Печатная плата
Я плохой проектировщик печаток, поэтому плата у меня получилась громоздкой, двухэтажной. Если кто будет разрабатывать свою печатную плату — буду благодарен если предоставите рисунок, контакты в подвале сайта.
Два уровня платы сделаны из двух кусков стеклотекстолита 70Х70 мм. На первом этаже находятся фильтрующие конденсаторы, силовой трансформатор и мягкими проводами подпаяны транзисторы. Печатка прорезана острым резаком без всякого травления. Монтаж деалей обычный, в отверстие, рисунок со стороны медной фольги. Подпаянные транзисторы находятся на радиаторе под платой вместе с диодной сборкой Шоттки VD3, VD4.
Платы соединены между собой медным одножильным монтажным проводом, перемычка с эмиттера VT1 лишняя, она задумывалась для работы защиты, от которой я отказался.
Вторая плата выполнена поверхностным монтажем. У меня влезли не все выходные конденсаторы, пришлось их добавлять в корпус батареи.
На вторую плату подается сетевое напряжение, с нее же берется выходное. С диодной сборки приходит +, на которую в свою очеред приходят крайние выводы вторички Тр1. При уверенной работе без ОС по напряжению, цепь с С15 не нужна, как и соответствующие этой цепи обмотки.
На плату не влезли все конденсаторы выходного конденсаторного баяна, поэтому несколько конденсаторов пришлось расположить в клеммном углублении батарейного отсека.
Дно батарейного корпуса пришлось вырезать, так как плата не влезла полностью, к тому же для надежности был использован радиатор. В конечном итоге у меня получился такой блок:
При грамотном проектировании и использовании подходящих компонентов, блок все-таки можно поместить в родной корпус батареии не вылазия за его пределы. Мне это почти удалось. С другой стороны, если использовать блок отдельно от шуруповерта, можно вообще не переживать за габариты. Однако в таком случае придется использовать провод от преобразователя до шурика сечением не менее 2,5 мм2. На 4-х метровом проводе 1,5 мм2 мощность немного падает.
Данное решение является интересным с точки зрения применения: никаких ШИМ-ов и сложных схем, его можно применять для питания различных мощных приборов. Не зря ведь эту схему широко используют для питания галогенных ламп!
На этом мы закончим описание, позднее здесь же дам объективную оценку использования блока в реальных, рабочих условиях стройки. Предварительная оценка по мощности вращения: 5+!
Переделка аккумуляторного шуруповёрта
Собственно, к переделке.
Так как у меня был полностью готовый блок питания с достаточной длиной провода (1,8 метра), я решил его не наращивать и не пытаться перенести блок в корпус аккумулятора, как планировал изначально. Ухудшать неплохую развесовку ПРОРАБА тоже не хотелось, потому принял решение оставить аккумулятор как есть, просто заведя в него проводное питание. Получилось как нельзя лучше:
- Сетевое питание шуруповёрта;
- Отличная балансировка — с тяжёлым «низом»;
- Возможность отсоединить «сетевой» аккумулятор и подключить свежий.
Пожалуй, создание такого «сетевого» аккумулятора — перспективная мысль и на более промышленных объёмах, как резерв для набора аккумуляторного инструмента.
Далее превращаю свой рассказ из записи о том, как готовился я, в инструкцию для людей, которые только планируют превратить свой аккумуляторный шуруповёрт в сетевой.
Подготовка блока питания
Первый шаг — подготовка блока питания от ноутбука. Вся подготовка состоит в том, чтобы удалить штекер, который подходит к ноутбуку и подготовить провода к пайке.
- Отрезаем штекер, но не выбрасываем — на нём мягкая пластиковая облатка, которая нам ещё пригодится.
- С помощью ножа зачищаем от внешней изоляции ~5 сантиметров провода;
- В большинстве своём эти кабели имеют вид, когда один провод в виде «облатки», волосками охватывает внутренний. Этот «внешний» провод аккуратно отделяем и закручиваем, превращая в нормальный;
- Такую конструкцию не грех и изолировать — в дело вступает изолента.
После изоляции проводов подготовка блока питания закончена, приступаем к аккумулятору.
Подготовка аккумулятора
С аккумулятором работы чуть больше.
- Снимаем с шуруповёрта, раскручиваем корпус;
- Убираем все механические части. Видим банки аккумулятора, удерживаемые вместе (привет китайцам) скотчем. Вынимаем банки из аккумулятора;
- Откусываем два контакта и снимаем верхнюю банку, на которой держится клемма аккумулятора — далее все операции будем производить с ней, а остальной блок банок оставляем как балласт. На клемме уже припаян один провод, добавляем второй и обматываем для надёжности изолентой;
- Готовим корпус: сверлим в нём дыру радиусом чуть меньшим, чем доступная нам облатка от срезанного штекера на блоке питания.
На этом подготовки закончены. У нас имеется:
- Корпус аккумулятора с дыркой;
- Банка аккумулятора с клеммой и двумя выходящими проводами от неё;
- Провод блока питания со стопорной облаткой и двумя изолированными проводами.
Пора собирать.
Пайка и упаковка
Начинаем собирать то, что подготовили.
- Ставим паяльник греться, а пока заводим в отверстие корпуса аккумулятора провод от блока питания. На фото я дополнительно положил одну из банок так, чтобы она поддерживала провод и не давала ему провиснуть, а за компанию — улучшала балансировку корпуса;
- Устанавливаем банку примерно на место, где она будет стоять, и примеряем провода. После примерки в удобном положении (провод можно протянуть сквозь корпус подальше) начинаем пайку. Не забываем, что ток у нас постоянный, и следует проверить полярность перед соединением проводов;
- Припаиваем оба провода и изолируем места пайки изолентой;
- Устанавливаем банку с клеммой на её место, размещаем провода внутри так, чтобы можно было собрать корпус полностью;
- Отрезанный кусочек облатки штекера туго вгоняем в отверстие в корпусе аккумулятора, чтобы зафиксировать провод в нём;
- Собираем корпус аккумулятора.
Кстати, перед пайкой можно проверить работоспособность всей системы. Я, к примеру, зажал провода обычными прищепками (работа ведь бытовая, не DIY в готовой мастерской какой-нибудь) и подключил верхнюю часть корпуса аккумулятора к шуруповёрту.
На этом наша работа закончена, можно проверять изделие и хвалиться всем, какой хороший сетевой шуруповёрт получился из аккумуляторного.
Как переделать?
Рассмотрим, как переделать аккумуляторный шуруповерт в сетевой, используя блок питания от компьютера. Но прежде чем отправляться разбирать старый системник или в магазин, чтобы купить новый БП, почитайте, что написано на корпусе шуруповерта. Обычно там указано рекомендуемое напряжение, чаще всего это 12 В. Для такого варианта блок питания отыскать проще простого. Но вот если указано большее значение, то к некоторых случаях поиски могут затянуться. Словом, переделывайте только 12-вольтовый шуруповерт, чтобы не усложнять себе жизнь.
Шаг 1. Снимите б/у блок питания на 500 Вт со старого системника или купите самый дешевый в любом магазинчике или сервисе по ремонту компьютеров.
Приобретите блок питания
Шаг 2. Всю подробную информацию о технических характеристиках компьютерного блока вы сможете прочитать на наклейке, которая находится на боку этой детали.
Изучите характеристики блока питания
Шаг 3. Затем можно приступать к переделке. Разберите родную, но закончившую работать батарею и выньте из него все питающие элементы.
Разберите старую батарею
Шаг 4. Аккумуляторы нам уже не нужны, но сохраните клеммодержатели и клеммы. Аккуратно снимите последние с батарей.
Снимите клеммодержателиАккуратно снимите клеммы
Шаг 5. К клеммам припаяйте провод сечением 3 мм² , предварительно зачистив его.
Припаяйте к клеммам проводВот так должно получиться
Шаг 6. Закрепите клеммы на клеммодержателе.
Закрепите клеммы на клеммодержателе
Шаг 7. Запомните, что «минусовой» провод у вас — синий (например). Вставьте клеммы согласно этой информации и символам на корпусе батареи в сам корпус.
Вставьте клеммы внутрь корпуса
Шаг 8. Удерживая клеммодержатель внутри, просверлите корпус бывшей батареи в верхней части сверлом диаметром 3 мм.
Сделайте отверстие в корпусе
Шаг 9. Снимите фаску сверлом побольше, чтобы шуруп на 3 мм легко утапливался в пластике (его шляпка не должна выступать).
Снимите фаску и вкрутите шуруп
Шаг 10. Затяните шуруп. Таким образом вы зафиксируете внутри корпуса от батареи сами клеммы и провод.
Зафиксируйте шурупом клеммодержатели внутри корпуса
Шаг 11. В корпусе от батареи просверлите еще одно отверстие, чтобы вывести провод питания из него.
Сделайте второе отверстие в корпусе батареи
Шаг 12. Рекомендуем зафиксировать провод внутри корпуса, чтобы он не тянул клеммы, когда во время работы вы будете натягивать шнур. Для этого на определенном расстоянии на выходе провода из корпуса намотайте несколько слоев изоленты. Она не даст проводу вылезать из отверстия на большее чем нужно расстояние.
Изолента поможет зафиксировать провод
Шаг 13. Соберите корпус батареи назад, скрутите все детали. Батарея-заглушка с возможностью подключения шуруповерта к сети готова.
Соберите корпус батареи
Шаг 14. Но это еще не все. Теперь нужно подключить нашу заглушку к блоку питания. Еще раз посмотрите на информационную наклейку на нем: там будет указано, каким цветом провода дают напряжение на 12 вольт. Здесь это желтый и черно-желтый провода.
Посмотрите цвета проводов
Шаг 15. Соедините параллельно один черно-желтый и один желтый провод, а также два черных («земля»). Если у вас только одна линия на 12 В, то возьмите просто два желтых провода и два черных.
Скрутите параллельно нужные проводаВот так должно получиться
Шаг 16. Припаяйте провода к силовому разъему XT60.
Припаяйте провода к XT60
Шаг 17. Припаяйте провод, идущий от батареи-заглушки, к другой части разъема.
Провод от батареи тоже припаяйтеВот так должно получиться
Шаг 18. Чтобы запустить блок питания от компьютера без самого системника, замкните зеленый провод на черный — на землю. Это можно сделать перемычкой из обычной скрепки.
Замкните контакты скрепкой
Шаг 19. Блок питания готов к работе. Можно его включать. Лишние провода можно отрезать или смотать в пучок, чтобы не мешали.
Лишние провода можно отрезать. Не забудьте про изоляцию
Шаг 20. Проверьте работоспособность системы. В целом шуруповерт готов к работе от сети. А так как была изготовлена батарея-заглушка для такого подключения, то есть провода не были напрямую подключены к прибору, то при желании на такой шуруповерт можно купить новый аккумулятор и пользоваться и им, и этой системой.
Шуруповерт переделан и готов к работе
Различные варианты выносных блоков питания
Блок питания выносного типа для шуруповерта можно изготовить из следующих устройств:
- из компьютерного БП;
- используя блок питания от ноутбука;
- из зарядки автомобильного аккумулятора;
- из инверторного сварочного аппарата.
Выносной источник питания из БП от компьютера или от ноутбука
В данном случае, чтобы сделать блок питания для шуруповерта, понадобится БП от компьютера «АТ» формата мощностью 300-350 Вт. Сила тока на его выходе напряжением 12 V будет составлять около 16 А, чего вполне хватит для работы электроинструменту средней мощности. Деталь можно снять со старого системного агрегата или приобрести, например, в компьютерном магазине. При этом она уже оснащена кнопкой включения, охлаждающим вентилятором, а также защитой от перегрузок.
Основные рабочие характеристики компьютерного БП содержатся на табличке его корпуса.
Работу по приспосабливанию устройства для работы совместно с шуруповертом выполняют в такой последовательности:
- разбирают корпус компьютерного БП;
- убирают защиту от включения, соединив для этой цели зеленый проводок с любым из черных, входящих в состав данного разъема;
- затем от разъема MOLEX отрезают провода, которые не нужны: оставляют только желтый (+12 V) с черным (земля) проводки;
- припаивают к желтому и черному проводам один конец шнура;
- разбирают шуруповерт;
подсоединяют к его соответствующим клеммам второй конец провода от БП;
в обратном порядке собирают инструмент.
В итоге получится оборудование примерно как на фотографии ниже.
Использование зарядного устройства от ноутбука в качестве источника питания для эксплуатируемого инструмента – это очень простой вариант. При этом особые переделки не потребуются. Подойдет зарядка с выходным напряжением от 12 до 19 V.
Доработку устройства выполняют так:
- от выходного шнура зарядки срезают кусачками разъем;
- оголяют концы проводов;
- разбирают шуруповерт;
- припаивают проводки зарядки к соответствующим контактам инструмента;
- собирают электроинструмент;
- проверяют его работоспособность.
Можно также подключить шнур к шуруповерту через аккумулятор. Из него предварительно вытаскивают батареи, а в корпусе делают отверстия под питающий кабель.
Концы шнура присоединяют к аккумуляторным клеммам.
Переделывание зарядки автомобильного аккумулятора и инверторного сварочного аппарата
Переделка зарядного устройства от автомобильных аккумуляторных батарей в зарядку для шуруповерта выполняется сходным способом с модернизацией ИП от ноутбука. На авторынке понадобится приобрести не импульсный блок питания, а прибор аналогового типа (если дома нет старого, который не используется) с возможностью ручного регулирования силы тока и напряжения на выходе при зарядке батарей. Стоит такое устройство недорого. Внешний вид его представлен на фотографии ниже.
Алгоритм переделывания следующий:
- подбирают 2 многожильных проводка нужного сечения;
- к одному концу каждого из них приделывают специальные контактные зажимы («крокодилы»), а с оставшихся снимают 2-3 см изоляции;
сгибают зачищенные концы в виде крючка;
разбирают шуруповерт;
к его контактным клеммам подсоединят согнутые концы, припаивая их с помощью паяльника либо стягивая пластиковыми хомутами (стяжками);
хорошо изолируют электрические соединения, чтобы не было короткого замыкания;
выполняют сборку электроинструмента, обязательно проверяя его работоспособность после.
Чтобы правильно подключать переделанный инструмент к зарядке, «крокодилы» отмечают любым приемлемым способом, например, определенным цветом или надписями («+», «-»).
Создание внешнего источника питания из инверторного сварочного аппарата – это более сложная, по сравнению с рассмотренными выше способами переделки, операция. Из-за несоответствия выходных токов агрегата нужной величине понадобится изменять конструкцию оборудования. Для этого нужно проводить сопутствующие расчеты. Здесь без хороших познаний в электротехнике не обойтись.
Схема сетевого шуруповерта принципиально ничем не отличается от его аккумуляторного аналога. По этой причине переделка самого электроинструмента состоит в аккуратном подсоединении его к внешнему источнику питания либо в модернизации накопителя. Кроме рассмотренных вариантов, существует еще много других способов переделать шуруповерт на работу от сети. С этой целью используют даже детали от старых ламповых телевизоров. Но во всех случаях следует помнить о безопасности — самым простым вариантом будет использование предохранителей.
Сборка сетевого блока питания для шуруповерта в корпусе от аккумулятора
Переделать шуруповерт в сетевой удобно, используя корпус от его аккумулятора. При этом в качестве внутренней начинки используют:
- блоки питания китайского производства напряжением 24 V;
- БП самостоятельной сборки;
- разные готовые блоки питания.
Переделывание китайского блока на 24 V
БП китайского производства с напряжением на выходе 24 V (максимальная сила тока 9 А) не составит труда купить в местах продажи радиодеталей. Большинство шуруповертов рассчитаны на работу от 12 либо 18 V. По этой причине необходимо понизить выходное напряжение китайского изделия до нужной величины. Сделать это несложно, даже обладая неглубокими познаниями в области радио и электротехники.
Модернизацию питающего источника выполняют следующим образом:
- выпаивают с помощью паяльника постоянный резистор R10 сопротивлением 2320 Ом, отвечающий за выходное напряжение;
- на его место впаивают регулируемый резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм, предварительно выставив данный параметр на величину 2300 Ом, чтобы не сработала встроенная защита при включении сделанного устройства в сеть;
- подают питание на переделанный блок;
- вращением регулятора подстроечного сопротивления устанавливают требуемую величину выходного напряжения, контролируя ее значение с помощью мультиметра.
Чтобы подключить мультиметр, достаточно просто его щупами дотронуться до соответствующих контактов на выходе переделываемого изделия. При этом переключатель измерительного приспособления нужно выставить на диапазон постоянного напряжения. Если модернизируемый электроинструмент рассчитан на работу от 12 V, то следует убедиться, что ток при данной величине напряжения не превышает максимального значения 9 А. Иначе созданное устройство быстро выйдет из строя из-за перегрузки.
Самодельные встраиваемые источники питания
Чтобы запитать шуруповерт от сети, можно также собрать самодельный источник питания (ИП). Для этого потребуется электронный трансформатор на 60 Вт, например, Taschibra либо Feron. Их переделывать не нужно. Конечная схема блока питания, который предстоит собрать, представлена на фотографии далее. На ней отчетливо видны все детали с их маркировкой, а также основными параметрами.
Трансформатор Т1 понадобится сделать самостоятельно. Для этого поступают так:
- приобретают ферритовое кольцо (НМ2000), имеющее размеры 28*16*9 мм;
- надфилем стачивают на нем углы;
- изоляционной лентой обматывают кольцо.
Все детали схемы прикрепляют к пластине из алюминия (толщиной от 3 мм), которая одновременно будет выполнять проводящую функцию. Затем собранный ИП устанавливают в корпус от аккумулятора.
Можно брать готовые детали также из энергосберегающей лампы и от других устройств. Но схемы тогда будут другими, например, как на фото далее. Чтобы их спаять, потребуются определенные знания радиотехники.
Схеме выше соответствует ИП с балластной лампой, фотография которого в сборке представлена ниже. При этом лампочка выполняет дополнительно функцию подсветки.
Использование при переделке готовых блоков
Внутрь старого аккумуляторного корпуса можно поставить любой блок питания, рассчитанный на 220 V, главное, чтобы он имел подходящие размеры и требуемую величину напряжения на выходе. БП с нужными характеристиками покупают на радиорынках или в магазинах для радиолюбителей. Чтобы установить купленный блок питания для шуруповерта вместо аккумулятора поступают следующим образом.
- Предварительно разбирают приобретенное изделие.
- Переделывают его нужным образом, модернизируя под собственные нужды. При необходимости, соединительные проводки удлиняют, размещают отдельно трансформатор и микросхему. Для лучшего охлаждения платы, ее оснащают радиатором.
- После этого детали монтируют в корпус от аккумуляторного блока, в котором также делают отверстия, через которые воздух при циркуляции будет отводить тепло.
Все встроенные детали внутри корпуса должны быть надежно зафиксированы.
Степень модернизации приобретенного БП в каждом отдельном зависит от соответствия его первоначальных параметров требуемым величинам для электроинструмента. Чтобы не ошибиться с размерами приобретаемого источника питания, с собой берут корпус из-под батарей и примеряют выбранное изделие по нему.
Другие способы модернизации
Радиолюбители предлагают много вариантов модернизации инструмента. Одни из них очень просты и сводятся к применению готовых блоков питания, а другие требуют знаний в области электротехники и придают устройству универсальность. Классификация способов:
- Адаптер питания для ноутбука.
- Подключение компьютерного импульсного БП (блок питания).
- Применение автомобильный аккумулятор на 12 В.
- Сборка самодельного источника питания.
При использовании импульсного БП (мощность от 350 Вт и выше) для персоналки (форм-фактор АТ) необходимо найти напряжение питания 12 В на разъемах, питающих винчестер или привод для чтения компакт-дисков. Вывести провода, а остальные аккуратно обрезать и заизолировать. Можно собрать корпус для БП, что позволит получить ток до 16 А. Кроме того, необходимо снять защиту от запуска. Для этого нужно соединить зеленый провод с черным из этого разъема. Эти два способа являются очень простыми и не требуют дополнительного описания.
Автомобильный аккумулятор является оптимальным источником электрической энергии. При модернизации модели ничего не изменилось, кроме подключения другой батареи. Существенным недостатком является его масса. Кроме того, нужно собрать зарядное устройство или приобрести в специализированном магазине.
Сборка своего БП является оптимальным решением для тех, кто поддерживает качество. Предыдущие варианты хороши, но не позволяют добиться гибкости применения. Например, они применимы только для шуруповертов с напряжением 12, а не 18 В. Есть зарядные устройства, рассчитанные на напряжение 19 В. Получение 18 В достигается путем последовательного соединения аккумуляторных батарей, например, 12 и 6 В. Следует учесть, что по характеристикам батареи должны отличаться только в плане напряжения. Именно поэтому часто и возникает необходимость собрать источник питания самостоятельно.
Но так ли хороша эта замена?
Имея шуруповерт с литий-ионным аккумулятором, у пользователя появляется возможность после недолгой работы ставить батареи на дозарядку при этом их емкость не уменьшится. Такой тип элементов обладает большим количеством циклов заряда и разряда. Как только они исчерпают свой ресурс, их можно легко поменять. Если сравнивать с никель-кадмиевыми, Li-ion заряжаются намного быстрее. Первые приблизительно 13-15 часов, вторые – 1-3 часа. При одинаковой емкости и выходном напряжении аккумуляторы на литиевых банках весят меньше.
Отмечаются и недостатки. Стоимость литий-ионных намного выше. На их работоспособности отрицательно сказывается как перезаряжение, так и переразрядка. Заряжать желательно устройством, которое, как только будет достигнут определенный вольтаж, снизит ток, подаваемый на батареи. На улице при прохладной погоде такой шуруповерт использовать невозможно, потому как при минусовой температуре заряд и элементы теряют работоспособность.
Литиевые банки длиннее кадмиевых, хотя их и необходимо в 2 раза меньше. Помимо банок в конструкцию аккумуляторного блока надо поместить небольшую электронную плату (контроллер заряда-разряда).
Устройство шуруповерта
Этот механизм состоит из следующих частей:
- Электродвигатель постоянного тока. Имеет форму цилиндра, в корпусе вместо обмотки возбуждения находятся постоянные магниты. Это упрощает конструкцию и обеспечивает достаточный крутящий момент при низких оборотах. На вал электромотора надета ведущая (солнечная) шестерёнка планетарного редуктора;
- Реверсивный регулятор числа оборотов. Схема регулировки собрана на ШИМ-контроллере и полевовом транзисторе. Реверс осуществляется переключением полярности подключения питания к щёткам двигателя;
- Планетарный редуктор. Выполнен в отдельном корпусе. Своё название получил из-за сходства с Солнечной системой. Состоит из кольцевой шестерни, центральной (солнечной) шестерёнки, сателлитов и водила. Кольцевая шестерёнка передаёт усилие через подпружиненные шарики регулятора нагрузки. Есть модели с двухскоростными редукторами. Повышенная скорость включается при использовании устройства в качестве дрели;
- Механизм ограничения усилия вращения. Служит для ограничения усилия при закручивании шурупов. Передаёт вращающий момент через шарики, прижимаемые регулируемой пружиной;
- Съёмный аккумулятор. Состоит из отдельных элементов в одном корпусе. Напряжение в разных моделях составляет от 9 до 18 вольт.
Способы восстановления работоспособности шуруповерта
В случае выхода аккумуляторов из рабочего состояния необходимо искать пути решения проблемы. Возможные пути следующие:
- приобрести новые аккумуляторные блоки. Часто цена на подобные изделия не намного меньше, чем та, которую придется заплатить за покупку нового инструмента. Поэтому покупают для дорогого профессионального шуруповерта;
- купить сами аккумуляторы. Разобрать аккумуляторный блок и спаять его заново. Вариант немного дешевле предыдущего, но помогает восстановить работоспособность;
- переделка аккумуляторного шуруповерта на сетевой. Обычно затраты невысоки. Проблема в покупке новых накопителей электричества отпадает навсегда.
Зачем переделывать аккумуляторный шуруповерт
Некоторые люди не понимают, зачем делать из аккумуляторного электрошуруповерта сетевой. На самом деле все достаточно просто. Дело в том, что пользоваться таким инструментом можно только до тех пор, пока его батарея не сядет. После разрядки придется подзаряжать шуруповерт и только после этого продолжать им пользоваться. Многих это не устраивает, и они решают заняться переделкой инструмента в сетевую модель.
Также это часто делают, когда батарея выходит из строя и перестает заряжаться. Многим не хочется тратиться на новый аккумулятор, и они решают переделать инструмент, чтобы он работал от сети.
