Ток, необходимые для зарядки аккумуляторов, должен ограничиваться резистором, рассчитанным на мощность не менее 10 Вт. Мы настоятельно не рекомендуем заниматься подбором сопротивления без должного опыта, несмотря на множество советов, которые можно найти в интернете.
Какое зарядное устройство выбрать для аккумуляторов
В данной статье мы рассмотрим, как сделать правильный выбор зарядного устройства (ЗУ) для аккумуляторов, используемых в электроинструментах. Аккумуляторные инструменты представляют собой особый класс техники, обладающей своими достоинствами и недостатками, что определяется использованием аккумуляторов. Следует отметить, что многие аккумуляторные электроинструменты продаются без аккумуляторов и зарядных устройств, которые необходимо приобретать отдельно. Однако, когда человек впервые сталкивается с необходимостью выбора ЗУ, он может удивиться разнообразию этих устройств. Это касается не только технических характеристик, но и ценового диапазона, который может колебаться от нескольких сотен до десятков тысяч рублей и выше. Напоминаем, что если вы используете электроинструмент лишь время от времени, вам не обязательно приобретать дорогое зарядное устройство. Такие устройства обычно нужны профессионалам, которым важно быстро заряжать несколько аккумуляторов.
Стоит немного остановиться на устройстве зарядного устройства, так как его конструкции более сложны, чем простой кабель, подключенный к розетке. Необходимо отметить, что аккумуляторы не заряжаются напрямую от розетки, поэтому в конструкцию зарядного устройства входит понижающий трансформатор, который отвечает за снижение напряжения. В таких устройствах также имеются предохранители, защищающие как зарядное устройство, так и аккумулятор от повышенного напряжения. В некоторых случаях используется микроконтроллер, который измеряет силу тока, а в других — просто ограничение времени зарядки с помощью таймера. Первый вариант, конечно, намного предпочтительнее, так как разные аккумуляторы нуждаются в разном времени зарядки. Главная задача зарядного устройства заключается в прекращении подачи энергии после полной зарядки аккумулятора. Некоторые виды аккумуляторов под воздействием чрезмерного заряда могут даже взорваться, поэтому микроконтроллеры часто используются в зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов, поскольку они наиболее чувствительны к перезарядке.
Кроме того, зарядные устройства можно классифицировать на аналоговые и цифровые. Первые обычно представляют собой простые устройства с, максимум, одним индикатором в виде лампочки. Цифровые устройства имеют дисплеи, на которые выводится информация, и часто предлагают больше возможностей для настройки. Существует также множество других классификаций зарядных устройств, но мы обсудим это позже. Важно отметить, что некоторые зарядные устройства предназначены для работы только с определенными типами аккумуляторов, в то время как универсальные подходят для большинства из них. И речь не только о совместимости с самими аккумуляторами — производители сейчас придерживаются общепринятых стандартов и не изобретают ничего своего. Также важно учитывать регулирование силы тока и другие параметры, влияющие на процесс зарядки.
Какие есть виды зарядных устройств
Перед тем как перейти к конкретным характеристикам, давайте коротко обсудим распространенные виды зарядных устройств. Между ними существуют значительные отличия, поэтому это стоит обсудить более подробно.
Первый тип — зарядное устройство с внешним блоком питания. В этом случае аккумулятор необходимо извлечь из электроинструмента и установить в зарядное устройство. Основным преимуществом является то, что, если у вас есть несколько аккумуляторов, вы можете продолжать работать, пока один заряжается, другой используется в инструменте. Эти зарядные устройства бывают разными, и дешевые модели имеют низкую скорость зарядки, которая может быть заметно ниже времени, за которое аккумулятор разрядится в процессе работы. Но также имеются и более мощные модели с высокой скоростью зарядки, которые могут одновременно заряжать несколько аккумуляторов, что является довольно удобным.
Второй тип — зарядное устройство со встроенным блоком питания. В этом случае зарядное устройство размещается непосредственно в электроинструменте, и для зарядки его необходимо просто подключить в розетку. Иногда кабель нельзя отсоединить, его следует убрать в специальный отсек. Замена аккумулятора возможна. Этот тип стыка встречается чаще в бытовых инструментах, которые не требуют интенсивного использования. Главным минусом является то, что недоступно использование инструмента во время зарядки. Данный тип постепенно теряет популярность, но все же остается на рынке.
Третий тип — импульсные зарядные устройства. Эти устройства считаются самыми современными и, как правило, имеют и самую высокую цену. Обычно это универсальные зарядные устройства, которые могут работать с различными типами аккумуляторов. Они обычно обеспечивают высокую силу тока, что позволяет быстро зарядить батарею, а также имеют системы защиты как для самого зарядного устройства, так и для аккумулятора. Импульсные зарядные устройства способны автоматически подстраиваться под разные типы аккумуляторов и емкости. Во время зарядки они могут изменять режим, что помогает продлить срок службы аккумулятора. Этот принцип можно сравнить с быстрой зарядкой смартфонов, когда зарядка идет быстро до 80%, а затем переключается на обычный режим для завершения цикла. Именно импульсные зарядные устройства чаще всего имеют цифровые дисплеи и другие дополнительные функции. Если вы используете электроинструмент профессионально, стоит обратить внимание именно на этот тип. Хотя такие зарядные устройства дороже, их возможности значительно превосходят предыдущие виды.
Что это такое?
Зарядное устройство для аккумулятора шуруповерта – это устройство, которое позволяет восполнить потери энергии батареи, которые возникают в процессе эксплуатации инструмента. Благодаря возможности многократного использования, сама батарея может иметь сравнительно небольшие размеры и емкость, лишь бы количество циклов перезарядки было высоким, а зарядное устройство обеспечивало высокую скорость восстановления первоначального заряда.
Все зарядные устройства можно разделить на два основных класса: встроенные и выносные. В случае встроенного зарядного устройства нет необходимости извлекать батарею — кабель с электрической вилкой просто подключается к корпусу инструмента (иногда он даже постоянно прикреплен к нему), что делает использование довольно удобным. Выносные зарядные устройства представляют собой отдельные устройства, которые требуют извлечения батареи из корпуса шуруповерта и установки ее в специальную зарядную крепеж, которая затем подключается к сети. У каждого решения есть свои преимущества и недостатки, но мы подробнее обсудим их позже.
Хотя описанная выше классификация не влияет на основные принципы работы устройства, соответствие типа зарядного устройства типу аккумулятора является критически важным. Причина этого заключается в том, что аккумуляторы для электроинструментов, даже в настоящее время, выпускаются в разных типах, каждый из которых имеет свои особенности эксплуатации. Если зарядное устройство не соответствует необходимым параметрам, аккумулятор может выйти из строя за короткий период времени. Чтобы понять, какими критериями должно обладать зарядное устройство, рассмотрим основные типы аккумуляторов.
- Никель-кадмиевые аккумуляторы уже довольно редко встречаются в продаже — их популярность снизилась из-за множества факторов, среди которых можно выделить их токсичность, стремящийся к повышению саморазряд, тяжелый вес при относительно небольшой мощности, а также эффект памяти. Этот эффект означает, что батарею необходимо сначала полностью разрядить, а затем полностью зарядить. Если не обращаться с ней должным образом, её емкость, и без того невысокая, будет снижаться с каждым циклом. Вполне возможно, что главным преимуществом этих аккумуляторов является их возможность эффективно функционировать при низких температурах. Они также способны выдерживать сильные нагрузки, поэтому зарядные устройства для них часто изготавливают с возможностью максимально быстрой зарядки — это особенно полезно, особенно, учитывая, что их нужно заряжать от 0 до 100%.
- Никель-металл-гидридные аккумуляторы являются улучшенной версией никель-кадмиевых. Их недостатки аналогичны ранее упомянутым, но выражены в меньшей степени. Также у металлогидридных аккумуляторов отсутствуют токсичные вещества. Преимущества данных аккумуляторов очень схожи с достоинствами их предшественников, поэтому они используют их гораздо чаще. Зарядные устройства для этих типов аккумуляторов имеют схожий принцип работы. Однако не следует забывать, что основной отрицательный аспект металл-гидридных аккумуляторов заключается в их более высокой стоимости.
- Литий-ионные аккумуляторы стали наиболее современными и технически совершенными. Они избавлены от большинства недостатков, присущих вышеупомянутым типам, например, они весят немного в сравнении с тем, сколько они предлагают энергии, а также имеют очень незначительный саморазряд — несколько процентов в месяц. Эти батареи абсолютно не имеют эффекта памяти. Ранее их критиковали за быстрое разряжение в мороз, но эта проблема постепенно решается с современными технологиями. Тем не менее, у них есть недостатки — высока вероятность перегрева, что может привести к взрывам при избыточной подаче заряда, поэтому зарядное устройство для этих батарей обязательно должно быть оснащено микроконтроллером.
Принцип работы
Зарядное устройство не должно восприниматься как простой кабель, который позволяет подвозить аккумулятор к электрической сети – этот прибор значительно сложнее. Конкретная конструкция зарядного устройства может варьироваться в зависимости от его функционала, однако общие методы достижения заряда аналогичны. Поскольку нельзя зарядить аккумулятор шуруповерта от сети 220 V напрямую, неотъемлемой частью любого зарядного устройства является понижающий трансформатор, который снижает напряжение до необходимого уровня. Этот элемент сам по себе, как правило, не достигает нужного значения — регулировка тока происходит через диодные мосты и микросхемы.
Чтобы предотвратить перегрев всех внутренних компонентов устройства, включая аккумулятор, в начале схемы устанавливается предохранитель. Ограничение заряда обычно достигается одним из двух способов: либо с помощью микроконтроллера, который измеряет силу тока в аккумуляторе, либо с помощью таймера, который ограничивает время зарядки. Первый метод предпочтителен для литий-ионных батарей, так как их можно заряжать в любое время. Однако, при этом важно следить за тем, чтобы зарядка не превышала допустимый уровень, чтобы избежать перегрева и возможного взрыва. Таймер в основном полезен для никелевых аккумуляторов, так как они, как правило, не боятся длительной зарядки, но они должны быть полностью разряжены перед началом процесса заряда, что делает время зарядки относительно постоянным.
Для повышения удобства эксплуатации некоторые дорогие модели зарядных устройств оснащаются индикаторами, которые обычно представляют собой обычные светодиоды. Обычно они выполняют разные функции: один может указывать на наличие питания, другой показывает, что ток поступает к аккумулятору и не теряется в микросхемах, а третий может даже отображать уровень зарядки, загораясь на определенной длине линии, в которой они расположены.
Самодельные приборы для заряда
Самостоятельно создать зарядку для шуруповерта на 12 вольт не сложно, следуя аналогии с конструкцией ЗУ Интерскол. В этом вам может помочь термореле, размыкающее контакт при достижении определенной температуры.
В предложенной схеме R1 и VD2 выступают в качестве датчика прохождения тока в зарядной цепи, а R1 служит для защиты диода VD2. При подаче напряжения транзистор VT1 начинает открываться, через него проходит ток, и светодиод LH1 начинает светиться. Напряжение падает на круге R1 и D1 и прикладывается к аккумулятору. Ток заряда проходит через термореле. Как только температура аккумулятора, к которому подключено реле, переваливает за допустимый предел, реле срабатывает, что приводит к переключению контактов, и ток заряда начинает течь через резистор R4. Светодиод LH2 загорается, сигнализируя об окончании зарядки.
Схема на двух транзисторах
Следующее простое устройство можно реализовать с использованием доступных компонентов. Эта схема работает на двух транзисторах КТ829 и КТ361.
Величину тока заряда регулирует транзистор КТ361, к коллектору которого подключен светодиод. Этот же транзистор управляет состоянием составного элемента КТ829. Как только ёмкость батареи возрастает, ток заряда уменьшается, и светодиод плавно гаснет. Сопротивление R1 задаёт максимальный ток зарядки.
Момент полного заряда батареи определяется уровнем необходимого напряжения. Данное значение можно установить при помощи переменного резистора на 10 кОм. Чтобы проверить величину, необходимо подключить вольтметр к клеммам подключения батареи, не подсоединяя сам акумулятор. В качестве источника постоянного напряжения можно использовать любой выпрямительный блок, созданный на ток не менее одного ампера.
Использование специализированной микросхемы
Производители шуруповёртов стремятся снизить цены на свою продукцию, что зачастую достигается упрощением конструкции ЗУ. Такие действия, в свою очередь, могут привести к быстрому выходу из строя самой батареи. Однако, используя универсальную микросхему, специально разработанную для зарядных устройств компании MAXIM MAX713, можно добиться хороших показателей процесса зарядки. Вот схема зарядного устройства для шуруповёрта на 18 вольт:
Микросхема MAX713 позволяет заряжать никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы в режиме быстрого заряда, током до 4 C. Она в состоянии отслеживать параметры батареи и при обнаружении необходимости снижения тока автоматически подстраивает свои параметры. По окончании зарядки схема, основанная на этой микросхеме, практически не потребляет энергии от аккумулятора и может завершать свою работу как по времени, так и при срабатывании термодатчика.
Индикатор HL1 используется для уведомления о наличии питания, а индикатор HL2 показывает, что осуществляется быстрая зарядка. Настройка схемы осуществляется следующим образом: для начала выбирается зарядный ток, обычно он равен 0,5 C, где C — это емкость аккумулятора в ампер-часах. Выход PGM1 соединяется с плюсом источника питания (+U). Мощность выходного транзистора рассчитывается по формуле P=(Uвх — Uбат)*Iзар, где:
Зарядка шуруповёрта без зарядного устройства
Восстановление батареи без заводского зарядного устройства не является сложной задачей, но многие не знают, как это сделать. Зарядить аккумулятор шуруповерта без зарядного устройства возможно, используя любой блок питания с постоянным напряжением, величина которого должна быть равна или немного выше значения напряжения заряжаемого аккумулятора. Например, для 12 В батареи можно использовать автомобильный выпрямитель. С помощью клеммных зажимов и проводов соедините их, соблюдая полярность, на примерно тридцать минут, следя за температурой батареи.
Кроме того, можно доработать устройство питания с большим напряжением, применив простой интегральный стабилизатор. Микросхема LM317 позволяет управлять входным сигналом до 40 вольт. Потребуется два стабилизатора: один будет включён по схеме стабилизации напряжения, а второй — по схеме стабилизации тока. Возможность использования такой схемы также уместна при модификации зарядного устройства, не имеющего контроля за процессом зарядки.
Работа схемы довольно проста. Во время её функционирования возникает падение напряжения на резисторе R1, что достаточно, чтобы зажглась лампа светодиода. С увеличением времени зарядки ток в цепи будет постепенно падать. В итоге напряжение на стабилизаторе станет настолько малым, что светодиод пог熪кнет. Резистор Rx задаёт максимальный ток. Его мощность должна быть по крайней мере 0,25 ватт. Используя такую схему, аккумулятор не будет перегреваться, так как устройство автоматически отключится при полном заряде батареи.
Существует множество ненастоящих советов о том, что зарядить аккумулятор можно, используя диодный мост и лампу накаливания на 100 Вт. Так делать категорически не рекомендуется, так как отсутствует гальваническая развязка, что может привести к смертельному поражению электрическим током и большой вероятности взрыва батареи.
Изначально опубликовано 2018-04-06 09:06:40.
Возможные неполадки зарядного устройства.
С течением времени из-за износа и воздействия влаги кнопка SK1 «Пуск» может начать плохо срабатывать или вообще отказывать. Очевидно, что при неисправности этой кнопки, мы не сможем подать питание на микросхему U1 и инициировать работу таймера.
Также возможно, что стабилитрон VD6 (1N4742A) и микросхема U1 (HCF4060BE) выйдут из строя. В результате, нажатие кнопки включения зарядки не даст никаких результатов, а индикация полностью отсутствует.
В моей практике был случай, когда стабилитрон вышел из строя, и мультиметр показал, что он «звонился» как обычный провод. После его замены зарядное устройство стало работать как новенькое. Для замены можно использовать любой стабилитрон с напряжением стабилизации 12 В и мощностью 1 Ватт. Убедиться в неисправности стабилитрона можно так же, как и при проверке обычного диода. О методах проверки диодов мы уже рассказывали.
После завершения ремонта необходимо проверить работоспособность устройства. Нажимая кнопку, запускаем зарядный процесс. Приблизительно через час зарядное устройство должно отключиться (индикатор «**Сеть**» (зелёный) должен загореться). Извлекаем аккумулятор и производим контрольный замер напряжения на его клеммах. Если аккумулятор правильно заряжен, то его уровень будет соответствовать нормам.
Если же все элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрений, а зарядка не включается, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A), установленный в аккумуляторном блоке.
Схема является довольно простой, и ее диагностика не должна вызвать трудностей даже у начинающих радиолюбителей.
Как заряжать шуруповёрт: правила и особенности
Для того чтобы правильно зарядить аккумулятор шуруповёрта, достаточно следовать инструкциям из руководства пользователя. Однако иногда возникают ситуации, когда можно отступать от оригинального зарядного устройства или очевидных решений. Для таких случаев мы составили список общих рекомендаций. Они помогут вам решить большинство проблем с аккумуляторными электроинструментами.
1. Предпочтение родному заряднику
Для регулярного повседневного использования нет ничего лучше оригинального комплектного монтажного устройства. Обычно производитель родного зарядного устройства заботится обо всех нюансах заряда и безопасности, включая правильный температурный контроль. Обычно поставщики аналогов (особенно недорогие из Aliexpress и других китайских торговых площадок) снижают свои себестоимости за счет экономии на схемах, что может негативно сказаться на долговечности и безопасности.
2. Если аналог зарядника, то хороший и совместимый
Если у вас отсутствует родное зарядное устройство, выбирайте совместимый адаптер переменного тока с подходящим режимом зарядки (NiCd/NiMH или Li-ion CC/CV), следуя характеристикам, указанным на этикетке батареи. Не стоит экономить на зарядном устройстве, так как оно напрямую влияет на безопасность (особенно если вы планируете длительное время его использовать).
3. Индикация заряда должна присутствовать
Определить, что аккумулятор шуруповерта заряжен, можно только по индикации заряда на самом инструменте или зарядном устройстве.
4. Необходимо понимать принцип индикации
В литий-ионных аккумуляторах индикатор работает по уровню напряжения (это можно измерить на контактах), но бывают исключения в случае дорогих моделей (например, кулоновский метод). Прерывать зарядные операции можно в любой момент и возобновлять с любого уровня заряда.
В никель-кадмиевых аккумуляторах индикация более сложная — полный заряд определяется по температуре (для недорогих устройств это значение 50°C, в более дорогих моделях — по динамике температуры на 1°C за минуту) и по характеристикам напряжения (напряжение падает на 5мВ, когда батарея полностью заряжена).
5. Зарядные устройства могут быть несовместимыми
Запрещается использовать зарядное устройство другого типа, так как это может привести к повреждению батареи или даже к возникновению пожара.
6. Альтернативный заряд позволяет только на временной основе
В экстренной ситуации, для одноразовой подзарядки, если родное или другое зарядное устройство недоступно, допускается использование альтернативного универсального или автомобильного зарядного устройства.
7. Методология зарядки отличается в зависимости от типа аккумулятора
Необходимый ток для зарядки аккумулятора шуруповерта определяется в зависимости от типа химического состава (NiCd, NiMH или Li-ion/Li-Pol) и режима зарядки, в соответствии с техническими характеристиками аккумулятора (например, никель-кадмиевый аккумулятор ёмкостью 1200 мА·ч заряжается током 250 мА примерно за 6-7 часов).
8. Зарядные устройства для Li-ion, NiMH и NiCD несовместимы
- • Нельзя заряжать литий-ионные аккумуляторы с использованием зарядного устройства для никелевых аккумуляторов;
- • и наоборот (Li-ion-адаптером нельзя заряжать NiCD/NiMH аккумуляторы);
- • не заряжайте зарядником NiCD никель-металл-гидридные аккумуляторы, иначе они могут перегреться;
- • зарядное устройство для NiMH может использоваться для зарядки NiCD аккумуляторов в том числе.
9. Температура сильно влияет на аккумулятор
Заряжайте аккумуляторы при комнатной температуре. Очевидный перегрев аккумулятора (когда корпус нагревается при прикосновении) во время зарядки свидетельствует о неисправностях в аккумуляторе или зарядном устройстве. Некоторые зарядные устройства для NiCD имеют предел защиты при 60°C — это критическая температура. Износ начинается при температурах выше 45°C.
10. Перегрев недопустим
Как правило, защиту от перегрева обеспечивает термодатчик. Он также служит третьим контактом на аккумуляторе шуруповерта. Если аккумулятор при зарядке сильно греется (выше 50°C), его необходимо снять с зарядки, чтобы дать ему остыть.
Частые вопросы и ответы о зарядке аккумуляторов для шуруповертов
Мы собрали часто задаваемые вопросы, которые вы присылали нам относительно шуруповёртов и другого аккумуляторного электроинструмента.
В: Сколько заряжать шуруповёрт?
Обычно оригинальные и совместимые стандартные зарядные устройства требуют около трех часов для полной зарядки. Тем не менее, длительность зарядки зависит от ёмкости аккумулятора.
Например, мощные гайковёрты с большими аккумуляторами могут заряжаться до 7 часов. В профессиональных шуруповёртах обычно применяются импульсные зарядники, благодаря которым полная зарядка одной батареи занимает всего час-полтора.
В: Можно ли хранить разряженные аккумуляторы шуруповёрта?
Не рекомендуется это делать. Перед длительным хранением нужно заряжать аккумуляторы до уровня не более 50% для Li-ion/Li-Pol, не менее 50% для NiMH и не более 20% для NiCd. Поддерживайте этот уровень во время хранения, проверяя его раз в 1-3 месяца.
- • NiMH: иногда возможно восстановление после 3-5 лет хранения (не смотря на распространённые мифы в интернете об этом типе батарей, источник BatteryUniversity);
- • NiCd: из-за саморазряда они могут опуститься до критического уровня и храниться дольше 5 лет, при этом дозаправка будет востребована, если напряжение падает ниже 1 В на элемент;
- • Li-ion: нельзя хранить разряженными ни при каких обстоятельствах (даже в холодильнике) — опасно образуются короткие замыкания медных шунтов при понижении напряжения до 2 В на элемент (у них тоже есть саморазряд, просто он незначительный по сравнению с другими типами).
В: Как правильно хранить литий-ионные аккумуляторы шуруповёрта?
- 1. Зарядите их до 40%;
- 2. Положите в место с температурой не выше +20°C и не ниже 0°C;
- 3. Храните при относительной влажности не более 50% (желательно, чтобы она не колебалась) и без резких перепадов температур (следует избегать попадания прямых солнечных лучей или расположения неподалеку от обогревателей).
Замораживание аккумуляторов недопустимо (это может изменить их молекулярную структуру). Хранение в холодильнике сопровождается колебаниями относительной влажности от 40% до 90%, что создает условия для окисления материалов электродов.
В: Что делать, если я пропустил зарядку шуруповёрта и хранил его разряженным?
Ситуация, когда вы недостаточно заряжали аккумуляторы шуруповёрта, оставляя их в ящике на 1-3 месяца или дольше, довольно распространена. В итоге они разряжаются до критических уровней — инструмент не включается.
Вероятнее всего, вам будет необходимо купить новый аккумулятор.
Даже если удастся реанимировать старые ячейки, их емкость уже сократится до 70% и ниже. Эта емкость считается критической для замены (например, у известных брендов такой порог может быть установлен выше 80%).
В: Если аккумулятор шуруповёрта не заряжается — можно ли это исправить?
- • Проверьте напряжение на клеммах аккумулятора (для Li-ion оно должно быть выше 3 В/элемент, для NiMH/NiCd — выше 1 В/элемент);
- • Если напряжение низкое, попытайтесь зарядить аккумулятор на протяжении нескольких часов, даже если он не показывает признаков жизни (это поможет «толкнуть» его с низкого напряжения);
- • Если напряжение нормальное, проверьте клеммы на отсутствие загрязнений (грязи, масел) — очистите и обезжирьте их;
- • Иногда клеммы могут застрять в корпусе аккумулятора или надломиться — попытайтесь вернуть их на место или пропаять;
- • Замените зарядное устройство (возможно, оно неисправно);
- • Плата защиты иногда считает циклы (чаще это у оригинальных Li-ion батарей от дорогих брендов), после чего прекращает заряжаться и требует замены или перепрошивки контроллера;
- • В некоторых случаях может выйти из строя один из элементов — замените его и отбалансируйте заряд.
