Jika Anda tiba-tiba memutuskan untuk diri sendiri bahwa obeng listrik kecil seperti Xiaomi Wowstick sangat penting, tetapi solusi turnkey bukan tentang Anda, maka artikel ini harus menarik minat Anda. Di bawah potongan Anda akan menemukan detail pengembangan dan instruksi untuk membuat "sepeda" Anda sendiri. Jadi tolong tuan-tuan ...
Sejarah pembuatan perangkat ini tidak dimulai dengan sempurna dengan apa yang saya butuhkan atau ingin memiliki obeng di kotak alat saya. Ya, dan proses pembongkaran atau pemasangan perangkat dengan obeng manual cukup baik bagi saya, tetapi kunjungan rekan saya di perusahaan sedikit mengubah ini.
Suatu sore, seorang tukang listrik di salah satu bengkel, Victor, mengintip ke laboratorium otomatisasi kami dengan pertanyaan sederhana untuk membantunya merakit sirkuit pembalikan motor pengumpul pada relai berukuran kecil. Rekan saya, Anton, turun ke bisnis, tetapi setelah manufaktur, ternyata perangkat yang dihasilkan lebih besar daripada mesin dan baterai digabungkan, selain itu, relay 5 Volts dan ketika baterai turun mereka mulai bekerja dengan buruk. Akibatnya, Victor menoleh kepada saya dengan pertanyaan apakah mungkin untuk mengurangi sirkuit dan menghilangkan relay demi semikonduktor. Saya bertanya-tanya seperti apa produk akhir yang dibuatnya, dan akibatnya ternyata itu adalah obeng listrik kecil berdasarkan mesin yang dibeli di Cina. Saya menyukai ide itu, tetapi saya meragukan kemampuan motor dan meminta Victor untuk membawanya untuk menunjukkan bagaimana mereka mengatakan "hidup". Hasilnya saya sedikit terkejut. Untuk dimensinya, motornya ternyata cukup bagus, dengan mempertimbangkan gearbox logam dan momen yang layak, itu tidak realistis untuk memegangnya dengan jari setidaknya.
Setelah beberapa hari berpikir, saya tetap memutuskan bahwa perangkat ini berguna bagi saya, terutama karena harganya cukup masuk akal, dan pengalaman proses pengembangannya sangat berharga. Pada akhirnya, saya memberi tahu Victor bahwa saya akan membantunya membuat perangkat dengan karakteristik yang jauh lebih baik daripada yang ia tentukan sendiri. Setelah berdiskusi dengannya tentang kriteria utama untuk perangkat masa depan, pada hari yang sama saya memulai proses pengembangan. Saya mempresentasikan konsep umum perangkat, tetapi menarik bahwa mereka sudah datang dengan saya. Setelah meninjau solusi yang sudah jadi dari produsen di pasar dan membaca ulasan tentang mereka, saya membuat sketsa kriteria dan karakteristik utama. Apa yang terjadi, baca di bawah.
Jadi, sekarang mari kita tentukan persyaratan apa yang harus dipenuhi oleh obeng kita agar setingkat dengan yang ada di pasaran, dan mungkin sedikit lebih baik.
- Parameter keseluruhan harus sesuai dengan: LxWxH tidak lebih dari 170x24x24 mm.
- kemampuan untuk membuat kasing dan komponennya pada printer 3D.
- ditenagai oleh baterai 18650.
- Pengisian daya dari USB atau pengisi daya apa pun untuk ponsel melalui konektor micro-USB.
- kontrol on / off satu tombol.
- beberapa kecepatan rotasi.
- mati otomatis saat idle selama 5 menit.
- indikasi pekerjaan dan kecepatan yang dipilih.
- tanpa batas torsi kopling
Sekarang setelah Anda memutuskan persyaratan, Anda dapat mulai mendesain. Mari kita mulai dengan kopernya.
Saya melihat sedikit pada struktur yang sudah jadi, saya sampai pada kesimpulan bahwa rumahan dalam bentuk silinder dengan kerucut terpotong dari satu ujung melalui mana poros penggerak dengan penahan bit akan keluar akan cukup nyaman. Diputuskan untuk memasang konektor pengisian di ujung yang berlawanan, akan lebih mudah baik ketika bekerja dengan kabel pengisi daya yang terhubung, dan dari sudut pandang memasang modul pengisian selesai di dalam. Saya berpikir lama tentang lokasi kontrol, sebagai akibatnya saya memutuskan konfigurasi berikut: tombol kontrol daya terletak di samping beberapa sentimeter dari ujung dengan konektor pengisian daya. Tombol akan terbuat dari plastik SBS transparan atau dipotong dari akrilik tebal, yang akan memungkinkannya untuk diterangi dengan LED yang menampilkan status perangkat. Dia membuat tombol kontrol untuk arah rotasi lebih dekat ke tepi dengan poros penggerak, sehingga akan lebih mudah untuk menekannya baik dengan ibu jari sambil menggerakkannya di sepanjang tombol, atau indeks dan tengah, tergantung pada pegangan, kepada siapa itu nyaman. Tombol untuk beralih mode (kecepatan) akan terletak di antara tombol maju / mundur, tetapi pada permukaan case yang tegak lurus. Melihat ke depan, ada baiknya mengatakan bahwa sudut jarak tombol ini tidak terlalu berhasil, tetapi solusi yang berbeda mempersulit tata letak elemen, dan di sisi lain, seperti yang telah ditunjukkan oleh praktik, mode tidak harus terlalu sering diubah.
Saya memutuskan untuk menjadikan wadah untuk mengencangkan baterai sebagai bagian dari kasing, dan kontak akan dimasukkan ke dalam jendela khusus dan akan menjadi sedikit pegas.
Saya memutuskan untuk menghubungkan poros penggerak dari motor roda gigi ke poros pemegang bit melalui sambungan kuningan dengan 2 kapal tunda M3, dan selain itu sumbu akan didukung oleh bantalan bola 623zz, ini akan mengurangi beban pada roda gigi dan pemasangannya.
6 sekrup hitam dari satu set sekrup untuk memperbaiki laptop dipanggil untuk mengikat dua bagian menjadi satu unit.
Meskipun saya memiliki sistem CAD yang berbeda untuk mendesain, saya masih terbiasa melakukan beberapa hal di atas kertas terlebih dahulu, dan kali ini, sebelum saya mulai menggambar, saya tetap menggambar sketsa dengan tangan, dan kemudian menjadi Autodesk Inventor.
Setelah membuat setengah dari casing, saya mengunduh model baterai, papan kontrol muatan, motor roda gigi dan bantalan, dan membuat perakitan awal dalam 3D.
Pada pandangan pertama, semuanya berjalan sesuai rencana. Akibatnya, proses desain memakan waktu beberapa hari, karena saya melakukannya di waktu luang atau saat makan siang, tetapi casing dirancang, kemudian proses pencetakan yang panjang pada printer 3D "keajaiban" saya mengikuti ...
Setelah 5 jam mencetak dan dua malam, salinan case yang pertama masih terbuat dari plastik ABS hitam. Saya mencetak tombol pushers berwarna biru untuk tombol sakelar cepat, hitam untuk tombol maju / belakang, dan tombol daya terbuat dari akrilik 10 mm, dan memasangkan cincin yang dicetak untuk menahan case.
Setelah mandi aseton dan sedikit pemrosesan file (dan di mana tanpa itu), semua elemen jatuh ke tempatnya tanpa keluhan.
Satu-satunya momen adalah celah kecil karena fakta bahwa pada akhir paruh pertama pencetakan model diledakkan dari meja cetak, dan itu menjadi sedikit bengkok, tetapi, sayangnya, printer saya tidak bisa berbuat lebih baik dan saya tahan dengan itu.
Pada saat desain perumahan dimulai, sirkuit kontrol elektronik telah dirancang dan diuji pada papan tempat memotong roti.
Secara struktural, saya membagi sirkuit menjadi 5 node utama - ini adalah pengontrol pengisian daya baterai, modul manajemen daya, konverter boost, pengontrol dan modul kontrol mesin tenaga (untuk lebih jelasnya, lihat diagram di repositori, yang ditunjukkan di akhir artikel).
Ini adalah video dari proses debugging (saya minta maaf atas kualitasnya, tetapi ketika saya merekam videonya, saya tidak tahu bahwa saya akan menulis artikel tentang topik ini):
Pengontrol muatan dengan perlindungan bawaan berdasarkan TP4056 telah siap. Ini adalah solusi yang mudah dan ringkas dengan indikasi proses pengisian daya.
Kontrol satu tombol dibangun di atas transistor yang didasarkan pada salah satu paten Amerika, dan tepatnya, itu dipinjam dari sebuah artikel di
easyelectronics.ru.Saya telah berulang kali menerapkan rangkaian ini, terlebih lagi, ia dirakit secara terpisah di papan, sehingga saya dapat menghubungkannya ke proyek apa pun pada tahap debugging. Selain tombol, controller juga bisa mati.
Karena mesin dirancang untuk beroperasi dari 6V, dan karenanya pada level tegangan suplai ini untuk memberikan torsi dan kecepatan terukur pada poros, saya memutuskan untuk menambahkan konverter boost ke sirkuit. Nah, di mana Anda membutuhkan 6V, Anda dapat membuat 8V. Solusi semacam itu memungkinkan sedikit meningkatkan kecepatan, dan, dengan demikian, momen. Ini juga menjadi mungkin untuk mengendalikan kecepatan pada rentang yang lebih luas dengan karakteristik rotasi yang dapat diterima. Akibatnya, saya tidak ragu-ragu untuk waktu yang lama tentang rangkaian, konverter siap pakai untuk MT3608 sudah dekat. Setelah diukur dan diuji, saya sampai pada kesimpulan bahwa itu lebih dari cukup bagi perangkat untuk bekerja. Di sirkuit jadi, semua komponen tetap, kecuali untuk pembagi resistif dalam umpan balik, saya menghitungnya pada tegangan 8,5 volt. Komponen inverter terletak di bagian belakang papan manajemen daya.
Pengontrol Atmel, sekarang Microchip, ATTiny 13A, dipilih sebagai "otak" sistem. Sumber dayanya lebih dari cukup untuk menyelesaikan tugas, ADC bawaan memungkinkan untuk memproses tombol, dan pengontrol PWM mengendalikan kecepatan motor tanpa menggunakan sumber daya prosesor. Selain itu, dapat diganti oleh AtTiny45 yang lebih kuat atau serupa, karena mereka kompatibel pin-to-pin.
Untuk beralih motor, beberapa variasi solusi dipertimbangkan, dari membuat jembatan-H pada elemen diskrit ke solusi turnkey berdasarkan pada sirkuit mikro. Akibatnya, saya memilih driver motor kolektor yang sudah jadi dalam bentuk chip. Pilihannya adalah antara MX612 dan DRV8837. Setelah mempelajari manualnya, saya lebih menyukai pengemudi dari TI, tetapi casing sirkuit mikro tidak memungkinkan kami membuat papan di rumah tanpa topeng, sehingga saya harus menggunakan MX612. Bagian dipesan di Kerajaan Tengah (sayangnya, dari 6 diperintahkan oleh pekerja, hanya 3 yang ternyata). Ternyata kemudian, adalah mungkin untuk mengambil L9110S, tetapi saya tampaknya kurang terlibat dalam pencarian ...
Setelah pemeriksaan akhir dari kasus ini, papan untuk pengontrol, tombol dan sistem manajemen daya bercerai.
Sekarang tinggal berurusan dengan mekanik. Motor roda gigi jadi dengan kecepatan rotasi 400 rpm dipilih sebagai mesin. Saat memesan dari Cina, Anda dapat bertanya kepada penjual dan dia akan membuat Anda hampir semua rasio gear di gearbox. Karena ternyata sudah dalam praktik, lebih baik menempatkan mesin pada kecepatan yang lebih rendah, karena saat ini masih kecil. Bantalan dibeli di pasar, dan sambungan dipesan oleh turner. Kabel ekstensi dari satu set bit 4 mm diambil sebagai penahan bit. Shanknya dibor hingga 3,05 mm, yang akan cocok dengan gangguan pada bearing.
Karena tidak semua orang memiliki kesempatan untuk memesan suku cadang untuk belokan, saya punya ide untuk mencetak kopling. Yaitu kami membuat kopling di satu sisi dengan flat untuk poros output mesin, dan di sisi lain dengan hexagon untuk pemegang bit, sambil mengubah bantalan ke 624zz dan kami tidak memerlukan turner, tetapi ini belum diuji seumur hidup.
Jadi, ketika semua unit dan bagian sudah siap, Anda dapat mulai merakit.
Pertama, kami akan merakit tiga papan: papan pertama adalah boost converter dan papan manajemen daya. Kami memasang komponen yang diperlukan di dalamnya, dan untuk konverter kami mentransfer induktor, chip PWM, dioda Schottky dan kapasitas penyaringan dari papan pabrik.
Kemudian kami memasang papan pengontrol dan tombol kontrol. Jangan lupa untuk membuat guntingan yang diperlukan di dalamnya sebelum memasang papan pengontrol. Menjalankan flashing controller dengan firmware dari repositori.
Sekarang Anda perlu menyolder papan ini bersama-sama, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Papan pengontrol terletak sedikit di bawah poros tengah papan dengan tombol, nilai offset paling baik diperoleh secara eksperimental dalam wadah siap pakai.
Pengontrol pengisian daya dan baterai, seperti ditunjukkan sebelumnya, mengambil yang sudah jadi dengan konektor micro USB.
Sebelum menghubungkan semua modul bersama-sama, perlu untuk menginstal kontak kuningan di kompartemen baterai. Saya mengambil bahan untuk pembuatannya dari badan konektor Ethernet dan USB dari motherboard. Di satu sisi, saya meletakkan pegas kecil di bawah kontak, secara harfiah beberapa belokan, tapi ini cukup untuk kontak yang dapat diandalkan. Sekarang semuanya sudah siap, Anda dapat mulai menghubungkan modul. Kami melakukan instalasi sesuai dengan skema. Untuk pemasangan, saya mengambil MGTF, sangat nyaman, saya menarik perhatian pada kenyataan bahwa saya menggunakan kawat dengan penampang 0,35 mm untuk minus dan kekuatan mesin, komunikasi yang tersisa dibuat dengan kawat 0,15 mm. Untuk kenyamanan, ada tempat untuk meletakkan kawat dalam kasing, setelah pemasangan dapat diperbaiki dengan pita atau perekat meleleh panas. Buat koneksi hanya dengan baterai yang diperpanjang !!! Setelah instalasi selesai, kami melakukan pemeriksaan dan dengan hati-hati melihat polaritas dari instalasi baterai, membuat tanda yang sesuai pada case atau pada selotip. Kami memasukkan baterai, memeriksa kinerja, jika ada sesuatu yang salah, kemudian memeriksa komponen dan pemasangan. Kami memasang semua papan di tempatnya masing-masing dalam kasing. Papan pengontrol juga diikat dengan perekat hot-melt hitam.
Sekarang pasang bantalannya. Lalu kita pasang kopling di poros motor, tapi jangan kencangkan sekrup, masukkan motor dengan kopling ke rumahan. Masukkan beting penahan mesin dari erangan luar ke dalam bantalan dan segera masukkan ke dalam kopling. Tarik kopling sedekat mungkin ke bantalan dan kencangkan kedua sekrup pengunci. Seharusnya berubah seperti pada gambar di bawah ini.
Sekarang kita masukkan sisa tombol untuk tombol, tutup bagian kedua kasing dan sekrup dengan sekrup. Semuanya, perangkat siap untuk diuji.
Setelah 4 bulan beroperasi sebagai alat utama untuk merakit / membongkar peralatan kecil (laptop, tablet, dll.), Obeng menunjukkan bahwa upaya yang dilakukan tidak sia-sia dan layak untuk mengambil tempatnya di sebelah sisa alat di bengkel. Secara total, saya membuat 2 salinan, satu untuk diri saya sendiri, dan yang kedua untuk seorang kolega, karena semuanya dimulai, ia juga memiliki ulasan positif. Saya mengisi baterai rata-rata sebulan sekali.
Saya berharap pengalaman saya akan menarik atau bermanfaat bagi seseorang, jika tidak untuk pengulangan, maka mungkin itu akan mendorong saya untuk perkembangan saya sendiri.
Terima kasih semua yang membaca sampai akhir!
Anda akan menemukan semua file sirkuit dan PCB, serta sumber model dan file cetak di github.com dan thingiverse.com, tetapi repositori masih beroperasi.
Dengan permintaan populer, BOM, serta model Autodesk Inventor, diunggah ke repositori.
1.
www.thingiverse.com/thing : 2746308
2.github.com/levichevdmitry/electric-screwdriver