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电动螺丝刀方案浅析

来源：

2023-11-23

类别：工业控制

拍明芯城

　　电动螺丝刀又叫电动螺丝批、智能电批、电动起子、冲击钻、电钻等，是一种工业级螺丝螺纹装配工具。电动螺丝刀采用电动机驱动，通过螺丝刀头抓住螺丝头，实现快速拧紧或松开螺丝。它具有高速、高扭矩、自动停转等特点。电动螺丝刀根据外观可分为：直杆式、手持式、折叠式三类，根据用电方式可分为：有线电动螺丝刀、无线电动螺丝刀(充电式)。

　　图1、从左到右依次为直杆式、手持式、折叠式

　　一把可靠好用的电动螺丝刀，拧紧精度要高，拧紧策略要灵活，扭矩、角度、转速控制要方便这样才可以准确的控制锁付螺丝的圈数，浮高和扭力，确保锁付精度。工程师如何设计一款电动螺丝刀?它们常用的电子元器件或芯片方案有哪些呢?带着问题我们整理了以下五款电动螺丝刀的BOM表，予以设计参考。

　　1、米家无刷智能家用电钻，型号：MJWSZNJYDZ001QW;

品牌	型号	描述
中微半导体(CMSEMICON)	CMS32M5333	1颗32位电机微控制器
安世(NEXPERIA)	PSMN1R5-30YLC	6颗无刷电机驱动管，耐压30V，导阻1.55mΩ，LFPAK56封装
方中禾(FZH)	FZH114C	1颗LED（发光二极管、数码管、点阵屏）驱动控制专用芯片
英集芯(INJOINIC)	IP2326	1颗3节串联锂电池升压充电芯片，内部集成开关管，可根据电池电压动态调节输入电压以优化升压转换效率。支持单灯充电状态指示，输入耐压25V，支持NTC电池温度检测，支持输入欠压，过压保护和充电超时保护
钰泰(ETA SOLUTIONS)	ETA7014	1颗36V耐压的过压保护芯片，支持短路保护和过热保护
九夷(LITHPLUS)	L1865-2.0	3颗18650锂电池，规格为2Ah/7.2Wh/3.6V
比亚迪半导体(BYD)	BM301TNDB-M10A	1颗锂电池保护芯片
亿光(EVERLIGHT)	EL817	1颗光耦
-	丝印D882	1颗三极管
-	丝印8205	2颗MOS管
-	丝印YL30181ARW	1块LED数码管
-	-	1颗输入保险丝
-	-	1颗25V 220μF电解电容
-	-	1颗换挡编码器
-	-	1颗无丝印14pin脚芯片
-	-	1颗调速扳机按键
-	-	1只无刷直流电机
-	-	阻容感、连接器、接口、结构件和紧固件等等

　　表1、米家无刷智能家用电钻部分元器件

　　2、Wowstick SD631;

品牌	型号	描述
微芯(MICROCHIP)	PIC12F510	1颗8 bit PIC MCU，通过接收按键按压的信息，来控制电机的正反转
金双明(SZJSMMOTOR)	FK-130PH-3145D	1颗130电机，支持电压为直流3.6V
万国(AOS)	AO4806	1颗MOS管
-	18500-1300mAh 3.7V	1颗18500锂电池
-	-	2颗LED灯
-	-	1颗减速器，减速箱中为三个小齿轮带动一颗大齿轮，大齿轮下部装有小齿轮，再次驱动三个小齿轮。构成了类似星型减速器的结构
-	-	2颗轻触按键
-	-	1颗拨动开关
-	-	1颗滚珠轴承
-	-	阻容感、连接器、接口、结构件和紧固件等等

　　表2、Wowstick SD631部分元器件

　　3、Wowstick 1fs;

品牌	型号	描述
芯亿达(MIXIC)	MX612E	1颗直流电机驱动芯片
-	-	1颗N20直流电机，集成金属减速箱
-	丝印Y4XV	1颗3pin脚芯片
-	丝印106C	1颗钽电容
-	-	3颗LED灯
-	-	2颗轻触按键
-	-	阻容感、连接器、接口、结构件和紧固件等等

　　表3、Wowstick 1fs部分元器件

　　4、小猴直柄电动螺丝刀，型号：QWLSD001，充电参数5V1A，额定参数3.6V6A(MAX)，空载转速220r/min，内置锂电池规格为1.5Ah(3.6V);

品牌	型号	描述
紘康(HYCON)	丝印3H3A	1颗电池保护芯片
拓品微(TP)	TP4056	1颗线性充电芯片，用于电动螺丝刀内部锂电池充电，充电电流最大1A
九夷(LITHPLUS)	L1865-1.5	1颗18650锂电池，标称容量1500mAh，额定电压3.6V，最大充电电流4A，最大放电电流30A
万宝至(MABUCHI)	OT-FK-280PA-5025/43	1颗280电机
-	丝印B502	1颗电位器，用于扭力调节控制
-	丝印7424	2颗电池保护MOS管
-	丝印R004	1颗电流取样电阻，用于过流保护和扭矩控制
-	丝印4201	2颗MOS管，用于电机刹车控制
-	-	1颗16pin脚无标MCU
-	-	6颗贴片白色LED
-	-	1颗滚珠，用于提供扭力调节的段落感
-	-	1颗贴片微动开关，用于检测扭力调节旋钮位置，进行开关机
-	-	2颗按钮微动开关，用于控制正反转
-	-	阻容感、连接器、接口、结构件和紧固件等等

　　表4、小猴直柄电动螺丝刀部分元器件

　　5、小猴12V冲击钻，型号：QWLDZ003，最大扭矩：28N·m，充电参数5V3A，空载转速0-380/0~1500±10%RPM，内置锂电池规格为2000mAh;

品牌	型号	描述
杰拉华(JLEVEL)	FA021A-56	1颗电钻调速器，支持7.2V-24V输入电压，输出电流为16A
MAKUAITE	60NF06	1颗调速MOS管
HUAYUE	RS-550-10.8V	1颗直流电机，电压为10.8V
宇恒(KAN)	18650	3颗18650锂电池，规格为3.7V/2000mAh
华之美半导体(H&M SEMI)	HM4042-12.6	1颗同步升压锂电池充电芯片，用于三串锂电池充电
华润矽威(POWTECH)	PT6303	1颗三串锂电池保护芯片，用于冲击钻电池组的过充，过放，过热和过流保护功能，具备25mV电压检测精度和10mV的电流检测精度
力士(FORCE MOS)	ME7170-G	1颗NMOS，用于电池组输出控制
-	丝印4435	1颗PMOS管，用于供电控制
-	丝印R004	1颗电流取样电阻，用于过流保护和扭矩控制
-	丝印WK	1颗TVS，用于输入端静电保护
-	-	1颗无标的8pin脚MCU芯片，用于功能控制
-	-	1颗热敏电阻，检测电池温度
-	-	1个齿轮箱
-	-	1个齿轮箱档位拨杆，通过钢丝传动
-	-	1颗续流二极管
-	-	1颗无级调速开关
-	-	1颗白色充电指示灯
-	-	1颗调速器转向调节拨杆
-	-	阻容感、连接器、接口、结构件和紧固件等等

　　表5、小猴12V冲击钻部分元器件

　　电动螺丝刀是工程师常用的设备，能有效提升工作效率。工程师很多场景下是需要拧螺丝是需要安装PCB到机箱，安装连接器，安装散热器等场景。使用电动螺丝刀，需要力矩可调。那么力矩可调式怎么实现的呢?

　　电机控制：电动螺丝刀的电机可以通过调整电流或电压实现力矩的控制。通过控制电机的输入电流或电压，可以调整电机输出的扭矩。这通常需要使用专门设计的电子控制系统来实现。

　　扭矩传感器反馈：在电动螺丝刀中集成扭矩传感器，可以实时监测到螺丝刀的扭矩。通过与预设的目标扭矩进行比较，控制系统可以调整电机的输出，从而实现力矩的控制。这种方法需要精密的传感器和相应的反馈控制系统。

　　闭环控制系统：基于闭环反馈控制的系统，通过测量输出扭矩并与预设的目标扭矩进行比较，然后调整电机的输入来实现力矩的调节。这种系统通常包括一个控制器，扭矩传感器和一个执行电机。

　　可调速度控制：通过调整电动螺丝刀的旋转速度，可以间接地影响扭矩。更高的旋转速度通常与更低的扭矩相关联，反之亦然。这样的系统可能会允许用户手动或自动调整旋转速度以实现所需的力矩。

　　手动调节：有些电动螺丝刀设计允许用户手动调节力矩，通常通过一个可调节的扭矩限制环。用户可以根据需要旋转这个环，从而设置所需的力矩级别。

　　研发和设计一款电动螺丝刀还是需要工程师花费不少功夫的。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了极具优势的元器件货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。

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责任编辑：David

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