|
"Модернизация зарядного устройства шуруповёрта ЗУБР ЗДА-14.4-К(Н)".
P.S. Не ожидал я такого шквала писем с запросами готовых зарядных устройств...
У меня нет готовых печатных плат и рассылкой я не занимаюсь.
Все печатные платы оставшиеся от макетирования устройства высланы первым счасливчикам. :-)
Рекомендую приобрести ЗБЗУ-У - получится и дешевле и проще.
Доразряд можно организовать либо отдельным устройством (от Вашего старого зарядного устройства)
, либо доработав универсальное.
Обзор ЗБЗУ-У я уже делал - вполне достойное и честное устройство.
|
|
Понадобился мне в хозяйстве шуруповёрт
(решил самостоятельно поставить металлический забор на даче...),
выбор пал на шуруповёрт ЗУБР модель ЗДА-14.4-КН,
устроила приемлемая цена и в руке удобно лежал.
Как в дальнейшем показала практика использования -
у шуруповёрта хорошее соотношение цена - качество, а самое главное преимущество,
как потом выяснилось - возможность купить дополнительные батареи.
Мне не хватало на целый выходной день заряда 2-х аккумуляторов, идущих в комплекте,
электричества на даче пока нет, а подзаряжать от аккумулятора машины было опасно
- можно вечером не завести двигатель.
Вначале, непосредственно на заводе приобрёл дополнительные 2 батареи,
но и их с моими темпами работ хватало впритык,
а уж когда у меня аккумуляторов стало 6 штук - тут работа "закипела"...
за лето 2011 года поставил ~150м забора.
Весь забор собран на болтах, шурупах и вытяжных клёпках, так что
объём работ для этого шуруповёрта можете себе представить...
Но это всё по прошествии летнего сезона, а сначала знакомство было не такое гладкое...
Почитав обзоры в интернете, увидел много жалоб на аккумуляторы к шуруповёртам.
Странно, подумал я, Ni-Cd (никель-кадмиевые) аккумуляторы славятся надёжностью и большим (более 1000)
количеством циклов заряд/разряд. (Конечно при условии правильного обращения).
Я специально выбирал шуруповёрт именно с Ni-Cd аккумуляторами,
как недорогие и надёжные, а тут такие отзывы... надо разобраться в данном вопросе...
Опять же обзор в интернете показал, что неэффективными зарядными
устройствами "болеют" все шуруповерты стоимостью до 5000 руб. Мой пытливый ум подсказал,
что надо посмотреть зарядку и в новоприобретённом шуруповёрте.
P.S. Для тех, кому повторение нижеописанной конструкции покажется
трудным, рекомендую ознакомиться с обзором универсального зарядного устройства,
которое в "триаде" трудится у меня на даче. ЗБЗУ-У
18.10.11 делался этот обзор, удовлетворённый работой ЗБЗУ, я приобрёл в сумме два таких
зарядных устройства ЗБЗУ-У, оставив нижеописанное для доразряда и помощи 2-м промышленным.
|
Вскрытие показало:...
 |
Для удовлетворения любопытства, вначале разобрал аккумуляторную батарею - содержимое удовлетворило:
12 шт. Ni-Cd аккумуляторов по 1,5А/ч., итого 18 Ватт.
Корпус 14,4В. батареи, наверное, универсальный с 18В. версией шуруповёрта и
в этом есть своё преимущество - подошву батареи удобно использовать как подставку для шуруповёрта.
|
 |
В наличии защита от перегрева, - термовыключатель
JRM A55
(температура срабатывания ~55+-5С),
вот только непосредственного контакта термовыключатель с корпусом батареи не имеет...
|
 |
Т.к. начало разогрева Ni-Cd аккумулятора совпадает с началом перезаряда, [1]
когда батарея достигнет 55 градусов - она уже будет ощутимо перезаряжена.
|
 |
Следовательно, прекращать заряд надо по т.н. "-ΔV", [1],[3], а не по таймеру,
а термодатчик можно использовать как аварийный выключатель на случай перезаряда,
если зарядное устройство по каким-то причинам не отключило режим быстрого заряда.
|
 |
Теперь очередь зарядного устройства:
Зарядное устройство представляет собой трансформаторный, нестабилизированный
источник питания, ограничение тока заряда осуществляется за счет насыщения трансформатора.
Вывод: с учётом развития современной электроники - зарядное устройство собранно по неэффективной схеме,
как и подавляющие большинство устройств, представленных на рынке.
|
 |
Напряжение на выходе трансформатора - ~14V.
Даже если учесть, что сглаживающей ёмкостью после диодного моста служит аккумулятор,
получается: 14x1,41421356=19,7В. Что уже немного больше чем надо...
Стык "Ш" -образных пластин и перемычек трансформатора проварен одним швом,
отсюда разогрев сердечника даже на "холостом ходу" без нагрузки.
|
 |
Выключение быстрого заряда происходит по таймеру на M/C HCF4060BE, или от перегрева по датчику температуры
в аккумуляторе (как описано выше, с явным опозданием).
|
 |
И самый главный недостаток, на мой взгляд, - не контролируется остаточная ёмкость аккумулятора,
поэтому т.н. "эффект памяти" от систематического перезаряда и недоразряда -
никель-кадмиевым аккумуляторам с этим ЗУ обеспечен.
|
 |
Т.е. через 3-4 месяца такой эксплуатации, вместо структуры анодной пластины
показанной на этом рисунке, где кристаллы гидроксида кадмия имеют размер 1мкм
и обеспечивают большую площадь соприкосновения с электролитом...
|
 |
Мы будем иметь потерю ёмкости минимум на 25% и вид анода как на этой фотографии
с электронного микроскопа, с разросшимися кристаллическими образованиями и как следствие,
уменьшение площади соприкосновения с электролитом.
|
 |
Наглядно это нарисовано в [3].
На практике батарея в зарядное устройство редко попадает полностью разряженной,
и даже если шуруповёрт из-за разряда батареи не справляется со своей задачей
- батарея ещё не полностью разряжена!
|
|
После анализа данного зарядного устройства было принято решение о модернизации
его на "правильное", основанное на специально предназначенной для этого
микросхеме MAX713 с контролем заряда по "-ΔV" и разряда.
|
| Электрическая принципиальная схема импульсного
разрядно-зарядного устройства Ni-Cd аккумуляторов для 14,4В шуруповёрта. |
 |
|
Основой данной схемы послужило внимательное изучение
документации на MAX713 и
аппнота "an936"
Правая часть схемы: резистором R23, настраивается конечное
напряжение разряда: 12,48В, (или 10,4В для 12В шуруповёрта, 14,56V для версии 16,8V шуруповёрта и 15,6В для 18В шуруповёрта).
Запускается режим доразряда кнопкой START DISCHARGE.
По окончанию разряда схема автоматически переходит сначала
в режим ускоренного заряда током 1,5А (1С), с ограничением времени ускоренного заряда 90 минут
(на случай неисправной батареи, т.к. расчётное время заряда аккумулятора 1 час 15 минут), отслеживанием температуры с помощью термовыключателя,
установленного в аккумуляторе, и контроль конечного напряжения "-ΔV",
а затем переходит в режим "капельного" дозаряда аккумулятора.
Т.к. трансформатор от старого зарядного устройства не пригоден
для новой схемы, он был утилизирован.
Для питания используется внешний БП на 25 В.
Обратите внимание, что в случае повторения конструкции,
напряжение источника питания должно быть 1,9В на элемент,
плюс 2В для нормального функционирования микросхемы.
т.е. для 12-ти вольтового шуруповёрта 21 В,
для 14,4 В - 25В и для 18В = 30В.
Или 30В для универсального зарядного устройства.
В этом случае джампера надо вывести наружу и коммутировать в зависимости от применяемой батареи.
После работы в шуруповёрте аккумулятор устанавливается
в зарядное устройство, нажимается кнопка "START",
начинается доразряд аккумулятора, ещё в течение 15...30минут, что свидетельствует
о том, что энергия в аккумуляторе ещё есть, и затем переключается на ускоренный заряд.
(красный светодиод на схеме).
Самое главное преимущество данной переделки зарядного устройства - это продление жизни
аккумуляторным батареям, до их конструктивного ресурса. А т.к. запасные батарей продают не для всех шуруповёртов,
то и шуруповёрта в целом.
|
По бокам выступа на аккумуляторе, который вставляется в рукоятку
и зарядное устройство находятся клеммы, обозначенные «+» и «-» соответственно.
С торца находится дополнительный контакт - к нему подключён терморазмыкатель.
Подключение зарядного устройства к батарее согласно вышеприведённой схемы.
20.09.2011 - произведена небольшая модернизация схемы:
Вместо разрядного резистора установлено реле
(любое на 12В, например автомобильное, с сопротивлением обмоток ~100ом),
которое через нормально замкнутый контакт отключает на время доразряда
аккумулятора зарядное устройство от блока питания.
27.09.2011 - произведена небольшая модернизация схемы:
терморазмыкатель использован по назначению для аварийного прекращения ускоренного заряда
в случае разогрева аккумуляторов.
Мой личный отзыв о шуруповёрте ЗУБР ЗДА-14.4-КН:
Ввод в эксплуатацию 15.05.2011, активно используется в установке забора из металлопрофиля на дачном участке, который пока не электрифицирован.
Из плюсов:
1. Приемлемая цена.
2. Хорошее и достаточное усилие для закручивания шурупов.
3. Удобен в работе.
4. Очень оперативная служба поддержки, после написания письма с моими предложениями и замечаниями - ответ был получен в течение пары часов.
В нём благодарили за замечания и обещали наладить поставки запасных батарей в течение месяца, а так же обратить внимание на зарядные устройства.
Это обнадёживает и вызывает уважение и безусловный плюс марке ЗУБР.
5. В том, что корпус АКБ большой и подходит для 18В версии шуруповёрта нашёл свой плюс: шуруповёрт прекрасно стоит на батарее и не падает. Оказалось очень удобно.
6. Как дрель, частота оборотов не высокая, но достаточная, чтобы сверло не перегревалось.
7. Удобный чемоданчик.
8. Летом появилась возможность приобрести дополнительные батареи. (см.внизу фото)
P.S. 12.09.2011
8. По сравнению с шуруповёртом "STERN CD03-168B" - шуруповёрт "ЗУБР ЗДА-14.4-КН" на порядок лучше.
Редуктор в "зубре" тихий, патрон не болтается, нагрев мотора еле ощутим...
9. Заводом налажен выпуск импульсного универсального зарядного устройства
для шуруповёртов, по просьбе завода я тестировал его, мне понравилось - действительно качественное и универсальное,
как утверждает завод, по крайней мере тот образец, который разбирал и тестировал я, всем рекомендую.
Единственный минус - нет доразрядного устройства, но это легко решается внешним "доразрядником".
Из минусов (критичных):
1. Неэффективное зарядное устройство идущее в комплекте, без доработки приведёт к преждевременному снижению ресурса аккумуляторов.
Остальные минусы исчезли по мере более глубокого знакомства с рынком шуруповёртов и сравнением с данной моделью.
P.S. 12.09.2011 Уже сентябрь... полных циклов заряд разряд не меньше 90 раз
(каждый день 4 аккумулятора вечером после работы на сверление, в выходные заряд от 2-х последовательно
соединённых аккумуляторов от UPS)... Снижения ёмкости аккумуляторов шуруповёрта не заметно.
Так что надёжность "Зубра" на высоте, напрасно я пессимистично был настроен.
Немного фотографий конструкции зарядного устройства:
 |
печатная плата получилась такой. (это старый вариант, где в качестве разрядного устройства использовался резистор, в новом варианте, согласно схеме, вместо резистора реле)
|
 |
С обратной стороны.
|
 |
Предварительная сборка (уже добавлено реле, но ещё не убран сильно нагревающийся разрядный резистор).
|
 |
Трансформатор удалён, на его место в дальнейшем будет установлен импульсный источник.
на специальную плату установлены контакты для аккумулятора, а плата контроллера заряда
уместилась в щели, где раньше проходили светододы.
|
 |
Вот так выглядит получившееся начинка.
|
 |
Получилось компактно, но нагрев узла сильный...
|
 |
Дополнительная плата со скользящими контактами...
|
 |
Принцип работы:
Устанавливаем аккумулятор - нажимаем "Start Discharge",
начинается доразряд аккумулятора до 1,04В на ячейку. (Синий светодиод)
|
 |
После окончания доразряда схема переходит в режим ускоренного заряда.
Красный светодиод индицирует режим ускоренного заряда, зелёный - питание.
Кстати, если заметили, светодиоды я перенёс в более удобное место для наблюдения,
по сравнению со стоковым вариантом (под аккумулятором, где их практически не видно.)
|
 |
Красный светодиод погас - зарядное устройство перешло в режим "капельной зарядки".
|
 |
Вариант печатной платы, которая может уместится в корпусе зарядного устройства сбоку где были штатные светодиоды.
|
 |
Обратная сторона печатной платы.
Нагрев ключевого транзистора мал, поэтому хватает увеличенной площадки под транзистором.
|
 |
Окончательный на июнь 2012 года вариант 3-х слойной печатной платы - больше добавить нечего - работает нормально, есть глюк, от броска напряжения иногда перескакивает на разряд. Будет время - поправлю - обновлю страничку.
|
 |
Обратная сторона печатной платы.
|
Бюджет переделки:
Цены даны по магазину "Платан" г. Москва для ориентировки, и при закупке для одного ЗУ.
Микросхема MAX713 = 250руб
Микросхема TL431ACLPR, TO92 = 2р60к
Микросхема LM317L = 7р
транзисторы KN2222(2N2222A) х 4шт = 7р20коп
транзисторы 2N2907 x 2шт. = 4руб.
транзистор IRFR9024(IRFR5305) = 14руб
индуктивность CDRH127 220мкГн 2А = 30руб.
светодиоды 3шт = 15р
диоды 1N5818 2шт = 4р
резисторы постоянные 20шт = 2р
резистор подстроечный = 12р
резистор разрядный 5Вт 47 Ом = 8р.
Конденсаторы 8шт ~100р
===============================================
Итого: 455р без блока питания.
P.S...
Сравнение зарядного устройства шуруповёрта ЗУБР и STERN CD03-168B
На днях, читатели этой странички, обратились с просьбой посмотреть зарядку шуруповёрта STERN CD03-168B...
 |
На вид, неплохой шуруповёрт, правда жалобы на то, что после года минут на 10 аккумулятора стало хватать, что насторожило...
|
 |
Вскрытие аккумуляторной батареи разрушения элементов и сварки не выявили, а вот защиты данная батарея не имеет СОВСЕМ!
ну ладно, наверное зарядное устройство очень умное?...
|
 |
по сравнению с зарядным устройством от Зубра, это верх экономии!
- ограничение тока за счет насыщения трансформатора в чистом виде, без ограничения по времени.
|
 |
Схему рисовать аккуратно не стал, пустая трата времени, пусть скан черновика остаётся.
Неконтролируемое зарядное напряжение и ток это ещё пол беды, с таким зарядным устройством и до взрыва элементов не далеко.
Хорошо, что это Ni-Cd элементы - терпят такое издевательство, правда умирая через год, а если бы это был литий?
|
 |
Для комплекта фото шильдиков на одной стороне шуруповёрта...
|
 |
и другой...
Кстати, это просто дрель, редуктор с неудачным передаточным числом и шурупы крутить данный экземпляр не может.
К тому же сильный люфт патрона...
|
После знакомства с шуруповёртом STERN CD03-168B, стало ясно - лучше купить ЗУБР - он свои деньги отрабатывает честно.
ну а "лечение" стандартное: Выкидываем трансформатор - он под нагрузкой 1,5А даёт 8 Вольт,
платку со светодиодом тоже в мусорку... оставляем только корпус с контактами.
И на свободное место устанавливаем уже заготовленную плату (см.выше),
не забывая произвести корректировку джамперами (см.схему) и заменив резистор R19.
Сравнение зарядного устройства шуруповёрта ЗУБР и Sparky BUR 15 E
была возможность поработать с шуруповёртом "Sparky BUR 15 E" тоже 14,4В.
патрон не болтается, звук редуктора приятный, в руке лежит удобно,
но вот батарея на салазках постоянно теряет контакт и шуруповёрт приходится поддерживать за батарею.
Считаю, что установка батареи по манеру обоймы в пистолете (как в Зубре) надёжнее...
Фото запасных батарей для шуруповёрта ЗУБР ЗДА-14.4, доступных в розничной торговле:
 |
В начале статьи я упомянул о запасных батареях, фото привожу.
Цвет пластика немного другой, более яркий, в комплекте коробочка и инструкция на русском.
|
 |
Внутрь пока не заглядывал, погляжу как в работе себя покажут.
|
ЛИТЕРАТУРА
[1] Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
[2] http://ru.wikipedia.org/wiki/NiMH
[3] http://zaraydki.h1.ru/metod.html
[4] http://www.maxim-ic.com/an936
[5] MAX713
[6] APPLICATION NOTE 680
01.06.2011 Был написан первоначальный вариант страницы.
05.09.2011 были внесены дополнения.
13.09.2011 было принято решение полностью переписать страницу.
27.09.2011 окончательная доработка электрической схемы зарядного устройства.
(использование термоконтакта в цепи измерения температуры микросхемы)
© Все права на это схемное решение принадлежат автору. При перепечатке ссылка обязательна.
Задать вопрос автору можно по адресу, указанному в правом нижнем углу.
|
Company
