуруповёрта

Напоследок сделаем своими руками трансформаторный блок питания для шуруповёрта 12, 14 или 18 В. Такой источник, конечно, будет достаточно громоздким, но прелесть конструкции заключается в её простоте. С повторением схемы справится и начинающий радиотехник, имеющий лишь общие знания по электротехнике.

Для этого самодельного блока питания понадобится трансформатор, способный выдать необходимый нам ток при напряжении 12–13 В (для 12-вольтового инструмента), 14–16 В (для 14-вольтового) или 18–20 В для 18-вольтового инструмента. Ещё придётся найти 4 мощных выпрямительных диода и несколько электролитических конденсаторов.

Если у нас шуруповёрт на 12 вольт, потребляющий ток до 10 А (большинство бытовых), то можно взять унифицированный анодно-накальный трансформатор ТАН-138-127/220-50 (ТАН-138 220-50), имеющий 2 обмотки по 6,3 В при токе 10 А. Весит он, правда, более 6 кг.

Обмотка
Напряжение, В
Номинальный ток, А
1–2, 4–5
110
3,9/2,3
2–3, 5–6
7
3,9/2,3
7–8
355
0,285
16–17
355
0,285
9–10
200
0,25
18–19
200
0,25
11–12
25
0,285
20–21
25
0,285
13–14 (15)
5 (6,3)
10
22–23 (24)
5 (6,3)
10
Назначение выводов обмоток
Назначение выводов обмоток унифицированного трансформатора ТАН-138-127/220-50

Ещё один вариант — накальный трансформатор ТН-61-127/220-50 (ТН-61 220-50). Он сможет обеспечить ток 8 А при напряжении 12,6 В (две обмотки) или 18,9 В (3 обмотки). Весит он хоть и поменьше, но тоже немало — 3 кг.

Обмотка
Напряжение, В
Номинальный ток, А
1–1а, 4–4а
3,2
1,66/0,95
1–1б, 4–4б
6,3
1,66/0,95
1–2, 4–5
110
1,66/0.95
1–3, 4–6
127
1,66/0,95
4–8
6,3
6,1
9–10
6,3
8
11–12 (13)
5 (6,3)
8
14–15 (16)
5 (6,3)
8
выводы обмоток трансформатора  ТН-61-127/220-50
Назначение выводов обмоток унифицированного трансформатора ТН-61-127/220-50

Если мы обладаем соответствующими знаниями и навыками, то для изготовления БП можно использовать любой разборный сетевой трансформатор мощностью 200–250 Вт. Разбираем, сматываем все вторичные обмотки, оставив лишь сетевую, и вместо них наматываем одну вторичную на нужные напряжение и ток.

Если в нашем распоряжении есть трансформатор с тороидальным сердечником, то лучше предпочесть его. Перематывать сложнее, но, во-первых, его не нужно разбирать, значит, не будет проблем с гудением после сборки. Во-вторых, габариты такого трансформатора при той же мощности намного меньше.

готовый трансформатор
При желании в магазине можно найти и готовый трансформатор на нужные напряжение и ток

Какие нужны диоды? Подойдут любые выпрямительные, выдерживающие ток 10–20 А и обратное напряжение не ниже 30–40 В. Конденсаторы электролитические на напряжение не ниже 25 В (для 12-вольтового блока питания) и один бумажный неполярный с ёмкостью 1 мкФ на рабочее напряжение не ниже 400 В. Впрочем, без последнего можно обойтись. А теперь взглянем на схему.

Схема трансформаторного блока питания
Схема трансформаторного блока питания для шуруповёрта

Сетевое напряжение поступает на трансформатор Tr1, понижается до необходимой величины, выпрямляется диодным мостом VD1–VD4 и по проводам подаётся на инструмент, в рукоять или отсек, из которого удалены неисправные аккумуляторы, установлены конденсаторы С3–С5. Они являются накопителями энергии и обеспечивают высокий пусковой ток во время включения шуруповёрта.

Конденсатор С1, включённый параллельно сетевой обмотке трансформатора, уменьшает реактивную составляющую индуктивной нагрузки (трансформатора) и несколько увеличивает КПД устройства. Как указывалось выше, без него можно обойтись. Собирая прибор, не забываем установить диоды на радиаторы, электрически не соединённые друг с другом. Если радиатор общий (к примеру, металлический корпус или шасси блока питания), то диоды на него устанавливаем через слюдяные изолирующие прокладки.

Важно! Соединяя блок питания и шуруповёрт, следует строго соблюдать полярность. В противном случае конденсаторы С3–С4 просто взорвутся, а электронный регулятор оборотов инструмента выйдет из строя. Здесь удобно использовать разъёмы с ключами, не допускающими неправильное соединение вилки с розеткой.

Вот мы и выяснили, как запитать аккумуляторный шуруповёрт от сети. Теперь сможем подобрать подходящий для этих целей блок питания или изготовить его самостоятельно.

Читайте далее:
Акумы.ру
Добавить комментарий

  1. Аватар
    varis

    после выхода из строя аккумулятора пытаюсь заставить работать шуруповерт от зарядного устройства, соединил контакты обоих устройств проводами с большим сечением — горит зеленая лампочка, иногда мигает красная, напряжения на шуруповерте нет.Что я делаю неправильно?

    Ответить
    1. Аватар
      Акум Эксперт автор

      От какого зарядного устройства вы пытаетесь его запустить? На чем мигает красная лампа и горит зелёная? Это при нажатой кнопке на шуруповерте? Скорее всего зарядное в защиту уходит и не хватает его мощности. Больше подробностей.

      Ответить
  2. Аватар
    Максим

    Скажите пожалуйста. У меня зарядное устройства от 18в шуруповерта. Все остальное кроме зарядного вышло из строя. Хочу его приспособить к автокомпрессору 12в. На З/У от шуруповерта Х.Х 14,6 в надо убрать 2,6 в. И получится ли. Хватит ли мощей на этом З/У.
    Спасибо.

    Ответить
    1. Аватар
      Акум Эксперт автор

      Можно использовать линейные стабилизаторы типа L7812, но они с радиатором отсилы 1.5 ампера дадут. Какая мощность вашего компрессора? Какая максимальная сила тока на выходе зарядного? Скорее всего нельзя так сделать, потому что компрессор, вероятно, слишком мощная нагрузка для таких приборов

      Ответить
  3. Аватар
    Alexander

    Подскажите пожалуйста по подбору мощности светодиодных драйверов.
    Как рассчитать потребление тока 12-вольтовым шуруповёртом? Перепал старенький Metabo BSZ 12 Impuls 8101278903, аккумулятор Ni-Cd 1.4Ah.
    в наличии есть несколько драйверов, вдруг что то из того что в наличии подойдет.

    Ответить
    1. Аватар
      Акум Эксперт автор

      Если речь о 12 вольтах, то это не драйверы, а блоки питания, драйверами чаще называют источники стабилизированного тока для питания отдельных светодиодов). Мощность двигателя в шуруповёртах бывает разная, доходит до 300 ватт, в пике и под все 400 ватт. Т.е. максимальный ток может доходить до 30-40А. Это в пиковых нагрузках, например, если заклинить двигатель. Сверлить мягкое дерево, вгонять саморезы в сосну — 15-25А хватит. Берите с запасом блок питания! Также можете попробовать использовать БП от компьютера, там часто бывает две линии 12В по 15-17А, их можно соединить параллельно. Шуруповерт должно выдержать.

      Ответить
  4. Аватар
    Андрей

    Не имея необходимого з/у Интересует вопрос можно ли заряжать акк 12в шуруповерта : 1. зар устройством от автомобиля ? 2. напрямую от акк 12в автомобиля? 3. з/у от компьютера? 4.от аналогичного акк 14,4в?

    Ответить
    1. Аватар
      Акум Эксперт автор
      • Можно, выставьте низкий ток, ориентируясь на ёмкость вашего АКБ, и по времени посчитайте сколько его нужно заряжать.
      • От аналогичного аккумулятора заряжать можно, только полностью он не зарядится, аккумулятор с большим зарядом будет отдавать энергию разряженному аккумулятору до тех пор пока напряжение на их клеммах не уровняется.
      • Что значит ЗУ от компьютера? Наверное от ноутбка? Сколько вольт на выходе? Если от ноутбука то около 19 вольт обычно (бывает и другое), регулировать вы его не можете, поэтому либо аккумулятор повредится от большого тока, либо зарядное. Но зарядное вряд ли, оно скорее уйдет в защиту.
      • От аналогичного аккумулятора всё также как и во втором вашем вопросе.
      Ответить
Adblock
detector