Сетевой блок питания для аккумуляторного шуруповёрта
Знакомый попросил собрать внешний блок питания для шурупоповёрта. Вместе с шуруповёртом (рис.1) принес трансформатор питания от старого советского выжигателя-гравёра «Орнамент-1» (рис.2) – посмотреть, нельзя ли его использовать?
Сначала, конечно, разобрали аккумуляторный отсек, посмотрели на «банки» (рис.3 и рис.4). Проверили зарядным устройством на работоспособность каждую «банку» несколькими циклами заряда-разряда – из 10 штук только 1 хорошая и 3 более-менее нормальные, а остальные совсем «сдохли». Значит, точно придётся делать внешний блок питания.
Чтобы собирать блок питания, надо знать какой ток потребляет шуруповёрт при работе. Подключив его к лабораторному источнику, узнаём, что двигатель начинает вращаться при 3,5 В, а при 5-6 В появляется приличная мощность на валу. Если нажать пусковую кнопку при подаче на него 12 В, срабатывает защита у блока питания – значит, ток потребления превышает 4 А (защита настроена на это значение). Если шуруповёрт запустить на низком напряжении, а потом его повысить до 12 В – работает нормально, ток потребления около 2 А, но в тот момент, когда вкручиваемый шуруп входит наполовину в доску, защита у блока питания опять срабатывает.
Чтобы посмотреть полную картину потребляемых токов, шуруповёрт подключили к автомобильному аккумулятору, поставив в разрыв плюсового провода резистор сопротивлением 0,1 Ом (рис.5). Напряжение падения с него подавали в компьютерную звуковую карту с открытым входом, для просмотра использовали программу SpectraPLUS. Получившийся график показан на рисунке 6.
Первый импульс слева – пусковой при включении. Видно, что максимальное значение достигает 1,8 В и это говорит о протекающем токе 18 А (I=U/R). Затем, по мере набора двигателем оборотов, ток падает до 2 А. В средине второй секунды головка шуруповёрта зажимается рукой до срабатывания «трещётки» — ток в это время возрастает примерно до 17 А, затем падает до 10-11 А. В конце 3-ей секунды пусковая кнопка отпущена. Получается, что для работы шуруповёрта требуется блок питания с возможностью отдавать мощность 200 Вт и ток до 20 А. Но, учитывая, что на аккумуляторном отсеке написано, что он на 1,3 А/ч (рис.7), то, скорее всего, всё не так плохо, как кажется на первый взгляд.
Вскрываем блок питания выжигателя, меряем выходные напряжения. Максимальное – около 8,2 В. Мало, конечно. Учитывая падение напряжения на диодах выпрямителя, выходное напряжение на фильтрующем конденсаторе будет около 10-11 В. Но деваться некуда, пробуем собрать схему по рисунку 8. Диоды использованы марки КД2998В (Imax=30 А, Umax=25 В). Крепление диодов VD1-VD4 выполнено навесным монтажом на лепестках контактных гнёзд выжигателя (рис.9 и рис.10). В качестве конденсатора большой ёмкости использовано параллельное включение 19-ти штук меньшей ёмкости. Вся «батарея» обмотана малярным скотчем и конденсаторы подобраны таких размеров, чтобы вся связка с лёгким усилием входила в аккумуляторный отсек шуруповёрта (рис.11 и рис.12).
В выжигателе очень неудобно стоит предохранительная колодка, поэтому она была убрана, а предохранитель подпаян «напрямую» между одним из проводов 220 В и выводом помехоподавляющего конденсатора С1 (рис.13). При закрывании корпуса сетевой провод туго обжимается проходным резиновым кольцом и это не позволяет проводу болтается внутри при изгибании его снаружи.
Проверка работоспособности шурупововёрта показала, что всё работает нормально, трансформатор после получасового сверления и закручивания саморезов нагревается примерно до 50 градусов по Цельсию, диоды нагреваются до такой же температуры и в радиаторах не нуждаются. Шуруповёрт с таким блоком питания имеет меньшую мощность в сравнении с запиткой его от автомобильного аккумулятора, но это понятно – напряжение на конденсаторах не превышает 10,1 В, а во время увеличения нагрузки на валу ещё дополнительно уменьшается. Кстати, прилично «теряется» на питающем проводе длиной около 2 метров, даже применяя его сечением 1,77 кв.мм. Для проверки падения на проводе была собрана схема по рисунку 14, в ней контролировалось напряжение на конденсаторах и напряжение падения на одном проводнике питающего провода. Результаты в виде графиков при разных нагрузках показаны на рисунке 15. Здесь в левом канале – напряжение на конденсаторах, в правом – падение на «минусовом» проводе, идущем от выпрямительного моста к конденсаторам. Видно, что во время остановки головки шуруповёрта рукой, напряжение питания просаживается до уровней ниже 5 В. На шнуре питания при этом падает примерно 2,5 В (2 раза по 1,25 В), ток носит импульсный характер и связан с работой выпрямительного моста (рис.16). Замена шнура питания на другой, с сечением около 3 кв.мм привела к повышению нагрева диодов и трансформатора, поэтому вернули назад старый провод.
Посмотрели ток в цепи между конденсаторами и самим шуруповёртом, собрав схему по рисунку 17. Получившийся график – на рисунке 18, «лохматость» — это пульсации 100 Гц (то же, что и на предыдущих двух рисунках). Видно, что пусковой импульс превышает значение 20 А – скорее всего, это связано с меньшим внутренним сопротивлением источника питания за счёт использования параллельного включения конденсаторов.
В конце замеров посмотрели ток через диодный мост, включив между ним и одним из выводов вторичной обмотки резистор 0,1 Ом. График на рис.19 показывает, что при торможении двигателя ток достигает значения 20 А. На рис.20 – растянутый по времени участок с максимальными токами.
В результате, пока решили поработать с шуруповёртом с описанным блоком питания, если же будет «не хватать мощности», то придётся искать более мощный трансформатор и ставить диоды на радиаторы или менять на другие.
И, конечно же, не стоит воспринимать этот текст как догму — абсолютно нет никаких препятствий для изготовления БП по любой другой схеме. Например, трансформатор можно заменить на ТС-180, ТСА-270, или можно попробовать запитать шуруповёрт от компьютерного импульсного БП, но, скорее всего, понадобится проверка возможности отдачи цепи +12 В тока 25-30 А.
Источник
Переводим шуруповёрт на питание от сети 220
Если у вас есть шуруповерт и вы в основном используете его внутри помещения, то, думаю, вам будет интересна и полезна данная статья. Тут речь пойдет о переделке 12 вольтового шуроповерта с ni-cd аккумулятором.
Шуруповерт для дома неплохо было бы питать от розетки. Вот сегодня этим и займемся.
Возникает логичный вопрос: а есть ли смысл вообще что-то переделывать? Так что aliexpress нам в решении этой проблемы не поможет. Поэтому хочу предложить вам другой в несколько раз более выгодный вариант.
Блоки питания от компьютеров довольно мощные ребята. Так же найти такой блок питания не составит особого труда. Наверняка у вас дома валяется подобный без дела. А если нет, то можно пойти в любой ремонт компьютеров и за пару сотен рублей купить б/у-шный блок питания, ну скажем на 500 Вт.
Пусть он будет мятый, грязный, весь в пыли, но главное, чтобы он работал. На одной из стенок обычно имеется наклейка, содержащая подробную информацию по линиям питания. На данном блоке мы можем видеть следующие характеристики: 25 А на линию 12 В, а это ни много ни мало 300 Вт мощности.
Для шуруповерта хватит с запасом. Такой блок питания конечно довольно крупный, но в то же время он гораздо дешевле даже китайских блоков на меньшую мощность.
К этим клеммам нужно будет припаять провод с сечением, ну скажем 3 мм 2 . По идеи этого должно хватить для того, чтобы энергия не рассеивалось в тепло, даже на длине провода около 2 м. Берем в руки паяльник и предварительно подготовив провода (зачистив от изоляции и облудив), припаиваем к клеммам.
Не знаю, как будет у вас в шуруповёрте, лично у автора получилось загнуть ушки клемм прямо в пластмасску и получилось весьма надежно.
Подперев снизу, например, отверткой, сверлим насквозь отверстие сверлом диаметром 3 мм. Затем снимаем фаску большим сверлом. Причем снимаем так, чтобы винтик m3 с потайной головкой не торчал.
Ну и остается это дело затянуть гаечкой. Такой вариант с винтиком в разы лучше любого другого крепления.
Также, крайне желательно поставить параллельно клеммам конденсатор на 16 или 25 В и емкостью около 10000 мкФ. Купить конденсатор можно на любом радиорынке, в любом магазине радиотоваров, а также вытащить из убитого компьютерного блока. Есть способ разжиться таким конденсатором на халяву. С большой вероятностью вам его отдадут бесплатно в любом сервисе по ремонту компьютеров. Они их все равно выкидывают. Стоит только попросить. Так что действуйте.
Конденсатор будет служить энергетическим буфером пусковых токов. Это нужно для того, чтобы снизить нагрузку на блок питания. Если этого не сделать, с большой долей вероятности он (блок питания) будет уходить в защиту. Берем и припаиваем. Гаечку в этом случае автор рекомендует приклеить на суперклей. Иначе просто не сможете закрутить.
Ну и давайте в конце проверим трещалку момента затяжки на максимальном режиме, чтобы убедиться, что блок питания тянет максимальный пусковой ток в режиме шуруповерта с трещалкой.
И тут тоже все отлично. Защита не сработала. Эксперимент можно считать более чем успешным.
И напоследок, если вы берете слабый блок питания, и он уходит в защиту, но конденсатор вы уже поставили, скорее всего срабатывает защита по напряжению. И как ни странно, проблема решается дополнительной нагрузкой на линию питания 5 В. То есть берем красные и черные провода и подключаем к ним отдельную нагрузку. На форумах пишут, что 1 А будет достаточно. Для этого берем 5 Вт лампочку на 6 В или две на 3 Вт, и пусть они просто светят и нагружают линию и все будет работать замечательно.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник