Питание мотора для шуруповерта

Подключение шуруповерта 12 вольт к блоку питания АТХ

Батарейные шуруповерты очень удобны в использовании и получили широкое распространение, как у профессионалов, так и у домашних мастеров. Самой первой, как правило, приходит в негодность батарея. В настоящий момент все производители электроинструмента перешли на литиевые батареи и приобрести новую никель-кадмиевую батарею на старый шуруповерт становится все проблематичней, а цены на эти батареи гораздо выше, чем на литиевые.

Конечно, существует возможность покупки аккумуляторов на различных сервисах, торгующих китайскими товарами. Но нужно время, пока придет посылка с «банками» и опять же, это определенные затраты. Существует альтернатива покупке батареи/банок — подключить шуруповерт к сетевому блоку питания и забыть про быстрый разряд батареек. Мощный блок питания на Алиэкспресс. Появляется много неудобств из-за сетевого шнура, но всегда приходится чем-то жертвовать.

Какой ток потребляет шуруповерт

Прежде, чем подбирать подходящий блок питания, нужно понять, на какой потребляемый ток нужно рассчитывать. К сожалению, производители аккумуляторных шуруповертов не указывают ток, потребляемый двигателем. Емкость самого аккумулятора в ампер-часах, которая обязательно указанна на батарее, не позволяет понять какой ток потребляет шуруповерт в рабочем режиме. Максимум, что может указать производитель, это мощность в ваттах, но это бывает очень редко, обычно мощность указанна непосредственно в силе крутящего момента.

Если мощность в ваттах все-таки указанна, мы можем иметь представление о потребляемом токе и подобрать соответствующий блок питания с небольшим запасом по току/мощности. Для вычисления силы тока достаточно разделить мощность в ваттах на рабочее напряжение шуруповерта, в данном случае это 12 вольт. Итак, если производитель указал мощность например 200 ватт — 200:12=16,6 А — такой ток потребляет шуруповерт в рабочем режиме.

Однако указанная мощность это большая редкость и нет универсальной цифры, характеризующей все 12-ти вольтовые шуруповерты. Нужно понимать, что при полном торможении вала двигателя, токи могут значительно превышать номинальные и вычислить эту величину очень не просто. В то же время, анализ различных форумов и собственного опыта показали — для работы шуруповерта зачастую достаточно тока в 10 А, этого достаточно для выполнения многих функций закручивания и сверления. При этом известно, что броски тока при полном торможении вала могут превышать 30 А.

Ну и какой же вывод можно сделать из всего этого? Для шуруповерта подойдет блок питания 12 В дающий 10 А тока, если имеется возможность использовать блок 20-30 А, это даже лучше. Это среднестатистические цифры, применимые к большинству шуруповертов.

Блок питания

Мы не будем рассматривать покупку каких-либо блоков или трансформаторов, если уж и покупать, то новую батарею! Мы рассмотрим возможность использовать то, что есть под рукой. Скажу сразу — зарядное устройство от того же шуруповерта подойдет лишь для сверления переспелых бананов, мощность его слишком низкая.

В идеале подойдет понижающий, мощный трансформатор 12 В, например от компьютерного бесперебойника. Мощность такого трансформатора обычно 350-500 ватт. Но у меня не было в наличии такого трансформатора, зато было много компьютерных блоков питания. Уверен, что если у кого-то имеется различный электронный хлам, компьютерные АТХ в нем обязательно завалялись.

Компьютерный АТХ-блок вполне подходит для шуруповерта, нагрузочная способность по шине +12 вольт позволяет снять токи 10-20 ампер. Хочется развеять небольшой миф — запихать блок в корпус батареи шуруповерта не получится, уж слишком большая плата у АТХ. Придется делать блоку отдельный корпус или оставить его в родном, металлическом корпусе. Недостаток родного корпуса — чувствительность к пыли, а ведь даже самый маленький ремонт — это много пыли.

Пробные тесты

Прежде, чем приниматься за сооружение рабочей конструкции, следует протестировать все на «коленках», убедиться в стабильности работы шуруповерта под нагрузкой и отсутствии сильных перегревов в блоке питания.

Берем компьютерный блок питания и проверяем его: включаем в сеть, в выходном пучке проводов находим зеленый (говорят он может быть другого цвета, но мне всегда попадались зеленые) и замыкаем его перемычкой на любой из черных (все черные провода на выходе — общий вывод, в нашем случае он минус). Блок должен включиться, между черными и желтыми проводами появится напряжение 12 вольт. Проверить это можно мультиметром или подключив к названным выводам любой компьютерный кулер.

Читайте также:  Моторы отопителя с вентилятором характеристики

Если все в порядке и блок выдает около 12 вольт на желтом(+) и черном(-) выводах, продолжаем. Если же напряжение на выходе отсутствует — ищем другой блок или ремонтируем этот, эта отдельная тема будет описана отдельно.

Отрезаем штекер от выхода блока и берем по 3-4 желтых и черных проводов, идущих из блока и соединяем их параллельно. Отрезая штекер, не забудьте о зеленом пусковом проводнике, он должен быть замкнут на черный. Мы получили источник 12 В с приличной нагрузочной способностью по току в 10-20 А, токи зависят от модели и мощности блока.

Теперь нужно подцепить наши 12 В к клеммам шуруповерта без батареи, полярность подключения смотрим по батарее. Ну и проверяем шуруповерт — на холостом ходу, потом притормаживая рукой. На этом этапе я столкнулся с проблемой: при полном нажатии кнопки шуруповерт работает, при медленном, плавном нажатии кнопки шуруповерта блок питания уходит в защиту. Для сброса защиты необходимо отключать блок от сети и включать заново. Совсем не пойдет, нужно как-то исправлять такую нестабильность.

На мой взгляд, такое явление может возникать из-за того, что блоком питания и кнопкой шуруповерта управляют ШИМ-контроллеры, из-за помех по проводам питания, контроллеры как-то мешают друг другу. Пробуем решить эту проблему использованием импровизированного LC-фильтра.

Я собрал фильтр за 5 минут из того что было под рукой: 3 электролитических конденсатора по 1000 мкф на 16 вольт, неполярного конденсатора менее 1 мкф и намотал 20 витков медного провода диаметром 2 мм на ферритовое колечко от другого блока. Вот его схема:

А вот так он выглядит. Это чисто пробная версия, в дальнейшем эта конструкция перенесется в корпус батареи шуруповерта и будет выполнена аккуратнее.

Проверяем всю конструкцию: блок не уходит в защиту при любых положениях кнопки, великолепно! Теперь можно попробовать закрутить несколько саморезов — все пучечком. Чувствуется, что шуруповерт сможет закрутить и более крупные саморезы.

Ну чтож, теперь нужно убрать все сопли и кучи проводов, вытащить из корпуса батареи «сдохшие банки», заменив их на LC-фильтр и уже потестировать шуруповерт в более реальных условиях.

Сборка рабочей конструкции

Для удобства пользования и подключения, я вывел шнур от блока питания в корпус батареи. Шнур взял 3,5 метра длинной, какой был в наличии. Из батареи удалил все аккумуляторные элементы и вмонтировал LC-фильтр. Теперь, если у меня появится каким-то образом исправная батарея — ее всегда можно будет поставить на шуруповерт, а блок питания убрать про запас. Аккумуляторы из батареи не выбросил, есть идея где их применить, но это тема для другого обзора.

Так как шнур, соединяющий блок с шуруповертом, обладает определенным сопротивлением и индуктивностью, можно попробовать замкнуть перемычкой выводы катушки L1. Теоретически, это может повысить мощность на мизерное значение.

Со шнуром шуруповерт себя отлично чувствует, но если честно, мне он показался несколько слабоватым при торможении рукой. Но пробные закручивания саморезов развеяли мои сомнения: саморезы длинной 35 мм спокойно закручиваются в фанеру 20 мм. Это означает, что шуруповерт будет удовлетворять большинство потребностей в ремонте.

У блока я отрезал все выходные провода, оставив зеленый стартовый, его конец я припаял к общему проводнику платы, куда впаяны все черные. Лучше всего аккуратно выпаять все провода, но мой паяльник был слишком слабый для этого и пришлось обрезать. К общему контакту и +12 (куда впаяны желтые) припаял два коротких, жестких медных провода и соединил через клемник со шнуром к шурику.

На этом мы закончим данный обзор, желаемого мы добились — шуруповерт отлично работает от компьютерного блока питания. В дальнейшем планирую сделать для платы блока питания добротный фанерный корпус без щелей — тесты показали, радиаторы на плате совсем не греются и можно не беспокоиться о перегреве элементов в закрытом корпусе.

Немного дополнений

Для компенсации потерь в шнуре, соединяющем шуруповерт с блоком питания, полезно поднять напряжение на 2-3 вольта. Но это при условии, что вы знаете схемотехнику компьютерных АТХ и знаете что делать.

Читайте также:  Надувная лодка пвх с жестким дном под мотор хантер

Если есть возможность использовать мощный трансформатор, то на его выходной, вторичной обмотке должно быть переменное напряжение 12 В. Если напряжение отличается, рекомендуется подкорректировать вторичную обмотку путем отматывания (если напряжение больше 12 В) или доматывания (если меньше 12 В) нескольких витков. Стоит заметить, что при выпрямлении и фильтрации переменного напряжения 12 В получается около 14.4 В без нагрузки. Так пусть вас это не смущает, это напряжение ЭДС и это закономерно, что оно выше номинального.

Дополнительно к трансформатору собирается выпрямитель, диоды должны спокойно держать 30 А. Конденсаторный фильтр целесообразнее расположить в корпусе батареи, как в варианте с АТХ.

Источник

Питание аккумуляторного шуруповерта от сети 220 В.

Тема питания аккумуляторных шуруповертов от сети 220 В достаточно актуальна. Аккумуляторы выходят из строя, покупать новые дорого, а сам шуруповерт еще рабочий. Вот и начинает народ изобретать. Информацией об этом заполнен интернет. Кто пишет нужно блок питания с током 10 А, кто 20 А и больше. Приводятся данные с фиксацией скачков тока до 40 А. К этим значениям подтягивают якобы требуемые значения выходного тока блоков питания для шуруповертов. Так какие же параметры должны быть у блока питания заменяющего аккумуляторы в шуруповерте? Об этом и пойдет речь в статье.

Разбираться будем на примере популярной недорогой модели аккумуляторного шуруповерта “Einhell BAS 18-2/1HA ”.

В штатном режиме для питания этого шуруповерта использовались 15 аккумуляторов Ni-Cd напряжением 1,2 В и емкостью 1,2 А/час.

Внутри шуруповерта расположен двигатель, регулятор оборотов, переключатель направления вращения, двухскоростной редуктор с муфтой (трещеткой) позволяющей устанавливать требуемое значение крутящего момента.

Для начала выясним характеристики используемого двигателя. На двигателе есть его модель:

Такие двигатели продаются отдельно с более полным указанием характеристик. Вот пример:

Нас интересует ток, потребляемый этим двигателем. Его максимальное значение составляет 4 А.

Отсюда определяем мощность двигателя как произведение питающего напряжения на максимальный ток:

P = U × I = 18 В × 4 А = 72 Вт

Разумно предположить, что при максимальном крутящем моменте 20 Н/м ток двигателя также максимальный, около 4 А. Чтобы двигатель не сгорел в шуруповертах используют муфту (трещетку) которая позволяет поддерживать требуемый крутящий момент и защищает двигатель от перегрева и выхода из строя.

Теперь у нас есть вся необходимая информация для того, чтобы подобрать блок питания.

Ориентируемся на напряжение 18 В и ток 4 А. Но поскольку в шуруповертах, из-за специфики работы (старт, срабатывание трещетки) присутствуют броски тока, желательно выбрать блок питания с запасом по мощности.

Я выбрал китайский импульсный блок питания ALC195615 с выходным напряжением 19,5 В и током 6,15 А.

Его мощность около 120 Вт. Это почти вдвое превышает мощность двигателя равную 70 Вт.

Необходимо учесть еще одну важную особенность. При бросках тока возможно срабатывание защиты импульсного блока питания. Чтобы этого избежать, можно последовательно с шуруповертом включить мощный резистор номиналом около 1 Ом. При бросках тока это позволит избежать срабатывания защиты. Возможно потребуется подобрать величину этого резистора. У меня его нет, а роль этого резистора выполняют провода от блока питания до шуруповерта, длиной около 2 метров.

Да, напряжение на шуруповерте будет проседать, но в переходные моменты оно проседает и на штатных заряженных аккумуляторах. На качестве работы это существенно не отражается.

Важно не перегружать шуруповерт. Для закручивания больших шурупов 100 мм и более нужны мощные шуруповерты с крутящим моментом 40 Н/м и более. Можно и в слабом шуруповерте скрутить голову трещетке и заставить его работать при токах 10 и более ампер. Необходимо помнить, что в данной модели двигатель рассчитан на токи до 4 А, в нем обмотки намотаны проводом около 0,5 мм. Естественно при завышенных значениях рабочего тока он перегреется и сгорит.

На видео ниже приведены испытания по закручиванию шурупов до 75 мм при питании шуруповерта от такого блока питания.

Источник

Питание шуруповерта от сети 220В

Наконец-то я приступил к осуществлению своей давней задумки, а именно обеспечить питание для шуруповерта от сети 220 вольт. Несомненно у некоторых из вас тоже имеется шуруповёрт, с изношенным, негодным аккумулятором, который уже не берет зарядку. В моем расположении имелось два экземпляра.

Читайте также:  Мотор печки шевроле авео 2007

У первого (черный) рабочее напряжение составляет 18 Вольт. Именно его я первоначально хотел запитать от сети, т.к. удобно лежит в руке и довольно мощный. Но отсутствует кнопка. Возможно в будущем отрежу рукоятку и сделаю из него подобие бормашинки. Второй экземпляр рассчитан на 12 Вольт. Отслужил довольно долгое время. Аккумуляторную батарею конечно можно приобрести новую или в крайнем случае заменить банки. Но все таки хочется иметь под рукой всегда готовый инструмент, тем более что электродрель не всегда удобно использовать т.к. она тяжелая. Осуществить эту задумку нам поможет силовой трансформатор.

Был использован понижающий трансформатор ТС-250-36. «250» — это его номинальная мощность, а цифра 36 означает, что на выходе будет напряжение 36 В. Он имеет О-образный магнитопровод. Обмотки у него расположены таким образом, что половина первичной намотана слева, вторая половина с правой стороны. Аналогичным образом намотана и вторичная обмотка, которая расположена поверх первичной.
Отличить обмотки друг от друга у понижающего трансформатора не сложно, т.к. вторичная выполнена из более толстого провода, а та, на которую подается сетевое напряжение из более тонкого провода. Это из за того что по ней протекает ток меньшей величины.

Обмотки имеют симметричное расположение и две половинки по 18 Вольт соединяются проводом (место соединения хорошо видно на нижнем фото). Я буду использовать одну половину.

Но прежде чем перематывать трансформатор, нужно провести измерения. Я призываю быть аккуратными при работе с током, не прикасаться к токоведущим частям, а также всегда проверяйте правильно ли установлен предел измерений на мультиметре.

Справа измеряется напряжение на половине вторичной обмотки. Как видно, напряжение немного превышает паспортные значения, т.к. здесь не подключена никакая нагрузка.

Итак я отделил одну половинку и теперь приступаем к разборке трансформатора. Между слоями бумаги находилось большое количество парафина.

Вторичная обмотка в моем случае намотана в два слоя, отделенных слоем бумаги. Чтобы снизить напряжение вторички с 18 вольт пришлось снять почти половину витков.

При определении требуемого напряжения нужно учитывать, что после трансформатора будет стоять диодный мост, который снизит напряжение примерно на пару вольт. Но добавление сглаживающего конденсатора вызовет повышение напряжения примерно в 1,4 раза. Т.е. в отсутствии нагрузки, выпрямленное напряжение на конденсаторе будет равно амплитудному значению.

По мере отматывания вторички, делаем измерения. Вскоре, я остановился на значении 11,2 Вольт, т.к. боялся просадки при подключении нагрузки.

Когда трансформатор подготовлен (хотя некоторые могут использовать готовый с нужными параметрами), теперь пришло время познакомиться со схемой.

К выходу трансформатора нужно припаять диодный мост (VDS), чтобы переменный ток преобразовать в постоянный пульсирующий.
Диодный мост можно собрать из отдельный диодов либо использовать готовый. При его подборе следует учитывать сколько ампер потребляет ваш шуруповерт (мост подобрать с запасом).

Провода от вторичной обмотки припаиваем к выводам диодного моста, там где буквы АС (переменный ток).

Ну а после моста нужно припаять конденсатор для сглаживания пульсаций. Его напряжение должно превышать напряжение питания шуруповерта хотя бы в два раза. А емкость от 470 мкФ до 2200 мкФ.

По желанию в схеме перед трансформатором можно добавить выключатель и предохранитель.

Итак, после подключения схемы я произвел измерения. Холостое напряжение на выходе блока питания (когда нагрузка не подключена) составляет 15 вольт. При запуске шуруповерта, оно проседает до 11,5 вольт, что является нормой, поэтому ничего страшного. Полностью заряженный новый аккумулятор выдавал 13 Вольт.

Так выглядит инструмент изнутри. Здесь можно найти предельные параметры кнопки, а так же можно заметить что управляется двигатель мощным полевым транзистором.

Для того чтобы было удобно подключатся к блоку питания я разобрал аккумулятор. От него нам потребуются контакты.
Эту деталь нужно залудить. У меня пайка обошлась с использованием канифоли, но в некоторых случаях может потребоваться флюс для пайки алюминия.

Конечно же при пайке проводов от блока питания не забываем про полярность, обычно она указана на корпусе аккумулятора.
Отсек стал очень легким. Провод был загерметизирован термоклеем.

Тесты показали, что шуруповерт при работе от блока питания справился с поставленными задачами.

К этой статье имеется видео, в котором подробно показан процесс создания блока питания, перемотка трансформатора, подключение и тест.

Источник

Поделиться с друзьями