Ремонт зарядных устройств для аккумуляторов шуруповерта

Ремонт зарядного устройства шуруповерта

Электродрель порой незаменима. Она сверлит, крутит, шлифует и перемешивает. Однако при отсутствии розетки этот инструмент бесполезен. Теперь же получили широкое распространение беспроводные дрели, работающие от аккумулятора. Поэтому стал актуален ремонт зарядного устройства для шуруповерта. Сломавшись, оно перестает заряжать батарею либо портит ее, подавая ток несоответствующего напряжения и силы.

Конструкция и вероятные дефекты

Зарядное устройство (ЗУ) состоит из нескольких ключевых элементов. Каждый из них может выйти из строя, что приведет к поломке всей конструкции. Детали эти достаточно просты, найти им замену несложно – в магазине, аналогичном приборе или блоке питания. Однако нужно уточнить, что речь идет об аналоговом трансформаторном устройстве, а не об импульсном. Последние обычно надежнее, но практически неремонтопригодны при отсутствии нужных знаний. Хотя провода, предохранители или тумблеры легко заменимы и в них.

компоненты электропроводки,
предохранитель,
тумблер,
понижающий трансформатор,
выпрямительный блок,
фильтрующий конденсатор,
выходные контакты,
элементы управления (микросхема, стабилитрон, реле).

разрыв, перегорание или замыкание кабеля питания;
перегорание предохранителя;
окисление либо обгорание контактов тумблера;
замыкание трансформатора;
пробой либо обрыв выпрямительных диодов;
испарение электролита, пробой изоляции или обрыв конденсатора;
обрыв, окисление либо обгорание контактов устройства на выходе;
выход из строя элемента блока автоматического управления.

Подготовка и поиск неисправности

Перед разборкой зарядного устройства для шуруповерта, следует проверить его работоспособность мультиметром, замеряющим как напряжение, так и силу тока. Современные модели измеряют еще и сопротивление элементов цепи, а некоторые – емкость конденсаторов. Стоимость их порядка 500 р., продаются во многих магазинах. Присутствие тестера в хозяйстве человека с руками будет нелишним.

Для поиска повреждений и последующего ремонта понадобятся:

мультиметр,
двусторонняя отвертка,
плоскогубцы,
паяльник,
флюс и припой,
детали на замену.

Тест напряжения проводится просто – мультиметр включают на измерение напряжения в соответствующем диапазоне постоянного тока. В данном случае – до 20 или 50В, в зависимости от модели тестера и АКБ. А определяют контакты, которые нужно «щупать», по надписям на корпусе либо методом проб и ошибок. Следует учитывать, что показания прибора должны превышать номинальные значения, указанные на батарее, процентов на 10 – 15. И уж точно не должны быть ниже их. Если же они не дотягивают даже до номинальных цифр, скорее всего, «умер» какой-то диод либо конденсатор.

Разборка корпуса ЗУ, поиск дефекта и ремонт

Перед разборкой прибора его выключают из розетки и достают АКБ, если она вставлена. Винты выкручиваются крестовой либо плоской отверткой без каких-либо трудностей. Однако разъединять детали корпуса нужно так, чтобы не повредить провода, идущие на тумблер, выходные контакты и светодиод. После этого приступают к поиску повреждений в зарядном устройстве для шуруповерта и его ремонту.

Осмотр «внутренностей» часто ускоряет и упрощает ремонт. Почерневшие элементы заметны, однако могут вызвать выход из строя других деталей. Хотя сгоревший предохранитель или оборвавшийся провод – явные причины поломки зарядника. Менять детали желательно на аналогичные, в том числе и провода.
Для проверки целостности проводов их «прозванивают» мультиметром, включенным в режим измерения сопротивления. Первый щуп подключают к одному концу провода, второй – к другому. Если провод перегорел или оборвался, то показания на дисплее будут стремиться к бесконечности. Таким методом тестируют не только провода, но и тумблер. Ремонт выключателя заключается в его замене либо зачистке контактов, если он разборный.
Тестирование трансформатора проще всего произвести, включив прибор в розетку, хоть это и опасно. Не касаясь оголенных контактов, следует замерить напряжение на выводах вторичной обмотки. Мультиметр при этом должен находиться в режиме замера напряжения переменного тока. Если показания тестера меньше номинальных значений устройства либо равны нулю, понижающий трансформатор подлежит замене. Перематывать обмотку нецелесообразно и трудновыполнимо.
В случае, когда напряжение идет до выпрямительного блока, а затем исчезает либо становится меньше нужного, проблема в нем. Если этот участок заключен в литом корпусе, его заменяют аналогичной деталью, так как отремонтировать его невозможно. Отдельно стоящие диоды прозванивают, как провода. Причем полярность подключения щупов следует менять, делая замеры в обоих вариантах. В одном случае сопротивление должно быть минимальным, во втором – стремящимся к бесконечности. Иначе этот компонент схемы подлежит замене.
Вздувшиеся конденсаторы обычно видны невооруженным взглядом. Однако без причины они вздуваются крайне редко. Проверяют их работоспособность, отпаяв одну из ножек и не путая полярность. Минус часто указан на корпусе конденсатора «птичкой». Замену производят аккуратно, не допуская перегрева детали паяльником.
Дефект выходных контактов также определяется визуально, а устраняется путем зачистки мелкой наждачной бумагой.

В случае, когда подтверждена работоспособность всех элементов, но заряд не идет, проблема заключена в блоке автоматического управления. Его элементы заменяют, начиная со стабилитрона, который проверяется так же, как диод. Микросхему без специальных знаний не проверить, но можно заменить.

Обратите внимание: часто цена потраченного времени, нервов и запасных частей превышает стоимость ремонтируемого прибора. А если устройство не на гарантии, проблема не в предохранителе, следует задуматься о ремонте в мастерской либо замене аппарата.

Изготовление устройства зарядного для шуруповёрта своими руками

При использовании шуруповёрта пользователи часто сталкиваются с повреждением зарядного устройства (ЗУ). В первую очередь это связано с нестабильностью параметров электрической сети, к которой подключается устройство заряда, а во вторую — с выходом из строя аккумуляторной батареи. Решается эта проблема двумя способами: покупкой нового зарядного устройства для шуруповёрта или его самостоятельным ремонтом.

Виды зарядных устройств

Популярность шуруповёрта вызвана тем, что он упрощает процесс закручивания или выкручивания различного крепёжного элемента. Характеризуясь мобильностью и небольшими размерами, он незаменим при сборке мебельных конструкций, разборке техники, кровельных и других строительных работах. Своей мобильностью инструмент обязан входящим в его конструкцию аккумуляторным батареям.

Достоинство применения аккумуляторов в возможности их неоднократного использования. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройству, периодически сами нуждаются в подзарядке. Для восстановления величины их ёмкости и служат зарядные устройства.

Зарядка аккумулятора шуруповёрта происходит двумя способами: встроенным или внешним зарядным прибором. Встроенное ЗУ позволяет заряжать батарею, не извлекая её из шуруповёрта. Схема восстановления ёмкости расположена непосредственно вместе с аккумулятором. В то время как выносное подразумевает их извлечение и установку в отдельное приспособление для заряда. Различают ЗУ по типу восстанавливаемых батарей. Применяемые аккумуляторы бывают:

никель-кадмиевые (NiCd);
никель-металл-гидридные (NiMH);
литий-ионные (LiIon).

Читать еще: Как проверить литий ионный аккумулятор на емкость

Конечная стоимость шуруповёрта не в последнюю очередь зависит от типа используемых батарей и возможностей зарядного устройства. ЗУ выпускаются на 12 вольт, 14,4 вольта и 18 вольт. Кроме этого, ЗУ разделяются по возможностям и могут иметь:

индикацию;
быструю зарядку;
разный тип защиты.

Наиболее используемые ЗУ используют в работе медленный заряд, обусловленный малым током. Они не содержат в своей конструкции индикацию работы и не отключаются автоматически. Это более справедливо к встроенным приборам восстановления ёмкости. ЗУ, построенные на импульсных схемах, обеспечивают возможность ускоренного заряда. Они автоматически отключаются по достижению требуемой величины напряжения или в случае возникновения аварийной ситуации.

Типы применяемых батарей

Никель-кадмиевые аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Такие батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой и спокойно переносят работы при минусовой температуре. К недостаткам относят: эффект памяти, токсичность, большую скорость саморазряда. Поэтому перед тем, как заряжать такого типа аккумулятор, его необходимо полностью разрядить. Батарея имеет высокую степень саморазряда и быстро разряжается, даже если её не используют. В настоящее время практически не выпускаются из-за своей токсичности. Из всех типов обладают наименьшей ёмкостью.

Никель-металл-гидридные по всем параметрам превосходят NiCd. У них меньше величина саморазряда, меньше выражен эффект памяти. При одинаковых размерах они имеют большую ёмкость. В их составе нет токсичного материала, кадмия. В ценовой категории этот тип занимает среднее положение, поэтому наиболее распространённый тип ёмкостных элементов в шуруповёрте именно он.

Литий-ионные характеризуются высокой ёмкостью и низким значением саморазряда. Эти аккумуляторы плохо переносят перегрев и глубокий разряд. В первом случае они способны взорваться, а во втором уже не смогут восстановить свою ёмкость. Они также способны работать при отрицательных температурах и не имеют эффекта памяти. Использование ЗУ с микроконтроллером позволило защитить батарею от перезаряда, тем самым сделав этот тип наиболее привлекателен к применению. По цене они дороже, чем первые два типа.

Кроме этого, основной характеристикой аккумуляторных батарей, является их ёмкость. Чем выше этот показатель — тем дольше работает шуруповёрт. Единица измерения ёмкости — миллиампер в час (мА/ч). Конструкция батареи заключается в последовательном соединении элементов питания и помещение их в общий корпус. Для Li-Ion напряжение на одном элементе составляет 3,3 вольта, для NiCd и NiMH — 1,2 вольта.

Принцип работы ЗУ

При выходе из строя ЗУ есть смысл сначала попробовать его восстановить. Для проведения ремонта желательно иметь схему прибора заряда и мультиметр. Схемотехника многих приборов заряда построена на микросхеме HCF4060BE. Её схема включения формирует выдержку интервала времени заряда. Она включает в себя цепь кварцевого генератора и 14-разрядный двоичный счётчик, благодаря чему на ней легко реализовывается таймер.

Принцип работы схемы зарядника проще разобрать на реальном примере. Вот как выглядит она в шуруповёрте Интерскол:

Такая схема предназначена для заряда 14,4-вольтовых аккумуляторов. Она имеет светодиодную индикацию, показывающую подключение в сеть, горит светодиод LED2, и процесс заряда, горит LED1. В качестве счётчика используется микросхема U1 HCF4060BE или её аналоги: TC4060, CD4060. Выпрямитель собран на силовых диодах VD1-VD4 типа 1N5408. Транзистор PNP типа Q1 работает в ключевом режиме, к его выводам подключены управляющие контакты реле S3-12A. Работой ключа управляет контроллер U1.

При включении ЗУ переменное напряжение сети 220 вольт через предохранитель поступает на понижающий трансформатор, на выходе которого её значение составляет 18 вольт. Далее, проходя через диодный мост, выпрямляется и попадает на сглаживающий конденсатор C1 ёмкостью 330 мкФ. Величина напряжения на нём равна 24 вольта. Во время подсоединения батареи контактная группа реле находится в разомкнутом положении. Микросхема U1 запитывается через стабилитрон VD6 постоянным сигналом равным 12 вольт.

Когда кнопка «Пуск» SK1 нажата, на 16-й вывод контроллера U1 поступает стабилизированный сигнал через резистор R6. Ключ Q1 открывается и через него поступает ток на выводы реле. Контакты прибора S3-12A замыкаются и начинается процесс зарядки. Диод VD8, включённый параллельно транзистору, защищает его от скачка напряжения, вызванного отключением реле.

Используемая кнопка SK1 работает без фиксации. При её отпускании всё питание поступает через цепочку VD7, VD6 и ограничительное сопротивление R6. И также питание подаётся на светодиод LED1 через резистор R1. Светодиод загорается, сигнализируя, что начат процесс заряда. Время работы микросхемы U1 настроено на один час работы, после чего питание снимается с транзистора Q1 и, соответственно, с реле. Его контактная группа разрывается и ток заряда пропадает. Светодиод LED1 гаснет.

Этот прибор заряда оборудован схемой защиты от перегрева. Реализуется такая защита с помощью датчика температуры — термопара SA1. Если во время процесса температура достигнет значения более 45 градусов Цельсия, то термопара сработает, микросхема получит сигнал и цепь заряда разорвётся. После окончания процесса напряжение на клеммах батареи достигает 16,8 вольт.

Такой способ зарядки не считается интеллектуальным, ЗУ не может определить, в каком состоянии находится батарея. Из-за чего продолжительность работы шуруповёрта от аккумулятора будет уменьшаться в связи с развитием у него эффекта памяти. То есть ёмкость аккумулятора каждый раз после заряда снижается.

Самодельные приборы для заряда

Самостоятельно сделать зарядку для шуруповёрта на 12 вольт своими руками, по аналогии с той, что применяется в ЗУ Интерскол, довольно просто. Для этого потребуется воспользоваться способностью термореле разрывать контакт при достижении определённой температуры.

В схеме R1 и VD2 представляют собой датчик прохождения тока заряда, R1 предназначен для защиты диода VD2. При подаче напряжения транзистор VT1 открывается, через него проходит ток и светодиод LH1 начинает светиться. Величина напряжения падает на цепочке R1, D1 и прикладывается к аккумулятору. Ток заряда проходит через термореле. Как только температура аккумулятора, к которому подключено тепловое реле, превысит допустимое значение, оно срабатывает. Контакты реле переключаются, и ток заряда начинает протекать через сопротивление R4, светодиод LH2 загорается, сообщая об окончании заряда.

Схема на двух транзисторах

Ещё одно простое устройство можно выполнить на доступных элементах. Эта схема работает на двух транзисторах КТ829 и КТ361.

Величина тока заряда управляется транзистором КТ361 к коллектору, которого подключён светодиод. Этот транзистор также управляет состоянием составного элемента КТ829. Как только ёмкость батареи начинает увеличиваться, ток заряда уменьшается и светодиод соответственно плавно гаснет. Сопротивлением R1 задаётся максимальный ток.

Читать еще: Устройство аккумулятора шуруповерта макита

Момент полного заряда батареи определяется необходимым напряжением на ней. Требуемая величина выставляется переменным резистором на 10 кОм. Чтобы её проверить, понадобится поставить вольтметр на клеммах подключения батареи, не подключая её саму. В качестве источника постоянного напряжения используется любой выпрямительный блок, рассчитанный на ток не менее одного ампера.

Использование специализированной микросхемы

Производители шуруповёртов стараются снизить цены на свою продукцию, часто это достигается путём упрощения схемы ЗУ. Но такие действия приводят к быстрому выходу из строя самой батареи. Применяя универсальную микросхему, предназначенную именно для ЗУ компании MAXIM MAX713, можно добиться хороших показателей процесса заряда. Вот как выглядит 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 умеет отслеживать параметры батареи и при необходимости снижать ток автоматически. По окончании зарядки схема на основе микросхемы практически не потребляет энергии от аккумулятора. Может прерывать свою работу по времени или при срабатывании термодатчика.

HL1 служит для индикации питания, а HL2 — для отображения быстрого заряда. Настройка схемы заключается в следующем. Для начала выбирается зарядный ток, обычно его значение составляет величину равную 0,5 C, где C — ёмкость аккумулятора в амперчасах. Вывод PGM1 соединяется с плюсом напряжения питания (+U). Мощность выходного транзистора рассчитывается по формуле P=(Uвх — Uбат)*Iзар, где:

Uвх – наибольшее напряжение на входе;
Uбат – напряжение на аккумулятор;
Iзар – зарядный ток.

Сопротивление R1 и R6 рассчитывается по формулам: R1=(Uвх-5)/5, R6=0.25/Iзар. Выбор времени, через которое зарядный ток отключится, определяется подключением контактов PGM2 и PGM3 к разным выводам. Так, для 22 минут PGM2 оставляется неподключенным, а PGM3 соединяется с +U, для 90 минут PGM3 коммутируется с 16 ногой микросхемы REF. Когда понадобится увеличить время зарядки до 180 минут PGM3 закорачивают с 12 ногой MAX713. Наибольшее время 264 минуты достигается соединением PGM2 со второй ногой, а PGM3 с 12 ногой микросхемы.

Зарядка шуруповёрта без зарядного

Восстановить батарею без помощи ЗУ несложно, но многие не представляют, как. Зарядить аккумулятор шуруповёрта без зарядного устройства можно, используя любой блок питания с постоянным напряжением. Величина его должна быть равной или немного больше значения напряжения заряжаемого аккумулятора. Например, для 12V батареи можно взять выпрямитель для зарядки автомобиля. С помощью клеммных зажимов и проводов подключить, соблюдая полярность, их друг к другу минут на тридцать, при этом контролируя температуру батареи.

А можно провести доработку и устройства питания с большим напряжением, воспользовавшись простым интегральным стабилизатором. Микросхема LM317 позволяет управлять входным сигналом до 40 вольт. Понадобится два стабилизатора: один включается по схеме стабилизации напряжения, а второй — тока. Такую схему можно применить и при переделке ЗУ, не имеющего узлов контроля процесса зарядки.

Работает схема совсем несложно. Во время работы образуется падение напряжения на резисторе R1, его хватает для того, чтобы засветился светодиод. По мере заряда ток в цепи падает. Через некоторое время напряжение на стабилизаторе будет малым и светодиод погаснет. Резистор Rx задаёт наибольший ток. Его мощность выбирается не менее 0,25 ватт. При использовании такой схемы аккумулятор не сможет перегреваться, поскольку устройство автоматически отключается при полном заряде батареи.

Часто можно встретить вредные советы, что зарядить аккумулятор можно, используя диодный мост и лампу накаливания на 100 Вт. Так делать категорически нельзя, потому что отсутствует гальваническая развязка и, кроме смертельного поражения электрическим током, существует большая вероятность взрыва батареи.