Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для 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?

Рис.1

Рис.2

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.

Рис.3

Рис.4

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.

Рис.5

Рис.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.

Рис.7

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).

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Рис.11

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.

Рис.13

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.

Рис.14

Рис.15

Рис.16

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.

Рис.17

Рис.18

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.

Рис.19

Рис.20

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...

Андрей Гольцов, г. Искитим

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот Рисунок №8 VD1-VD4 Диод КД2998В 4 Поиск в LCSC В блокнот C1 Конденсатор 1.0 мкФ 1 400 В Поиск в LCSC В блокнот C2 Конденсатор 0.47 мкФ 1 160 В Поиск в LCSC В блокнот C3 Конденсатор электролитический 2200 мкФ 15 16 В Поиск в LCSC В блокнот C4 Конденсатор электролитический 1000 мкФ 4 16 В Поиск в LCSC В блокнот C5 Конденсатор 1.0 мкФ 1 160 В Поиск в LCSC В блокнот F1 Предохранитель 3.16 А 1 см. текст Поиск в LCSC В блокнот Tr1 Трансформатор 220/8 В 1 см. текст Поиск в LCSC В блокнот Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:


Источник: http://cxem.net/pitanie/5-328.php


Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта

Импульсный блок питания для шуруповёрта