Переделка блока питания шуруповерта на литиевые

Основания и сложности переделки

Преимущества и недостатки LI Ion

Прежде всего, отметим, что старые никель-кадмиевые батареи вполне надёжны, недороги и могут работать в условиях низких температур, выдерживая большое количество циклов заряда-разряда. Однако они имеют одно нехорошее свойство, состоящее в постепенной потере ёмкости, если ставить их на зарядку, не дождавшись полного разряда (так называемый «эффект памяти»).

Необходимость в переделке шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 объясняется рядом преимуществ последних, основными из которых являются:

Большая емкость, позволяющая продлить время эксплуатации прибора;
Заметно меньшие, чем у других батарей габариты и вес (фото ниже);

Способность хорошо «держать» заряд, находясь не под нагрузкой;
Отсутствие эффекта памяти, характерного для старых батарей.

Однако и у новых литиевых аккумуляторов имеется недостаток, заключающийся в ухудшении параметров при полном их разряде. При напряжениях более 4,2 и менее 2,7 Вольт они «чувствуют» себя не очень комфортно. Именно поэтому ещё при производстве эти изделия оснащаются встроенными контроллерами, защищающими их от КЗ, перенапряжений и глубокого разряда.

Обратите внимание! Встроенный электронный регулятор автоматически отключает их при размыкании питающей цепи, или когда аккумулятор шуруповерта находится вне отсека рабочего инструмента. Ещё одним минусом переделки аккумулятора шуруповерта на литий является неприспособленность новых батарей для функционирования при низких температурах. Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются уже рассмотренными ранее достоинствами

Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются уже рассмотренными ранее достоинствами

Ещё одним минусом переделки аккумулятора шуруповерта на литий является неприспособленность новых батарей для функционирования при низких температурах. Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются уже рассмотренными ранее достоинствами.

Проблемные места

Для реализации обозначенных выше преимуществ потребуется решить ряд вопросов, возникающих при переделке аккумулятора шуруповерта на li-ion, а именно:

Рабочие габариты нового изделия, определяемые из его обозначения (диаметр – 18 мм, длина – 65 мм) не совпадают с размерами заменяемых элементов;
Полноценная замена аккумуляторов возможна лишь при условии доработки батарейного отсека, позволяющей поместить плату контроллера и жгут соединительных проводов;
При переделке также должна учитываться разность напряжений каждого из элементов сборного источника, состоящего из нескольких акб (1,2 Вольта у никель-кадмиевых против 3,7 Вольт у LI Ion).

Важно! С учётом данного обстоятельства необходимо заранее попытаться подогнать суммарное напряжение нескольких новых элементов под старое его значение (на рисунке ниже приведены никель-кадмиевые батареи). Никель-кадмиевые элементы

В отдельных случаях добиться совпадения питающих напряжений не удаётся совсем, что заставляет отказаться от переделки или искать другие, подходящие по этому параметру изделия

При этом важно соблюдать меру и просчитать экономическую целесообразность перехода на li ion 18650 (иначе модернизация может оказаться дороже самого инструмента)

Отличие от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей

Исторически первыми по-настоящему массовыми аккумуляторными батареями для ручного электроинструмента были батареи никель-кадмиевые. При невысокой цене они вполне допускают относительно большие нагрузки и обладают удовлетворительной электрической емкостью при разумных габаритах и массе. Аккумуляторы этого типа до сих пор широко распространены, особенно в недорогом секторе ручных электроприборов.

Главное отличие литиевых аккумуляторов от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей – малая масса при высокой электрической емкости и очень хорошей нагрузочной способности.

Кроме того, очень важным отличием литиевых элементов питания является существенно меньшее время зарядки. Такую батарею можно зарядить за пару часов. А вот полный цикл заряда никель-кадмиевых аккумуляторов занимает не менее двенадцати часов.

Переделка шуруповерта 18V на литий (Li-ion)

С этим связана еще одна особенность: в то время как литиевые батареи совершенно спокойно переносят как хранение, так и эксплуатацию в не полностью заряженном состоянии, никель-кадмиевые обладают крайне неприятным «эффектом памяти». На практике это означает, что для продления срока службы, а также, чтобы не допустить быструю потерю емкости, никель-кадмиевые аккумуляторы желательно использовать до полного разряда. После чего обязательно заряжать до полной емкости, что занимает значительное время.

Литиевые аккумуляторные батареи лишены этого недостатка.

Доводы «против»

Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.

Пошаговая инструкция

Разобрать аккумулятор: выкрутить все винты, спрятанные под наклейками. Элементы питания, находящиеся внутри соединены между собой. К ним подходят два провода: красный и черный (-).
Отрезать провода от элементов питания. Отрезать нужно именно от элементов, а не от контактов батареи.
К открытым контактам зарядника присоединить провод с помощью пайки, предварительно обработав латунные клеммы ортофосфорной кислотой. Это обеспечит надежность соединения латуни с медным кабелем.
Заизолировать места соединений.
В корпус, где располагались аккумуляторы, вставить груз в качестве противовеса.
Припаять выводы батареи внутри корпуса к свободным контактам кабеля, соблюдая полярность. При нарушении полярности инструмент будет работать, но вращаться в другую сторону.
Включить вилку в сеть и проверить работоспособность.
Дополнительно в корпусе шуруповерта с левой стороны проделать отверстие для провода. Чтобы обеспечить плотное прилегание, сделать «замок» из изоляционной ленты.

Как переделать аккумуляторный шуруповёрт для работы от сети 220 Вольт

Мастера придумали несколько способов, чтобы переделать шуруповёрт для работы от электрической сети. Все они заключаются в том, чтобы предоставить мотору требуемое напряжение питания с помощью промежуточного источника или преобразователя.

Таблица: варианты источников питания для сетевого шуруповёрта

Источник питания	Достоинства	Недостатки
Комплектное зарядное устройство шуруповёрта.	Несложная переделка. Используется существующее зарядное устройство. Не требуется подбирать напряжение блока питания. Не требуется вмешательство в электрическую схему шуруповёрта.	Зарядное устройство занимает место на столе.
Готовый блок питания, помещённый в корпус старого аккумулятора.	Несложная переделка. Красивое инженерное решение — из шуруповёрта выходит только сетевой шнур. Нет потерь в кабеле с низким напряжением. Не требуется вмешательство в электрическую схему шуруповёрта.	Поиск готового компактного блока питания на требуемое напряжение. Блок питания греется в закрытом корпусе, надо делать перерывы в работе.
Самодельный блок питания, помещённый в корпус старого аккумулятора.	Красивое инженерное решение — из шуруповёрта выходит только сетевой шнур. Нет потерь в кабеле с низким напряжением. Не требуется вмешательство в электрическую схему шуруповёрта.	Требуется подобрать схему и найти радиодетали. Мастер должен иметь опыт пайки, сборки и отладки электрических схем.
Внешний блок питания	Несложная переделка.	Требуется разбирать шуруповёрт и подключаться к его схеме. Блок питания занимает место на столе. Нужно найти походящий блок питания.
Блок питания от компьютера	Несложная переделка. Компьютерный блок питания легко найти. Подойдёт любой блок питания от 300 Вт.	Требуется разбирать шуруповёрт и подключаться к его схеме. Блок питания занимает много места на столе.

Как переделать шуруповерт под блок питания

В первую очередь нужно определиться с блоком питания. Можно взять обычный китайский БП. Продаются они в магазинах радиодеталей. Практически все современные шуруповерты рассчитаны на работу от 12 или 18 В, поэтому следует понизить выходное напряжение. В этом нет ничего сложного, если человек разбирается в теме.

Вам это будет интересно Установка датчика движения

Модернизация происходит следующим образом:

Из покупного блока выпаивают резистор на постоянное сопротивление 2320 Ом, который и отвечает за выходную характеристику напряженности.
На это место впаивают резистор на 10 кОм с возможностью регулирования.
Выставляют параметр сопротивления на отметку 2300 Ом, чтобы при включении ничего не сгорело.
Подключают прибор в сеть.
Устанавливают необходимое сопротивление через регулятор.

Остается лишь поместить БП на место аккумуляторной батареи или придумать, как и где он будет располагаться.

Важно! Во время всего процесса необходимо контролировать напряжение с помощью мультиметра или тестера. После этого остается припаять выводы БП к контактам шуруповерта, которые касались аккумуляторной батареи

После этого остается припаять выводы БП к контактам шуруповерта, которые касались аккумуляторной батареи.

БП компактно уместится на место АКБ

Что нужно для переделки

Для переделки шуруповерта необходимо кратко ознакомиться с электрической схемой инструмента. Инструмент приводится в движение электродвигателем. В зависимости от мощности и класса инструмента напряжение может быть 12, 14, 18 вольт. Электродвигатель получает питание от батареи аккумуляторов соответствующего напряжения.

Двигатель передает крутящий момент на патрон через механический редуктор. Обороты двигателя изменяются как шестеренчатой системой редуктора, так и при помощи реверсивного электронного регулятора оборотов, совмещенного с кнопкой включения.

Устройство шуруповерта:

Аккумуляторная батарея.
Регулятор оборотов.
Кнопка включения.
Электродвигатель.
Редуктор.
Патрон.

Мнение эксперта Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Основная сложность переделки шуруповерта на работу от сети 220 вольт заключается в том, что ему требуется большая мощность. Никель-кадмиевые или литиевые аккумуляторы выдают ее без проблем

Но требуемую мощность выдать сможет не каждый блок питания.

Какой мощности нужен блок питания и сколько потребляет шуруповерт от блока питания?

Рассчитать требуемую мощность блока питания не составит труда — нужно умножить ток, потребляемый электродвигателем инструмента, на напряжение. К примеру, инструмент получает питание от аккумуляторной батареи, напряжение которой составляет 12 вольт. Ток, который нужен электродвигателю для работы, составляет 10 ампер. Получаем 120 ватт. Но это минимальное значение.

Для обеспечения нормальной работы при нагрузках, к примеру, при заворачивании шурупа в твердое дерево, мощность БП должна выбираться с запасом в 30-40%. Иначе шуруповерт не сможет нормально работать под нагрузкой или блок питания выйдет из строя.

Сила тока в зависимости от модели может составлять 7-10 А для бытовых шуруповертов и 30-40 А для профессиональных моделей. Напряжение аккумуляторной батареи может составлять 12 В, 14 В, 18 В в зависимости от конкретной модели.

Требуемые параметры напряжения, мощности и емкость аккумуляторной батареи обычно указаны на этикетке самого инструмента или в технической документации к нему.

Если рабочее напряжение инструмента составляет 12 В, количество вариантов выбора источника питания увеличивается, к примеру, можно подключить его к компьютерному блоку питания. Приобрести старый мощностью 300 Вт за небольшую цену вполне возможно. К тому же выдаваемой мощности хватит с запасом. К преимуществам этого варианта следует отнести: простоту переделки, а также то, что блок питания от компьютера мощностью от 300 Вт сравнительно легко найти.

Параметры блока указаны на наклейке, что находится на стенке. К примеру, там указано, что на вход приходит напряжение 220 v, на выход 12 v подается ток силой в 25 А. Получаем мощность в 300 Вт.

При желании в качестве источника питания на напряжение 12 В от сети можно использовать:

светодиодный драйвер;
электронный трансформатор для питания галогенных ламп низкого напряжения;
зарядное устройство автомобильного аккумулятора.

Если инструмент рассчитан на питание другим напряжением, скажем, на 14 В или на 18 В, вариантов выбора блока питания немного. Для инструмента, работающего от напряжения 14 В и имеющего максимальный ток до 25А, в продаже имеется универсальный блок питания АИДА БШ 14 ПРО. Также имеется блок питания на 18 В, рассчитанный на ток до 20 А, АИДА БШ-18 ПРО.

Можно сделать своими руками блок питания на требуемое напряжение. Но для этого необходимы определенные знания по электронике. Схему такого БП можно посмотреть здесь. Есть схемы блоков питания, которые могут монтироваться вместо аккумуляторных батарей.

При подключении питания от зарядного устройства к шуруповерту необходимо использовать провод сечением больше 2,5 мм². Иначе провод будет сильно нагреваться, что может привести к расплавлению изоляции и короткому замыканию.

Также от длины провода зависит уровень потерь напряжения. Чем длиннее провод, тем, соответственно, больше потери. Если неправильно выбрать длину провода, может оказаться, что шуруповерт «не тянет», им нельзя закрутить шуруп в твердую древесину и т. п.

Еще на потери напряжения влияет качество соединения проводов. Провода, соединенные скруткой, будут иметь большое переходное сопротивление, которое значительно скажется на потерях напряжения.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Нельзя подключать шуруповерт к источнику питания проводом, имеющим малую площадь сечения. Это грозит выходом из строя самого инструмента и пожаром

Общая схема и ток потребления шуруповертов 12, 14 и 18В

Структурная схема шуруповерта.

Шуруповерты различных производителей построены на разной элементной базе, но структурная электрическая схема у всех примерно одинакова. Электроинструмент состоит из:

съемного аккумулятора;
платы управления;
куркового выключателя, совмещенного с регулятором оборотов;
переключателя диапазонов регулирования частоты (может отсутствовать);
электрического двигателя (коллекторного или бесщеточного).

При изготовлении своими руками источника питания для шуруповерта надо обращать внимание на два параметра:

напряжение;
номинальный выходной ток.

С напряжением все просто – новый источник питания должен иметь выходное напряжение, равное номинальному напряжению питания электроинструмента. Понижение ведет к потере крутящего момента, повышение – к снижению ресурса. Работа платы управления при пониженном напряжении не гарантируется, при повышенном – вероятен выход ее из строя.

Необходимый рабочий ток определить сложнее. Производители электроинструмента крайне редко указывают потребляемый ток. Немногим чаще указывают мощность в ваттах. Но на шильдиках шуруповертов можно найти следующие данные:

рабочее напряжение (в вольтах);
частота вращения (в оборотах в минуту);
вращаюший момент (в ньютонах на метр).

Эти данные выглядят достаточными для расчета рабочего тока.

Шильдик с электрическим характеристиками шуруповерта DEKO DKCD20FU.

На самом деле не все так радужно. Если задаться данными с реального шуруповерта и попытаться рассчитать номинальный ток, то получится абсурдный результат.

Сначала рассчитывается выходная мощность по формуле:

P=T*RPM/9550, где:

P – мощность, кВт;
T – вращающий момент, Н/м;
RPM – частота вращения, об/мин;
9550 – коэффициент, объединяющий перевод из одних единиц в другие.

Для указанных данных получается:

P=42*1350/9550=5,9 кВт.

Эту развиваемую мощность надо разделить на КПД (примерно равный 0,8), в итоге потребляемая мощность равна около 7 кВт. При напряжении 20 вольт аккумуляторы должны отдавать ток 350 А!!! При емкости 2 А*ч батарея разрядится за 20 секунд (если даже теоретически АКБ обеспечит такой ток). Это и есть обещанный абсурд. Причиной этого могут быть лукавые декларации по оборотам или крутящему моменту. Возможно, наибольший крутящий момент выдается только при определенной частоте вращения, но даже если ее знать, то практического смысла будет мало. Ведь шуруповерт работает на разных частотах.

Поэтому ориентироваться нужно на следующие цифры, полученные экспериментальным путем:

холостой ход – 1..2 ампера;
средняя нагрузка – 4..6 А;
максимальная нагрузка – 8..11 А;
броски тока при полном торможении – до 30 А.

Уточнить эти цифры для конкретного шуруповерта можно, замерив реальный потребляемый ток на разных режимах, собрав для этого несложную схему и погоняв электроинструмент на различных нагрузках.

Схема измерения тока потребления.

А можно не уточнять, а ориентироваться на цифры, указанные выше. Блок питания понадобится на наибольший ток 10 А (но никак не меньше 5..6), желательно с защитой от сверхтока.

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.

Правила использования

При эксплуатации переделанного шуруповерта надо соблюдать несколько правил:

Не использовать одновременно аккумулятор и сетевой источник.
Не подключать электроинструмент к блоку питания длинными и тонкими проводами со стороны низкого напряжения. По ним пойдет достаточно большой ток, поэтому недостаточное сечение может привести к излишнему нагреву и оплавлению изоляции (в худшем случае – к ее возгоранию). Вкупе с излишней длиной проводников уменьшенная толщина жил приводит к значительному падению напряжения на проводе и недостатку напряжения на электродвигателе инструмента. Это значительно уменьшит крутящий момент на валу шуруповерта.
Если используется блок питания, не рассчитанный на полный ток электроинструмента при остановленном вале, надо тщательно следить за тем, чтобы не перегружать шуруповерт. Нельзя допускать остановки патрона из-за заклинивания сверла в толще материала и т.п. В противном случае наиболее вероятным итогом будет выход источника питания из строя, если у него отсутствует защита от сверхтока. Также возможно возгорание преобразователя напряжения.
С момента переделки надо будет следить за состоянием и положением электрических шнуров – сетевого и низковольтного. Нельзя допускать, чтобы во время работы проводники перекручивались, пережимались тяжелыми предметами с риском повредить изоляцию.

Соблюдение этих несложных требований позволит переделанному шуруповерту прослужить долго и полностью выработать свой механический ресурс.