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電動螺絲刀方案淺析
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電動螺絲刀又叫電動螺絲批、智能電批、電動起子、沖擊鉆、電鉆等，是一種工業(yè)級螺絲螺紋裝配工具。電動螺絲刀采用電動機驅動，通過螺絲刀頭抓住螺絲頭，實現(xiàn)快速擰緊或松開螺絲。它具有高速、高扭矩、自動停轉等特點。電動螺絲刀根據(jù)外觀可分為：直桿式、手持式、折疊式三類，根據(jù)用電方式可分為：有線電動螺絲刀、無線電動螺絲刀(充電式)。
圖1、從左到右依次為直桿式、手持式、折疊式
一把可靠好用的電動螺絲刀，擰緊精度要高，擰緊策略要靈活，扭矩、角度、轉速控制要方便這樣才可以準確的控制鎖付螺絲的圈數(shù)，浮高和扭力，確保鎖付精度。工程師如何設計一款電動螺絲刀?它們常用的電子元器件或芯片方案有哪些呢?帶著問題我們整理了以下五款電動螺絲刀的BOM表，予以設計參考。
1、米家無刷智能家用電鉆，型號：MJWSZNJYDZ001QW;
品牌 | 型號 | 描述 |
中微半導體(CMSEMICON) | CMS32M5333 | 1顆32位電機微控制器 |
安世(NEXPERIA) | PSMN1R5-30YLC | 6顆無刷電機驅動管，耐壓30V，導阻1.55mΩ，LFPAK56封裝 |
方中禾(FZH) | FZH114C | 1顆LED（發(fā)光二極管、數(shù)碼管、點陣屏）驅動控制專用芯片 |
英集芯(INJOINIC) | IP2326 | 1顆3節(jié)串聯(lián)鋰電池升壓充電芯片，內部集成開關管，可根據(jù)電池電壓動態(tài)調節(jié)輸入電壓以優(yōu)化升壓轉換效率。支持單燈充電狀態(tài)指示，輸入耐壓25V，支持NTC電池溫度檢測，支持輸入欠壓，過壓保護和充電超時保護 |
鈺泰(ETA SOLUTIONS) | ETA7014 | 1顆36V耐壓的過壓保護芯片，支持短路保護和過熱保護 |
九夷(LITHPLUS) | L1865-2.0 | 3顆18650鋰電池，規(guī)格為2Ah/7.2Wh/3.6V |
比亞迪半導體(BYD) | BM301TNDB-M10A | 1顆鋰電池保護芯片 |
億光(EVERLIGHT) | EL817 | 1顆光耦 |
- | 絲印D882 | 1顆三極管 |
- | 絲印8205 | 2顆MOS管 |
- | 絲印YL30181ARW | 1塊LED數(shù)碼管 |
- | - | 1顆輸入保險絲 |
- | - | 1顆25V 220μF電解電容 |
- | - | 1顆換擋編碼器 |
- | - | 1顆無絲印14pin腳芯片 |
- | - | 1顆調速扳機按鍵 |
- | - | 1只無刷直流電機 |
- | - | 阻容感、連接器、接口、結構件和緊固件等等 |
表1、米家無刷智能家用電鉆部分元器件
2、Wowstick SD631;
品牌 | 型號 | 描述 |
微芯(MICROCHIP) | PIC12F510 | 1顆8 bit PIC MCU，通過接收按鍵按壓的信息，來控制電機的正反轉 |
金雙明(SZJSMMOTOR) | FK-130PH-3145D | 1顆130電機，支持電壓為直流3.6V |
萬國(AOS) | AO4806 | 1顆MOS管 |
- | 18500-1300mAh 3.7V | 1顆18500鋰電池 |
- | - | 2顆LED燈 |
- | - | 1顆減速器，減速箱中為三個小齒輪帶動一顆大齒輪，大齒輪下部裝有小齒輪，再次驅動三個小齒輪。構成了類似星型減速器的結構 |
- | - | 2顆輕觸按鍵 |
- | - | 1顆撥動開關 |
- | - | 1顆滾珠軸承 |
- | - | 阻容感、連接器、接口、結構件和緊固件等等 |
表2、Wowstick SD631部分元器件
3、Wowstick 1fs;
品牌 | 型號 | 描述 |
芯億達(MIXIC) | MX612E | 1顆直流電機驅動芯片 |
- | - | 1顆N20直流電機，集成金屬減速箱 |
- | 絲印Y4XV | 1顆3pin腳芯片 |
- | 絲印106C | 1顆鉭電容 |
- | - | 3顆LED燈 |
- | - | 2顆輕觸按鍵 |
- | - | 阻容感、連接器、接口、結構件和緊固件等等 |
表3、Wowstick 1fs部分元器件
4、小猴直柄電動螺絲刀，型號：QWLSD001，充電參數(shù)5V1A，額定參數(shù)3.6V6A(MAX)，空載轉速220r/min，內置鋰電池規(guī)格為1.5Ah(3.6V);
品牌 | 型號 | 描述 |
紘康(HYCON) | 絲印3H3A | 1顆電池保護芯片 |
拓品微(TP) | TP4056 | 1顆線性充電芯片，用于電動螺絲刀內部鋰電池充電，充電電流最大1A |
九夷(LITHPLUS) | L1865-1.5 | 1顆18650鋰電池，標稱容量1500mAh，額定電壓3.6V，最大充電電流4A，最大放電電流30A |
萬寶至(MABUCHI) | OT-FK-280PA-5025/43 | 1顆280電機 |
- | 絲印B502 | 1顆電位器，用于扭力調節(jié)控制 |
- | 絲印7424 | 2顆電池保護MOS管 |
- | 絲印R004 | 1顆電流取樣電阻，用于過流保護和扭矩控制 |
- | 絲印4201 | 2顆MOS管，用于電機剎車控制 |
- | - | 1顆16pin腳無標MCU |
- | - | 6顆貼片白色LED |
- | - | 1顆滾珠，用于提供扭力調節(jié)的段落感 |
- | - | 1顆貼片微動開關，用于檢測扭力調節(jié)旋鈕位置，進行開關機 |
- | - | 2顆按鈕微動開關，用于控制正反轉 |
- | - | 阻容感、連接器、接口、結構件和緊固件等等 |
表4、小猴直柄電動螺絲刀部分元器件
5、小猴12V沖擊鉆，型號：QWLDZ003，最大扭矩：28N·m，充電參數(shù)5V3A，空載轉速0-380/0~1500±10%RPM，內置鋰電池規(guī)格為2000mAh;
品牌 | 型號 | 描述 |
杰拉華(JLEVEL) | FA021A-56 | 1顆電鉆調速器，支持7.2V-24V輸入電壓，輸出電流為16A |
MAKUAITE | 60NF06 | 1顆調速MOS管 |
HUAYUE | RS-550-10.8V | 1顆直流電機，電壓為10.8V |
宇恒(KAN) | 18650 | 3顆18650鋰電池，規(guī)格為3.7V/2000mAh |
華之美半導體(H&M SEMI) | HM4042-12.6 | 1顆同步升壓鋰電池充電芯片，用于三串鋰電池充電 |
華潤矽威(POWTECH) | PT6303 | 1顆三串鋰電池保護芯片，用于沖擊鉆電池組的過充，過放，過熱和過流保護功能，具備25mV電壓檢測精度和10mV的電流檢測精度 |
力士(FORCE MOS) | ME7170-G | 1顆NMOS，用于電池組輸出控制 |
- | 絲印4435 | 1顆PMOS管，用于供電控制 |
- | 絲印R004 | 1顆電流取樣電阻，用于過流保護和扭矩控制 |
- | 絲印WK | 1顆TVS，用于輸入端靜電保護 |
- | - | 1顆無標的8pin腳MCU芯片，用于功能控制 |
- | - | 1顆熱敏電阻，檢測電池溫度 |
- | - | 1個齒輪箱 |
- | - | 1個齒輪箱檔位撥桿，通過鋼絲傳動 |
- | - | 1顆續(xù)流二極管 |
- | - | 1顆無級調速開關 |
- | - | 1顆白色充電指示燈 |
- | - | 1顆調速器轉向調節(jié)撥桿 |
- | - | 阻容感、連接器、接口、結構件和緊固件等等 |
表5、小猴12V沖擊鉆部分元器件
電動螺絲刀是工程師常用的設備，能有效提升工作效率。工程師很多場景下是需要擰螺絲是需要安裝PCB到機箱，安裝連接器，安裝散熱器等場景。使用電動螺絲刀，需要力矩可調。那么力矩可調式怎么實現(xiàn)的呢?
電機控制：電動螺絲刀的電機可以通過調整電流或電壓實現(xiàn)力矩的控制。通過控制電機的輸入電流或電壓，可以調整電機輸出的扭矩。這通常需要使用專門設計的電子控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。
扭矩傳感器反饋：在電動螺絲刀中集成扭矩傳感器，可以實時監(jiān)測到螺絲刀的扭矩。通過與預設的目標扭矩進行比較，控制系統(tǒng)可以調整電機的輸出，從而實現(xiàn)力矩的控制。這種方法需要精密的傳感器和相應的反饋控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)：基于閉環(huán)反饋控制的系統(tǒng)，通過測量輸出扭矩并與預設的目標扭矩進行比較，然后調整電機的輸入來實現(xiàn)力矩的調節(jié)。這種系統(tǒng)通常包括一個控制器，扭矩傳感器和一個執(zhí)行電機。
可調速度控制：通過調整電動螺絲刀的旋轉速度，可以間接地影響扭矩。更高的旋轉速度通常與更低的扭矩相關聯(lián)，反之亦然。這樣的系統(tǒng)可能會允許用戶手動或自動調整旋轉速度以實現(xiàn)所需的力矩。
手動調節(jié)：有些電動螺絲刀設計允許用戶手動調節(jié)力矩，通常通過一個可調節(jié)的扭矩限制環(huán)。用戶可以根據(jù)需要旋轉這個環(huán)，從而設置所需的力矩級別。
研發(fā)和設計一款電動螺絲刀還是需要工程師花費不少功夫的。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺，過去數(shù)年已積累了極具優(yōu)勢的元器件貨源。我們聚焦服務元器件長尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購，為電子產業(yè)供需略盡綿薄之力。
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