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電動螺絲刀方案淺析

來源：

2023-11-23

類別：工業控制

拍明芯城

　　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。電動螺絲刀根據外觀可分為：直桿式、手持式、折疊式三類，根據用電方式可分為：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，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（發光二極管、數碼管、點陣屏）驅動控制專用芯片
英集芯(INJOINIC)	IP2326	1顆3節串聯鋰電池升壓充電芯片，內部集成開關管，可根據電池電壓動態調節輸入電壓以優化升壓轉換效率。支持單燈充電狀態指示，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5V1A，額定參數3.6V6A(MAX)，空載轉速220r/min，內置鋰電池規格為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，用于提供扭力調節的段落感
-	-	1顆貼片微動開關，用于檢測扭力調節旋鈕位置，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5V3A，空載轉速0-380/0~1500±10%RPM，內置鋰電池規格為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來實現。

　　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，控制系統可以調整電機的輸出，從而實現力矩的控制。這種方法需要精密的傳感器和相應的反饋控制系統。

　　閉環控制系統：基于閉環反饋控制的系統，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力矩的調節。這種系統通常包括一個控制器，扭矩傳感器和一個執行電機。

　　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，反之亦然。這樣的系統可能會允許用戶手動或自動調整旋轉速度以實現所需的力矩。

　　手動調節：有些電動螺絲刀設計允許用戶手動調節力矩，通常通過一個可調節的扭矩限制環。用戶可以根據需要旋轉這個環，從而設置所需的力矩級別。

　　研發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，過去數年已積累了極具優勢的元器件貨源。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，為電子產業供需略盡綿薄之力。

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責任編輯：David

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