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[工仪] 并不简单!从电路到成品,制作PPR电动螺丝刀

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发表于 2020-5-14 14:53:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 亲爱的混蛋 于 2020-5-18 18:55 编辑

一共需要三个楼层:
1楼:起因与成品展示
2楼:电路设计
3楼:制作过程

早在13年我在论坛兑换了我人生中的第一套22合一螺丝刀。这个螺丝刀由于种种原因,最终命运多舛,在2016还是17年挂了。
前几天收拾东西发现了它,决定重新拯救一下。本来我使用精密批头的机会很少,所以坏了好几年没管。这次决定做一个电动的,不能浪费这22个批头不是

P1210973.JPG


做之前考虑到了两种方案,一种是最简单的电池+切换开关直接驱动电机,论坛里搜索了下,基本上DIY都是这个方案。
另外一个方案就是高压电机+专业驱动+电池升压+电池保护+电池充电+电量指示全套。


既然自己DIY,又没什么限制,就决定使用后者方案。如果是低压电机,完全可以使用充电宝芯片搞定,一颗芯片直接带充电升压电量指示。
我选用的是高压电机,就要比低压电机麻烦些。起码升压到12v,又要效率,又要稳定,又要低噪声,这种芯片很贵,而且集成其他功能就需要3颗芯片,体积就不会小了。



新疆偏僻,路远时长,收到后发现上下盖的链接塑料断了
于是用铁丝重新固定好。这算是这个螺丝刀第一次受伤吧

P1210974.JPG

接下来没用几次,发现套筒钢珠没了,这也是当时的通病,这算是第二次受伤吧
在16还是17年来的,我忘记了,内六角套筒损坏了,这次是第三次受伤,也彻底损坏了

P1210975.JPG

虽然套杆质量不好,但是批头质量好,趁着这次找出来,决定做一把电动螺丝刀。
自己DIY最麻烦的就是外壳了,金属的不好加工,退而求其次,使用PPR水管制作


下面看成品,这是第一版,接下来还有第二版,第三版。
第二版决定做一把体型小,小扭矩的,就像成品那种。
第三版决定做大扭矩,具有电子电子扭矩设定的。

这是第一版,第一版就是测试板,主要用来验证电路参数,外观使用了PPR,也就不能追求什么美观了。

正反转触动开关,使用船型开关按压的部分作为机械传递,下面是触点开关,松手停止。
按 I  是反转,按  O  是正转
P1210983.JPG


电源总开关,电路我是使用的1s锂电池升压到12v,有8ma待机电流,因此使用一个开关杜绝漏电。
P1210986.JPG

电量指示与充电指示
P1210987.JPG

满点4个led亮,使用了专业芯片,具有精准指示的效果
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4mm套筒,DIY而来
P1210989.JPG

手持状态
P1220044.JPG
P1220045.JPG


电量指示
4led
P1220046.JPG


P1220047.JPG


下图是工作状态,可以看到套筒的晃动。
这是因为选用的电机波箱输出轴晃动造成的
00019 00_00_01-00_00_03 00_00_00-00_00_30.gif
下面是实用效果

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对于普通非精密安装来说效果可以了

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 楼主| 发表于 2020-5-14 14:54:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 亲爱的混蛋 于 2020-5-14 16:24 编辑

接1楼,确定好了方案:1s锂电池+电池保护+充电+升压+电机驱动+高压电机的方案,那就动手。
首先选择电机,翻遍了淘宝,选择了370金属波箱减速电机。
我对电机不是很懂,看中了这个电机是因为卖家的描述:金属波箱,贵金属电刷,宽电压工作。
很多低压电机转速太慢,2s钟一圈或者1s钟一圈,这种速度还不如手拧呢,成品都是200+/分钟,这样才有效率。
另外金属波箱,我个人感觉会抗造一点。

O1CN01B7NmTu1yHmK8teILE_!!1994176554.jpg_400x400.jpg

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搜狗截图20200514153815.png
对于这个电机,9v与12v之间是个合适电压,我设定是10.8v。经过实际测试,工作电流是150ma,堵转电流是500ma。

电机选定了,就是选择驱动芯片了。首先看淘宝里销量高额驱动芯片。最后选择了A4950。同样功能,这个芯片比其他的贵5毛,但是口碑好很多,特别是电机堵转保护。
所以,我使用的是小型直流电机驱动芯片为A4950.

A4950芯片的特点:1,耐压40v
                            2,电流3.5A
                            3,具有过流保护以及电流设定
                            4,淘宝里好评率很高


搜狗截图20200514154752.png

我们查看A4950手册,发现真的比国产芯片手册详细,这份layout图很实用,可以有效避免自己layout引起的噪声干扰问题。当然螺丝刀对这个干扰无所谓
这个芯片可以对驱动电流进行编程,自己设定驱动最大电流。因此可以根据这个功能,我们自己设计成电机力矩设定,这个在第三版中会具体发出来。
现在很多国产芯片使用量很大,但是我们业余DIY不差那5毛,还是要选择一个抗造的芯片。ps:DIY不省钱,成品最划算

电池保护,可以直接使用保护板,也可以自己DIY,为了方便整洁,我使用后者,把保护板集成到主板上,这里我使用的是DW系列,根据自己使用场景不同,有很多型号,比如DW01,06,07等。考虑到电机堵转时电流比较大0.5*10.8=5.4w,更好的保护电池,要用外置mos方式。我用了WD01+2个mos。更改电流检测电阻额可以很好的控制电流输出大小。


搜狗截图20200514160734.png

下面是DW01的电路图。

搜狗截图20200514160709.png



电量指示我使用的是HM1160

HM1160具有4led指示,最低电压3.1v,适合1s电池电量指示。单节锂电池最低放电电压为2.75v(天津新能源电池公司PACK文件),能量最高在3.6-7-8v(根据电池不同而不同),所以在3v下没什么能量输出而且可能会损伤电池,这个芯片指示电量很实用。

我们来看下这个芯片具体介绍

搜狗截图20200514161010.png

搜狗截图20200514161018.png

搜狗截图20200514161029.png

搜狗截图20200514161035.png

搜狗截图20200514161044.png



升压芯片是最不好找的,以前DIY过2s电池升压板,看手册说也支持1s升压,但是实际测试有啸叫,并且待机电流达到了100ma。
因此选择了TI的TPS61088  实际测试待机只有8ma电流,支持输出电流编程,最大为10A,在3v升压9v 3A输出时效率为91%,这个数据没理由选择其他了。
搜狗截图20200514162119.png

芯片引脚图

搜狗截图20200514162056.png


官方原理图
搜狗截图20200514162043.png


官方layout图
搜狗截图20200514162110.png



芯片选择完毕,开始layout

搜狗截图20200421092835.png

搜狗截图20200421093154.png

搜狗截图20200421093204.png


画完,发送给板厂制作。




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 楼主| 发表于 2020-5-14 14:54:47 | 显示全部楼层
等了几日,pcb到货

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拆包装,切割
P1210785.JPG

切割好
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焊接芯片,还好,没掉面子
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3.5*4.5 26脚 一次成功
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继续焊接其他
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P1210794.JPG

测试输出正常
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焊接电机驱动,设定保护电流为500ma
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充电使用的是4056
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电量显示
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整体焊接完毕
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电池仓
P1210800.JPG


P1210801.JPG


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测试正常
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电源设定
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待机情况
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焊接好电机,测试
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焊接前测试堵转,500ma
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焊接电池
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安装好电池
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电量显示测试正常
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硅胶固定
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整体电路完成
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充电测试正常

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测试正反转
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下面是重点,4mm套筒不好找,这里我买了黄铜连接杆,4mm套筒
P1210604.JPG

本来想用这个套筒,奈何硬度太高,我的模型台钻打不动,放弃
P1210605.JPG

P1210606.JPG

于是用黄铜连接杆,发现5mm太松,固定后影响进度,另外使用丝锥固定太麻烦,不方便更换
用4mm的吧,需要再加工,下面是加工图,手动加工精度太差,放弃
搜狗截图20200413091217.png


最后买了一把4元包邮的螺丝刀,铝合金套筒,这个就好加工了
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去下套筒
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切掉原来固定位置
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打孔,打3mm攻丝固定
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准备15cm   ppr, 两个堵头,一共5元
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堵头原来还是热熔的,只好用模型台手动铣一圈方便安装
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放入机芯,对应开孔
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取用船型开关上部分做机械传动
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切下来的塑料片做固定
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安装电源开关
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安装上盖前测试
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修理上盖
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打孔
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使用硅胶补洞

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完成啦
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测试:
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原来这个22合一已经跟了我6周年了,时间真快。昨天仿佛还在用诺基亚,今天电脑都很少开机了。珍惜当下时光吧。



本贴完在论坛里DIY电动螺丝刀中,这篇帖子应该算是最复杂的了,电路原理也是最全的,该踩的坑我都帮你踩完了,如果觉得还行,请多打赏期待第三版电子扭矩螺丝刀与大家见面


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发表于 2020-5-14 15:04:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 lorn丁 于 2020-5-15 08:15 编辑

这是直播前的节奏。前面的我都不关心,最后图那种多来几张
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发表于 2020-5-14 15:08:53 | 显示全部楼层
可别烂尾了哦
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发表于 2020-5-14 15:09:00 | 显示全部楼层
等楼主更新
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发表于 2020-5-14 15:09:18 | 显示全部楼层
抢座准备围观
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发表于 2020-5-14 15:11:41 | 显示全部楼层
15分钟过去了
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发表于 2020-5-14 15:25:20 | 显示全部楼层
直播?前排围观
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发表于 2020-5-14 15:30:15 | 显示全部楼层
哎啊,预测帖子要火,前排留名等待观看
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发表于 2020-5-14 15:33:46 | 显示全部楼层
PPR管机身?围观
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发表于 2020-5-14 16:30:58 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 aacyxjz 于 2020-5-14 16:47 编辑

确实好沧桑的螺丝刀,
看完了前面,板子话得很有意思,圆弧开槽哈哈
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发表于 2020-5-14 17:13:15 | 显示全部楼层
这顿操作,高级了
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发表于 2020-5-14 17:31:57 | 显示全部楼层
电路图看不清哦,能否上传大图或PDF
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发表于 2020-5-14 19:01:01 | 显示全部楼层
电路板做的真漂亮,金工嘛,还得努力
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发表于 2020-5-14 19:29:14 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
好好的设计被外壳毁了
AFBCBC72-17F1-4742-98CC-2DDDB8E1C202.png
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发表于 2020-5-14 20:29:29 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
你要笑死人呀。
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发表于 2020-5-14 23:18:17 | 显示全部楼层
电路板很精致 就是开关太大了
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发表于 2020-5-15 12:50:15 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 隔壁邻居老王 于 2020-5-15 12:54 编辑

其实你可以考虑一下3D打印外壳,板都是你设计的,已经有原装配图了,再自己建模设计一个外壳难度就很小了。把壳子的文件发给我或者别的有3D打印机的坛友,这边打好,再发实物给你,那外观效果就很好了。
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