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電動(dòng)螺絲刀方案淺析

來源：

2023-11-23

類別：工業(yè)控制

拍明芯城

　　電動(dòng)螺絲刀又叫電動(dòng)螺絲批、智能電批、電動(dòng)起子、沖擊鉆、電鉆等，是一種工業(yè)級(jí)螺絲螺紋裝配工具。電動(dòng)螺絲刀采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過螺絲刀頭抓住螺絲頭，實(shí)現(xiàn)快速擰緊或松開螺絲。它具有高速、高扭矩、自動(dòng)停轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。電動(dòng)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(dòng)螺絲刀、無線電動(dòng)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(dòng)螺絲刀，擰緊精度要高，擰緊策略要靈活，扭矩、角度、轉(zhuǎn)速控制要方便這樣才可以準(zhǔn)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(shè)計(jì)一款電動(dòng)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(dòng)螺絲刀的BOM表，予以設(shè)計(jì)參考。

　　1、米家無刷智能家用電鉆，型號(hào)：MJWSZNJYDZ001QW;

品牌	型號(hào)	描述
中微半導(dǎo)體(CMSEMICON)	CMS32M5333	1顆32位電機(jī)微控制器
安世(NEXPERIA)	PSMN1R5-30YLC	6顆無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)管，耐壓30V，導(dǎo)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(diǎn)陣屏）驅(qū)動(dòng)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(nèi)部集成開關(guān)管，可根據(jù)電池電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸入電壓以優(yōu)化升壓轉(zhuǎn)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(cè)，支持輸入欠壓，過壓保護(hù)和充電超時(shí)保護(hù)
鈺泰(ETA SOLUTIONS)	ETA7014	1顆36V耐壓的過壓保護(hù)芯片，支持短路保護(hù)和過熱保護(hù)
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(dǎo)體(BYD)	BM301TNDB-M10A	1顆鋰電池保護(hù)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(xiǎn)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(diào)速扳機(jī)按鍵
-	-	1只無刷直流電機(jī)
-	-	阻容感、連接器、接口、結(jié)構(gòu)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(hào)	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(jī)的正反轉(zhuǎn)
金雙明(SZJSMMOTOR)	FK-130PH-3145D	1顆130電機(jī)，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(gè)小齒輪帶動(dòng)一顆大齒輪，大齒輪下部裝有小齒輪，再次驅(qū)動(dòng)三個(gè)小齒輪。構(gòu)成了類似星型減速器的結(jié)構(gòu)
-	-	2顆輕觸按鍵
-	-	1顆撥動(dòng)開關(guān)
-	-	1顆滾珠軸承
-	-	阻容感、連接器、接口、結(jié)構(gòu)件和緊固件等等

　　表2、Wowstick SD631部分元器件

　　3、Wowstick 1fs;

品牌	型號(hào)	描述
芯億達(dá)(MIXIC)	MX612E	1顆直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片
-	-	1顆N20直流電機(jī)，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(jié)構(gòu)件和緊固件等等

　　表3、Wowstick 1fs部分元器件

　　4、小猴直柄電動(dòng)螺絲刀，型號(hào)：QWLSD001，充電參數(shù)5V1A，額定參數(shù)3.6V6A(MAX)，空載轉(zhuǎn)速220r/min，內(nèi)置鋰電池規(guī)格為1.5Ah(3.6V);

品牌	型號(hào)	描述
紘康(HYCON)	絲印3H3A	1顆電池保護(hù)芯片
拓品微(TP)	TP4056	1顆線性充電芯片，用于電動(dòng)螺絲刀內(nèi)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(biāo)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(jī)
-	絲印B502	1顆電位器，用于扭力調(diào)節(jié)控制
-	絲印7424	2顆電池保護(hù)MOS管
-	絲印R004	1顆電流取樣電阻，用于過流保護(hù)和扭矩控制
-	絲印4201	2顆MOS管，用于電機(jī)剎車控制
-	-	1顆16pin腳無標(biāo)MCU
-	-	6顆貼片白色LED
-	-	1顆滾珠，用于提供扭力調(diào)節(jié)的段落感
-	-	1顆貼片微動(dòng)開關(guān)，用于檢測(cè)扭力調(diào)節(jié)旋鈕位置，進(jìn)行開關(guān)機(jī)
-	-	2顆按鈕微動(dòng)開關(guān)，用于控制正反轉(zhuǎn)
-	-	阻容感、連接器、接口、結(jié)構(gòu)件和緊固件等等

　　表4、小猴直柄電動(dòng)螺絲刀部分元器件

　　5、小猴12V沖擊鉆，型號(hào)：QWLDZ003，最大扭矩：28N·m，充電參數(shù)5V3A，空載轉(zhuǎn)速0-380/0~1500±10%RPM，內(nèi)置鋰電池規(guī)格為2000mAh;

品牌	型號(hào)	描述
杰拉華(JLEVEL)	FA021A-56	1顆電鉆調(diào)速器，支持7.2V-24V輸入電壓，輸出電流為16A
MAKUAITE	60NF06	1顆調(diào)速M(fèi)OS管
HUAYUE	RS-550-10.8V	1顆直流電機(jī)，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(dǎo)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(hù)芯片，用于沖擊鉆電池組的過充，過放，過熱和過流保護(hù)功能，具備25mV電壓檢測(cè)精度和10mV的電流檢測(cè)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(hù)和扭矩控制
-	絲印WK	1顆TVS，用于輸入端靜電保護(hù)
-	-	1顆無標(biāo)的8pin腳MCU芯片，用于功能控制
-	-	1顆熱敏電阻，檢測(cè)電池溫度
-	-	1個(gè)齒輪箱
-	-	1個(gè)齒輪箱檔位撥桿，通過鋼絲傳動(dòng)
-	-	1顆續(xù)流二極管
-	-	1顆無級(jí)調(diào)速開關(guān)
-	-	1顆白色充電指示燈
-	-	1顆調(diào)速器轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)撥桿
-	-	阻容感、連接器、接口、結(jié)構(gòu)件和緊固件等等

　　表5、小猴12V沖擊鉆部分元器件

　　電動(dòng)螺絲刀是工程師常用的設(shè)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(jī)箱，安裝連接器，安裝散熱器等場景。使用電動(dòng)螺絲刀，需要力矩可調(diào)。那么力矩可調(diào)式怎么實(shí)現(xiàn)的呢?

　　電機(jī)控制：電動(dòng)螺絲刀的電機(jī)可以通過調(diào)整電流或電壓實(shí)現(xiàn)力矩的控制。通過控制電機(jī)的輸入電流或電壓，可以調(diào)整電機(jī)輸出的扭矩。這通常需要使用專門設(shè)計(jì)的電子控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

　　扭矩傳感器反饋：在電動(dòng)螺絲刀中集成扭矩傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到螺絲刀的扭矩。通過與預(yù)設(shè)的目標(biāo)扭矩進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)可以調(diào)整電機(jī)的輸出，從而實(shí)現(xiàn)力矩的控制。這種方法需要精密的傳感器和相應(yīng)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(cè)量輸出扭矩并與預(yù)設(shè)的目標(biāo)扭矩進(jìn)行比較，然后調(diào)整電機(jī)的輸入來實(shí)現(xiàn)力矩的調(diào)節(jié)。這種系統(tǒng)通常包括一個(gè)控制器，扭矩傳感器和一個(gè)執(zhí)行電機(jī)。

　　可調(diào)速度控制：通過調(diào)整電動(dòng)螺絲刀的旋轉(zhuǎn)速度，可以間接地影響扭矩。更高的旋轉(zhuǎn)速度通常與更低的扭矩相關(guān)聯(lián)，反之亦然。這樣的系統(tǒng)可能會(huì)允許用戶手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度以實(shí)現(xiàn)所需的力矩。

　　手動(dòng)調(diào)節(jié)：有些電動(dòng)螺絲刀設(shè)計(jì)允許用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)力矩，通常通過一個(gè)可調(diào)節(jié)的扭矩限制環(huán)。用戶可以根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)這個(gè)環(huán)，從而設(shè)置所需的力矩級(jí)別。

　　研發(fā)和設(shè)計(jì)一款電動(dòng)螺絲刀還是需要工程師花費(fèi)不少功夫的。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺(tái)，過去數(shù)年已積累了極具優(yōu)勢(shì)的元器件貨源。我們聚焦服務(wù)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(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

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責(zé)任編輯：David

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