Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?
Стандартное напряжение — это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда «заточены» различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, усилители и тд.
Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания. Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:
Блок питания для шуруповерта
Все современные шуруповерты работают от аккумулятора. Чтобы он всегда оставался в заряженном состоянии, требуется блок питания. Зарядные устройства разных производителей могут существенно различаться. Во-первых, блоки комплектуются разными элементами, а во-вторых, их вольтаж бывает 12, 14 или 18 вольт.
В зарядных устройствах на 12 В используются транзисторы емкостью до 4,4 пФ, проводимость при этом находится на уровне 9 мк. Для нивелирования показателей тактовой частоты используются конденсоры. В зарядниках, использующих такое напряжение, чаще всего устанавливаются полевые резисторы.
Схема блока питания 12 В
В блоках на 14 В уже применены 5 транзисторов и импульсные конденсаторы. Используется микросхема преобразования тока четырехканального типа. Емкость резистора не превышает 6,3 пФ.
Схема зарядного устройства 14 В
В зарядниках 18 В используются только транзисторы переходного типа. Для нормализации максимальной частоты установлен сеточный триггер. Проводимость тока находится в районе 5,4 мк. На микросхеме находятся 3 конденсатора. Вместе с диодным мостом располагается тетрод. В некоторых моделях используются хроматические резисторы. Иногда применяются дипольные транзисторы. Схема зарядного устройства 18 В
Батарейки
Заметив, что у родителей есть пачка свежих круглых батареек, в голову сразу пришла идея о сборке схемы. Она заключалась в соединении батареек между собой. Как правило, обычные батарейки идут с напряжением 1,5 вольта. И так, чтобы получить 12 вольт, нужно было взять ровно 8 батареек. Вообще, все это выглядит следующим образом:
Источник rentps3.ru
Соединение выводов батареек требует последовательности: нужно подключать «+» предыдущего элемента к «-» следующего. Если все правильно соединить, то на первом и последнем выводах появится 12 вольт.
Правда, я засомневался, хватит ли у собранной цепи мощности, чтобы подзарядить аккумулятор шуруповерта, поэтому, отложил этот способ на тот случай, если не найдётся чего-то более существенного.
Блок питания для шуруповерта своими руками
Стандартное зарядное устройство использует трехканальную микросхему. На ней, в зависимости от вольтажа, размещается различное количество транзисторов, например, в заряднике на 12 вольт ставится 4 транзистора. Чтобы снижать негативные воздействия тактовой частоты, в блоках устанавливаются конденсаторы. Они бывают импульсного или переходного типа. Чтобы минимизировать последствия от перегрузок электрической сети, в зарядных устройствах применяются тиристоры.
Стандартная схема зарядки шуруповерта
Это важно: в различных моделях устанавливается не только разное количество транзисторов – они существенно отличаются по своей емкости.
Блок питания для шуруповерта из энергосберегающей лампы Для того чтобы сделать ИБП из энергосберегающей лампы, необходимо содержащийся в каждой лампе электронный дроссель немного изменить, поставив перемычку, и после подключить к импульсному трансформатору и выпрямителю. Для источников питания небольшой мощности (от 3.7 в до 20 ватт), можно обойтись без трансформатора. Для этого необходимо просто добавить несколько витков полупроводника на магнитопровод располагающегося в балласте лампы дросселя, если там будет место для этого. Обмотку можно делать прямо поверх заводской. Для этого лучше использовать провод с изоляцией из фторопласта.
Блок питания для шуруповерта из зарядного устройства
Один из самых дешевых способов сделать блок питания – это использовать обычное зарядное устройство для смартфона. В каждом доме сейчас их два или более, а если у вас нет лишнего, можно приобрести за 50–100 рублей.
Так выглядят внутренности зарядки от смартфона
Переделка зарядки производится в следующей последовательности:
• С помощью эмалированного проводника маленького диаметра нужно добавить один виток обмотки. После этого включаем зарядку и подключаем к аккумулятору шуруповерта. Посредством осциллографа замеряем амплитуду импульсов и определяем напряжение, создаваемое одним витком дополнительной обмотки. • Выпаиваем разъем USB, снимаем тестовый виток и доматываем нужное количество витков до получения необходимого напряжения. Новая обмотка припаивается к заводской последовательно. • Меняем штатный конденсатор и стабилитрон на новые, соответствующие требуемому напряжению.
Импульсный блок питания для шуруповерта своими руками
Для импульсного блока подбирается подходящая микросхема, и сборка осуществляется в следующей последовательности:
• Диодные мосты и термистор ставятся на входе. • Устанавливаются два конденсатора. • Для синхронизации работы затворов полевых транзисторов применяются драйвера. • При установке транзисторов фланцы не закорачивают. С помощью изоляционных шайб и прокладок они крепятся к радиатору. • На выходе устанавливаются диоды.
Блок питания для шуруповерта из электронного трансформатора
Чтобы приспособить трансформатор под зарядное устройство вашего инструмента, его нужно доработать. Для этого нужно подключить конденсатор на выходе выпрямительного моста. Емкость определяется следующим образом – 1 мкФ на 1 Вт. Напряжение конденсатора должно быть не меньше 400 В. В разрыв одного сетевого кабеля нужно установить терморезистор, чтобы ограничить пусковой ток. Диодный мост устанавливается для выпрямления напряжения частотой 30 кГц. Для нормального функционирования устройства требуется обеспечить плавный пуск. С этим отлично справляется дроссель Л1.
Налаживание
Для налаживания следует собрать схему на макетной плате, категорически не советую собирать сразу рабочую конструкцию. Слишком большой разброс параметров трансформаторов может потребовать дополнительных решений.
Первый пуск
Для первого включения вместо перемычки «П» подключается лампа накаливания 220В 100Вт. Так же, на выход нужно подключить лампу 20-30Вт, автомобильную или галогенку 12В. Перед пуском C15 выпаивается. Правильно собранный блок начинает работать сразу: при включении галогенка на выходе светится (напряжение около 14В), защитная лампа слабо тлеет. При включении без нагрузки в трансформаторе Тр1 слышен слабый писк — это попытки пуска VS1. Защитная лампа не должна вспыхивать при включении, без нагрузки на выходе блока лампа даже не тлеет.
Работа без нагрузки
Если все совпадает с описанным — можно продолжать, если нет — ищем ошибки в монтаже или неисправные компоненты. Далее нужно определить надобность ОС по напряжению — на выход следует подключить шуруповерт. При включении шура, он должен запускаться, защитная лампа вспыхивать. Возможно, пусковых импульсов будет недостаточно для старта электроники шуруповерта. На выход подключают вольтметр и контролируют напряжение, оно должно быть в районе рабочего. При напруге в 2-3В следует уменьшить сопротивление R8, чтобы на выходе появилось устойчивое 13-15В. Резистор R8 не должен греться, максимум чуть теплым, для меньшего нагрева можно увеличить его рассеиваемую мощность. Если удалось подобрать резистор и шурик работает без дополнительной нагрузки — ОС по напряжению не нужна и C15 не понадобится вообще. При включенном блоке и не нажатой кнопке шуруповерта из блока слышен слабый писк.
При работе на галогенку транзисторы практически не греются, при работе без нагрузки нагрева нет. Максимум, что должно греться во всей схеме — резистор снаббера R3, но это пока не важно.
Если все-таки шуруповерт не запускается из-за низкого начального напряжения и подбор R8 ничего не дал, в пределах разумного, без нагрева — придется делать ОС по напряжению. Следует подключить цепь с C15, и включить блок без нагрузки. Напряжение на выходе должно быть 13-14В (при указанных намоточных данных вторички). Если блок не хочет запускаться, следует увеличить емкость C15. Так же, следует попробовать поменять местами выводы обмотки 3 силового транса. В итоге нужно добиться стабильного пуска без нагрузки с минимальной емкостью C15. При включениях защитная лампа не должна вспыхивать и даже тлеть. Недостатком ОС по напряжению может стать небольшой нагрев транзисторов на холостом ходу. Нужно погонять блок 5-10 минут для определения приемлемости нагрева.
Альтернативой для холостого запуска может стать дроссель от ЛДС энергосберегайки, включенный параллельно первичной обмотке силового трансформатора. Данный метод обладает высокой стабильностью, однако на предмет нагрева мной не исследовался.
Результатом налаживаний должен стать стабильный пуск блока (с ОС по напр.) или попытки пуска с напряжением на выходе, достаточным для запуска электроники кнопки. На холостом ходу ничего не должно греться, ну или греться незначительно. Исключение может составлять резистор снаббера R3, но это уже следующим этапом.
Вольтаж шуруповерта
Намоточные данные вторичной обмотки 8+8 витков рассчитаны на шуруповерт 12В. Могу с уверенностью сказать, что данная обмотка подойдет к профессиональны моделям 14,4В. Я подключал блок к своему рабочему шуруповерту 14,4В на литиевой батарее, который без проблем закручивает саморезы 4Х80 мм в сырое дерево без предварительного сверления. Такие саморезы от блока конечно не закручивал, но кожу подсодрал, пытаясь остановить вал.
Если вольтаж вашего отличается от 12В, то следует подкорректировать намоточные данные обмотки 2. Доматывая или отматывая витки, нужно мерить напряжение с нагрузкой — галогенной лампой 30Вт, без нагрузки напряжение будет немного больше. Я ориентировался на напряжение питания (12В) + 1В на просадку (можно не учитывать). Вообще, если шуруповерт 14,4В, не следует сразу мотать лишние витки, возможно все будет работать с должной мощностью без добавления витков. Так же хочу отметить 18В шуруповерты — несмотря на надписи на корпусе, зачастую там стоят двигатели на 12В. Про испытания на мощность немного ниже.
Так же нужно иметь в виду, что без нагрузки блок может развивать немного большее напряжение, поэтому хорошим делом будет поискать датащиты на кнопку и максимальное напряжение ее ШИМ-а. Самое главное, чтобы напруга на ХХ не превышала этот максимум. Между прочим, на аккумуляторной батарее шуруповерта без нагрузки так же напряжение немного выше номинального, для 14,4В батареи это 16 с небольшим вольт. Однако, из-за сложности подобрать напряжение обмотки точно, блок может выдавать немного больше или меньше, чем на батарее. В общем здесь все подбирается экспериментально и с головой, а если вы собрали макетный блок — голова работает.
Рабочий пуск
Теперь следует снять защитную лампу и заменить ее перемычкой или предохранителем 3-4А. Не уверен, что от предохранителя есть толк, я его ставил для самоуспокоения. Попробовать пуск с галогенкой на выходе, холостом ходу — все должно быть стабильно и без перегрева.
Теперь можно подключать шуруповерт и оценить мощность вращения. Мой зеленый бош работал так, что наверное с новой батареей было меньше мощности, при этом не перегревался. Для защиты шуруповетра от слишком больших токов в разрыв цепи можно воткнуть ограничительный шунт, заодно и померить токи. Защиту на полевом транзисторе делать я не стал, да и толку от нее не вижу: напряжение падает пропорционально увеличению тока, импульсы тока при слабом нажатии кнопки огромны (хоть и очень короткие) и будут заставлять защиту включаться.
Необходимо проверить конденсаторный баян на выходе на нагрев при больших нагрузках. У меня фиксировалась самая большая нагрузка в момент слабого нажатия кнопки, когда двигатель пищит. При этом ноги одиночного конденсатора обгорали.
Я не смог остановить шуруповерт рукой никак! Зато натер приличные мозоли! Все-таки ограничительный шунт не помешает в рабочем блоке, здесь следует руководствоваться ощущением силы вращения, а не измерениями, и контролировать нагрев двигателя. Я шунт не поставил в конечную версию, слишком много места он занимает. Ориентировочно, шунт, ограничивающий ток в 20А это: 12В(по факту просядет ниже)/20А=0,6 Ом. Взять щунт 0,6 Ом и ориентируясь на мощность вращения корректировать в сторону уменьшения, пока не появится излишнего нагрева.
Китайским мультиметром и шунтом я намерял максимальный ток где-то между 15 и 20А, это при торможении, на сколько хватало сил и руки. При слабо нажатой кнопке, когда двигатель пищит еще не запускаясь, токи были более 20А. Стоит отметить, что измерения очень приблизительные и могут сильно отличаться от реальности — цифровой мультиметр не в состоянии адекватно измерить пульсирующее напряжение на шунте. Если вы совсем новичок и не знаете, как измерить большой ток шунтом и мультиметром — про это будет небольшой обзорчик, а пока… Зачем оно вам надо?
Снаббер
Как я писал выше, цепочка C5R3 может сильно греться, точнее именно резистор. И даже если нагрева нет на ХХ или малых нагрузках, при большой нагрузке резистор может аж вонять. Объясняется это повышением частоты преобразования с повышением выходного тока, следовательно, сопротивление конденсатора уменьшается. Изначально C5 следует брать 3.3 нанофарада (3300 пФ) и подбирать по нагреву резистора, уменьшая емкость. Я остановился на 1000 пФ. Обратите внимание, что щупать детали следует на выключенном блоке и разряженном конденсаторе C2. Выпрямленное и отфильтрованное сетевое напряжение составляет около 310В!
Не стоит уменьшать емкость конденсатора с запасом, чтобы нагрева не было вообще! Тогда от него будет мало толку. Нагрев должен быть терпимым для длительного использования.
Выпрямитель для шуруповерта своими руками
Выпрямитель необходим для преобразования переменного тока в постоянный. Он функционирует за счет полупроводниковых диодов, которые играют роль преобразователей. Чтобы проанализировать работу устройства, применяют осциллограф. Главным в изготовлении выпрямителя является правильный выбор диодов. Для использования в блоке питания подойдут элементы с показателями обратного тока до 10 ампер. Количество диодов равно 4, и их следует устанавливать по мостовому типу. Если применять схему на одном полупроводнике, полезное действие блока снижается вдвое.
Это важно: запрещено работать с электрическими элементами, находящимися под напряжением. Перед тем как совершать какие-либо манипуляции, нужно убедиться, что прибор отключен от сети.
Зачем переделывать аккумуляторный шуруповёрт?
Зачем переделывать шуруповёрт и когда возникает такая необходимость?
Если вы читаете эту статью, наверное, уже успели оценить всё удобство этого инструмента. Без лишних проводков и в любой момент можно воспользоваться им даже в самых труднодоступных местах, пока аккумулятор не сядет. Это и является первым недостатком шуруповёрта. Чем дешевле инструмент, тем быстрее его аккумулятор исчерпает ресурсы циклов зарядки.
Вот и второй недостаток. И вы должны понимать, что производитель экономит точно так же, как и вы, и ничего необычного в этом нет. Покупка нового аккумулятора по расходам практически не отличается от покупки шуруповёрта, но выход есть, и сейчас мы рассмотрим варианты переделки шуруповёрта с аккумуляторного на сетевое питание.
Существует несколько способов переделать шуруповёрт из аккумуляторного в сетевой:
- используя зарядку от ноутбука;
- используя блок питания от ПК;
- используя автомобильный аккумулятор;
- используя блок питания от галогеновых ламп;
- используя китайскую плату блока питания на 24V.
Трансформаторный блок для питания шуруповерта
Трансформаторными источниками питания называются такие приборы, в которых располагается понижающий входное напряжение трансформатор. Помимо него, в таких блоках установлен диодный выпрямитель и конденсатор фильтра. Конденсатор сглаживает пульсации выходного напряжения. По сути, трансформатор выдает напряжение того же вида, что и в сети 220 вольт, а точнее, синусоидальной. При работе от бесперебойных источников его форма может быть совсем несинусоидальной. Форма выпрямленного напряжения непостоянна во времени, поэтому необходима установка элемента, поддерживающего выходное напряжение постоянной величины, что выполняется на сглаживающем конденсаторе.
Плюсы трансформаторных блоков:
• Простота и надежность. • Составные элементы легко найти в продаже. • Отсутствие частей, создающих радиоволновые помехи.
Сетевой блок для питания шуруповерта
Для того чтобы своими руками запитать шуруповерт от бытовой электросети, вам потребуются вышедший из строя аккумулятор, зарядное устройство от него, многожильный провод, изолента, припой, паяльник и кислота. В первую очередь нужно припаять к контактам зарядника электропровод со штепсельной вилкой. Поскольку в блоке используются латунные клеммы, а в проводе медные жилы, чтобы их спаять, следует использовать в качестве соединителя кислоту. От качества этого соединения напрямую зависит функционирование всего устройства. На втором этапе работа ведется с вышедшим из строя аккумулятором инструмента. Следует разобрать батарею и удалить из нее внутренние части. При этой операции нужно пользоваться средствами личной защиты, а внутреннее наполнение рекомендуется не выбрасывать в бытовой мусор, а утилизировать в безопасном для людей месте. На заключительном этапе необходимо провода зарядного устройства спаять с выводами аккумулятора, которые располагаются во внутренней части корпуса.
При самодельном изготовлении блока питания для шуруповерта необходимо тщательно соблюдать технику безопасности при работе с электричеством. Перед началом работы нужно тщательно взвесить все за и против (сколько на это потребуется времени, какова будет стоимость материалов и запчастей), иногда будет проще и дешевле отнести зарядник в специализированную мастерскую или приобрести новый блок.
Инструкция по переделке
Рассмотрим подробнее, по шагам, как можно переделать аккумуляторный шуруповерт на сетевой.
Шаг 1. Разберите аккумулятор
Для того чтобы переделать инструмент на сетевой, получающий напряжение от родной зарядки или от блока питания компьютера, нужно выполнить простые шаги.
Сначала разбираем старую аккумуляторную батарею. Откручиваем крепежные шурупы. Важным условием будет являться сохранение всех клемм.
Шаг 2. Вытащите внутренности
Вынимаем аккумуляторы и аккуратно освобождаем клеммы. Затем к этим клеммам припаивается провод с сечением, которое может выдержать рабочий ток. Провод нужно выбирать с сечением не меньше 2,5 мм² и длиной, которая требуется для комфортной работы шуруповерта. Запоминаем, к проводам какого цвета припаиваем минусовую и плюсовую клеммы.
Шаг 3. Подключите провода
Разбираем корпус компьютерного блока питания. Вынимаем плату и выпаиваем провода на шлейфе питания. К проводам, выходящим из блока питания, вместо проводов желтого и черного цветов припаиваем провода с клеммами от аккумулятора. Черный провод – минусовой контакт, желтый – плюсовой.
Можно увеличить мощность, которую выдает блок питания, если соединить черный провод с черным и желтый с желтым. Это улучшит работу шуруповерта, потому что снизятся потери.
Для запуска компьютерного блока питания нужно замкнуть зеленый провод из 20-пинового разъёма на черный. Это можно сделать прямо на плате БП. Для удобства можно к зеленому и свободному черному проводу подключить выключатель.
Для удобства использования к проводам можно припаять специальный разъем, позволяющий их отключать. Необходимо соблюдать полярность, иначе можно вывести из строя шуруповерт. Для этого разъем должен быть с ключом (специальный выступ на корпусе, не дающий соединить его неправильно).
Шаг 4. Соберите все обратно и подключите шуруповерт к сети 220В
Необходимо собрать «модифицированный» аккумулятор. Вставляем в него клеммы с проводами и выводим их наружу через просверленное отверстие. Внутрь корпуса бывшего аккумулятора рекомендуется поставить конденсатор емкостью 10000 мкФ на 16 В или на 25 В и подключить его к клеммам параллельно. Выбирать конденсатор нужно на напряжение в 1,5 или 2 раза превышающее номинальное напряжение инструмента.
Такой конденсатор будет компенсировать большой пусковой ток. Если его не поставить, вероятность отключения блока питания встроенной защитой значительно возрастет. Еще для обеспечения баланса инструмента рекомендуется поместить внутрь груз. Это позволит снизить нагрузку на руку во время работы.
Важно! Перед сборкой необходимо как следует закрепить все провода для предотвращения их отрыва.
Собираем блок питания компьютера вместе и подключаем шуруповерт к сети 220 В. Если при проверке выяснится, что инструменту не хватает мощности, можно заменить низковольтный провод питания.
