Меню

Стабилизатор напряжения для шуруповерта

Блок питания для шуруповерта 12в 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.

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.

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.

Читайте также:  Как подобрать стабилизатор напряжения для гаража

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.

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

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.

Читайте также:  Назначение стабилизатора упругой подвески

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.

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.

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

Источник

Изготовление БП на базе аккумуляторного отсека шуруповерта

Исходные данные

Результат выполненных работ

Пришедшая в негодность внутренность аккумуляторного отсека

Задача

Изготовление БП

Перечень использованных элементов:
  • Понижающий трансформатор 220/12 (был в наличии)
  • Диодный мост КВРС 2510 (1,5 доллара)
  • Регулируемый стабилизатор напряжения 20А (3 доллара)
  • Конденсатор 10000мкФ/25В (1 доллар)
  • Два диода (были в наличии)
  • Сетевые разъемы 4 штуки (1 доллар)
  • Вентилятор 12В (был в наличии)
  • Радиатор (был в наличии)
Читайте также:  Двухплоскостной стабилизатор 2э12 ливень







Перечень необходимых инструментов, помимо стандартных:
  • Строительный фен с регулировкой температуры — для выдавливания нужной формы пластмассового корпуса
  • Мини-дрель гравер — для шлифовки и доводки отверстий под штекера
  • Паяльник 100Вт — для правки пластмассы
  • Три струбцины для выдавливания



Последовательность работ:
Делаем отверстия под штека




Для этого используем мощный паяльник 100Вт. Пластик хорошо плавится. Остатки удаляем круглогубцами и до необходимой формы отверстия дорабатываем мини-дрелью с необходимыми насадками.

Аналогичным образом делаем отверстия для оставшихся двух штекеров.

Монтаж трансформатора

Ввиду того, что имеющийся в наличии трансформатор, немного (на 4 мм) не входил в аккумуляторный отсек, то было решено увеличить последний путем выдавливания при нагревании пластмассы. ABS-пластик заметно размягчается после 100 градусов по Цельсию.

Закрепляем блок вместе с трансформатором с помощью трех струбцин и остатков ДСП. Постепенно подогреваем строительным феном пластик и подкручиваем параллельно ручки струбцин. Добиваемся нужной степени выдавливания и даем пластику остыть. После этого снимаем нагрузку.



В результате получаем приемлемую форму блока.


Монтаж и тестирование «электронной начинки»

Схема соединения элементов достаточно проста.

Трансформатор — диодный мост — стабилизатор напряжения — конденсатор.

На транзистор был закреплен радиатор для отвода тепла.
Дополнительно подключен вентилятор для улучшения циркуляции воздуха.
Также впоследствии сделал десяток отверстий в корпусе для улучшения циркуляции воздуха.
Конденсатор был помещен в вертикальную часть блока.
Напряжение на выходе было выставлено 14,4В







Штекера и защита от переполюсовки в корпусах шуруповертов

В проводку внутри шуруповертов был добавлен диод для защиты от переплюсовки.




Финишные фото




Результат

Напряжение питания на выходе БП без нагрузки = 14,4В.
На холостом ходу при подключении одного шуруповерта =12,8В (ток 1,3А)
В рабочем режиме ток приближается к 3А.

На холостом ходу при подключении двух шуруповертов =10,2В

Для использования БП были спаяны три кабеля питания длиной: 2,7 м, 4,9 м, 10,4 м.
Падение напряжения при их использовании соответственно: 0,2В — 0,3В — 0,9В (при холостом ходу, т.е. ток 1,3А)

Температурный режим при работе двух шуруповертов в режиме ХХ в течении трем минут удовлетворительный. Температура поднялась до 55 градусов по Цельсию.

Видео (фотоколлаж), отображающее процесс изготовления:

Видео, отображающее процесс демонстрации работы:

Источник