Destornillador eléctrico de bricolaje o nuestra respuesta Xiaomi / Sudo Null IT News

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Parece que hoy en día para una persona que hace algo por sí misma, por trabajo, tener una herramienta como un destornillador electrónico en miniatura se convierte casi en un must, un “must have”, por así decirlo. El tema es muy interesante, hay mucha información, opciones de ejecución también, y hay proyectos que son extremadamente sofisticados y simples: “de la ciudad de on y palos de bambú”. Para mí, seleccioné una selección de videos sobre proyectos destacados en YouTybe, aquellos que estén interesados ​​pueden verlos aquí

Quería una herramienta de este tipo para mí, no me gusta lamer la terminada; es más interesante dibujarme y modelarme, hacer (imprimir parcialmente) mis propios detalles en relación con la configuración que yo mismo elegí y ordené, para montarlo y montarlo yo mismo.

Un poco de TK para ti:

1 El destornillador debe estar completamente desconectado para que al presionar accidentalmente los botones en su bolsillo (bolso) no se descargue la batería.

2 Durante la carga, debe haber alguna indicación de que la batería se está cargando y cuando la batería está llena.

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

3 Debería haber un manguito adaptador en el eje para permitir el uso del juego de brocas de 4 mm que ya tengo. este es el tipo

4 No se utilizará destornillador para tornillos mayores de M3, por lo que no es una tarea apoyar el eje con un rodamiento de contacto angular.

5 Lo principal es que el diseño del destornillador debe asegurar el montaje y desmontaje, reemplazo de componentes sin el uso de pegamento (la mitad de los prototipos que miré fueron ensamblados con adhesivo termofusible, no se habla de tal cosa como mantenibilidad del producto).

Entonces, componentes para el pedido:

1. Batería Li-Po serie 18650 – 1 ud. (tenía en stock).

2. Controlador de carga de batería 1S_BMS_basado en un chip 4056 con el tipo de conector USB para el que tiene un cable o adaptador, pedí uno

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(con un conector USB tipo C), pero en realidad lo obtuve con un conector microUSB, que no era crítico para mí. Lo que es conveniente: hay 2 LED en la placa del módulo, el rojo se enciende durante el proceso de carga de la batería, cuando la batería está completamente cargada (4,2 V), el verde se enciende.

3. Un micromotor con caja de cambios de la serie N20 (“American” de POLOLU o sus clones, tensión de alimentación 3 V, 6 rpm), el sentido de giro del eje cambia cuando cambia la polaridad de la tensión de alimentación, así

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

Haré una reserva de inmediato (para aquellos que no quieran ver mi selección de videos): con un aumento en el voltaje de suministro, el momento en el eje del motorreductor aumenta significativamente: cuando se alimenta simplemente con una batería 18650 ( 3,7. 4,2 V), el eje de la caja de cambios se puede detener con los dedos, cuando el voltaje de suministro aumenta a 5V, ya es difícil con los dedos, a 6V es casi imposible. Por lo tanto, se necesita más

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

4. Módulo de refuerzo de CC 3>> 5 V o 3>> 6 V. Es conveniente utilizar dicho módulo

basado en el microcircuito MT3608 con ajuste suave del voltaje de salida con un potenciómetro, pero estos no estaban disponibles, y era insoportable esperar, así que dejo este por ahora

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(con ajuste discreto soldando el puente moco).

5. Microbotones sin fijación PBS-700 (6,8×6,8×7 mm) – 2 uds. (activando la rotación del eje del motor en sentido horario y antihorario).

6. Microbotón con fijación PTM-700 (mismas dimensiones) – 1 ud. (modos de cambio “ChargingWork”).

7. 2. 4 LED conectados en paralelo para iluminar cuando el destornillador está funcionando. Lo diré de inmediato: hasta ahora no he recibido la opción “correcta” y satisfactoria para mí, pero definitivamente terminaré este problema en el futuro. El problema es que 2 LED dan un punto de iluminación incorrecto del área de trabajo, 3 LED (después de 120 grados en la esquina) “luchan” con las esquinas de la brida de montaje del motor con mis dimensiones (diámetro) del cuerpo del destornillador, en la variante con 4 LED, lo más probable es que me detenga, pero hasta ahora solo se ha resuelto y no se ha implementado (estoy buscando LED que sean adecuados para la corriente). Para que la luz de fondo se encienda en cualquier dirección de rotación del eje del motor, es decir, en cualquier polaridad de su tensión de alimentación, se coloca un puente rectificador de 4 diodos directamente sobre los contactos del motor, desde el cual se puede alimentar el grupo LED a través de una resistencia de extinción.

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A continuación, lo más interesante es ¿en qué recoger todo esto? Los tubos de polipropileno de “Epicenter” están doblados (suministrados en bobinas), ¿alisados ​​con calor? – no interesado. Trapeadores con soporte de mango de tubo de plástico como 4 motorreductores americanos, el sapo se está ahogando. Encontré una pata de aluminio de una silla de cocina: el diámetro exterior es de 22,2 mm, el diámetro interior es de 18,1 mm. El diámetro de la batería 18650 es de 18,4 mm, e incluso los cables de tránsito no se pueden pasar. Al perforar (perforar) un tubo de aluminio a lo largo del diámetro interior al menos en una longitud de 80-90 mm con un grosor de pared de este tipo, ninguno de los torneros familiares se comprometió, un fastidio. Y luego me llamaron la atención un par de botellas de soldadura en frío NOVAX,

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

que una vez parchó una tubería con fugas. El material es PET elástico y transparente, la longitud es adecuada, el diámetro exterior del matraz es de 26,7 mm, la pared tiene un grosor de 0,5 mm; después del corte, se obtiene un cilindro bastante rígido.

OK, entonces el progreso del estudio del modelo en imágenes:

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

La parte inferior de ambos conos del cuerpo está cortada (según el diseño, obtuve una parte de 77 mm y la otra de 71 mm). Ambas partes están montadas por fricción en el anillo de paso, en cuyo orificio interior se inserta la batería con fricción. Hay 6 ranuras en el anillo para cables de montaje de tránsito. Para cortar con precisión un orificio ovalado en un matraz de cuerpo de 71 mm, imprimí una plantilla delgada (2 paredes – 0,8 mm). Cortar con un cuchillo caliente.

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Caja para 2 botones debajo de la tecla

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Superposición de botones (se encaja en el orificio ovalado, se sujeta perfectamente con pestillos)

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

Balancín con orificio para el pasador del eje de Ø1,5 x 11 mm en el revestimiento Tapa inferior con botón de apagado, BMS y convertidor elevador Ambas tapas con elementos después del cableado obstruyen los matraces de la carcasa por arriba y por abajo, como tapones de fricción. Tapa superior con motorreductor, LEDs retroiluminados, puente de diodos y resistencia amortiguadora Ambas tapas con elementos después de la instalación eléctrica obstruyen las muflas del cuerpo por arriba y por abajo, como tapones de fricción.

Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

Es cierto que después de experimentar con el par en el eje de la caja de cambios, aún fijé la tapa superior en la caja con un tornillo M2: el motor giró solo con la tapa y al mismo tiempo giró la caja con los botones hacia atrás.

Portapuntas: del conjunto mencionado anteriormente, me mecanizaron un manguito adaptador de f3 mm del eje a f5 mm del portapuntas con una longitud de 18,5 mm.

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Soporte magnético con soporte para puntas: un imán anular de 59,5 x 9 mm de un altavoz antiguo (finalmente fue útil) + una funda inferior con fricción incluida en la parte del soporte para 16 puntas. Los bits están constantemente magnetizados y no salen volando incluso cuando se sacuden de sus zócalos.

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Destornillador electrónico NOVAX en estuche botella contra soldadura en frío

Bueno, todos juntos: mi WowStick, por así decirlo.

Destornillador eléctrico de bricolaje o nuestra respuesta Xiaomi

Si de repente decidió por sí mismo que un pequeño destornillador eléctrico como Xiaomi Wowstick es simplemente vital, pero una solución lista para usar no es para usted, entonces este artículo debería interesarle. Debajo del corte, encontrará detalles de desarrollo e instrucciones para hacer su propia “bicicleta”. Así que por favor señores.

La historia de la creación de este dispositivo no comenzó con el hecho de que necesitaba o quería tener este destornillador en mi caja de herramientas. Sí, y el proceso de desmontar o montar dispositivos con un destornillador manual me fue bastante bien, pero la visita de mi colega en la empresa cambió un poco esto.

Un día de otoño, un electricista de uno de los talleres, Viktor, ingresó a nuestro laboratorio de automatización con una simple pregunta para ayudarlo a ensamblar un circuito para invertir un motor colector en relés de tamaño pequeño. Mi colega, Anton, se puso manos a la obra, pero después de la fabricación, resultó que el dispositivo resultante era más grande que el propio motor y la batería juntos, además, los relés eran de 5 voltios y, cuando se agotó la batería, arrancaban. trabajar mal. Como resultado, Víctor me preguntó si era posible reducir el circuito de alguna manera y deshacerse del relé en favor de los semiconductores. Me interesó qué tipo de producto final estaba construyendo, como resultado resultó que debería ser un pequeño destornillador eléctrico basado en un motor comprado en China. Me gustó la idea, pero dudé de las capacidades del motor y le pedí a Víctor que lo trajera para mostrarlo, como dicen “en vivo”. Me sorprendió un poco el resultado que vi. Para sus dimensiones, el motor resultó ser bastante bueno, teniendo en cuenta la caja de cambios de metal y un momento decente, al menos no era realista sostenerlo con los dedos.

Después de algunos días de reflexión, decidí que este dispositivo me sería útil, especialmente porque el precio es bastante razonable y la experiencia del proceso de desarrollo simplemente no tiene precio. Al final, le dije a Víctor que lo ayudaría a hacer un dispositivo con características mucho mejores que las que él mismo había determinado. Después de discutir con él los principales criterios para el futuro dispositivo, comencé el proceso de desarrollo el mismo día. Presenté el concepto general del dispositivo, pero fue interesante lo que ya se había inventado antes que yo. Después de revisar las soluciones listas para usar de los fabricantes en el mercado y leer las reseñas sobre ellas, describí los principales criterios y características. Lo que salió de eso, lea a continuación.

Entonces, ahora determinemos qué requisitos debe cumplir nuestro destornillador para estar al nivel de lo que hay en el mercado, o quizás un poco mejor.

  • los parámetros generales deben corresponder a: LxWxH no más de 170x24x24 mm.
  • la posibilidad de fabricar la carrocería y sus componentes en una impresora 3D.
  • alimentado por una batería 18650.
  • carga desde USB o cualquier cargador para el teléfono a través del conector micro-USB.
  • Control de encendido/apagado con un botón.
  • múltiples velocidades de rotación.
  • apagado automático cuando está inactivo durante 5 minutos.
  • Indicación de funcionamiento y velocidad seleccionada.
  • sin embrague limitador de par

Observé un poco los diseños terminados, y llegué a la conclusión de que sería bastante cómodo un cuerpo en forma de cilindro con un tronco de cono en un extremo, por el que saldría el eje de transmisión con el portapuntas. Se decidió instalar el conector de carga en el extremo opuesto, lo cual es conveniente, tanto cuando se trabaja con el cable del cargador conectado como desde el punto de vista de instalar un módulo de carga listo para usar en el interior. Pensé durante mucho tiempo en la ubicación de los controles, como resultado me decidí por la siguiente configuración: el botón de control de encendido se encuentra en el lateral a unos centímetros del extremo con el conector de carga. El botón estará hecho de plástico SBS transparente o recortado en acrílico grueso, lo que permitirá que se ilumine con un LED que muestra el estado del dispositivo. Hice los botones para controlar la dirección de rotación más cerca del borde con el eje de transmisión, de modo que sería conveniente presionarlos con el pulgar moviéndolo sobre los botones, o con los dedos índice y medio, según el agarre. , como más le convenga. El botón para cambiar de modo (velocidades) estará ubicado entre los botones de avance/retroceso, pero en el lado perpendicular de la caja. De cara al futuro, vale la pena decir que tal ángulo de separación de los botones no tuvo mucho éxito, pero una solución diferente complicó el diseño de los elementos y, por otro lado, como ha demostrado la práctica, el modo no tiene que ser cambiado tan a menudo.

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Decidí hacer que el contenedor para unir la batería sea parte de la caja, y los contactos se insertarán en ventanas especiales y estarán ligeramente cargados por resorte.

Decidí conectar el eje de transmisión del motorreductor al eje del portapuntas a través de un acoplamiento de latón con 2 remolcadores M3, y además, el eje estará soportado por un rodamiento de bolas de 623zz, esto reducirá la carga en el caja de cambios y su fijación.

Para sujetar las dos mitades en un solo todo, se utilizaron 6 tornillos autorroscantes negros de un juego de tornillos para reparar computadoras portátiles.

Aunque tengo varios sistemas CAD para el diseño, todavía estoy acostumbrado a hacer algunas cosas primero en papel, así que esta vez, antes de comenzar a dibujar, dibujé un boceto a mano y luego le tocó a Autodesk Inventor.

Después de haber hecho la mitad del caso, descargué los modelos de la batería, las placas del controlador de carga, el motorreductor y el rodamiento y creé un ensamblaje preliminar en 3D.

A primera vista, todo salió según lo planeado. Como resultado, el proceso de diseño me llevó varios días, porque lo hacía en mi tiempo libre o a la hora de comer, pero la carcasa estaba diseñada, seguida de un largo proceso de impresión en mi impresora 3D “milagrosa”.

Después de 5 horas de impresión y dos tardes, la primera copia del estuche todavía estaba hecha de plástico ABS negro. Imprimí los pulsadores de los botones en azul para el interruptor de velocidad, en negro para los botones de avance/retroceso, e imprimí el botón de encendido en acrílico de 10 mm con un anillo impreso para sujetarlo en la carcasa.

Después de un baño de acetona y un poco de procesamiento de archivos (y sin él), todos los elementos encajaron sin ninguna queja.

El único momento es una pequeña brecha debido al hecho de que al final de la impresión de la primera mitad, el modelo voló de la mesa de impresión y se torció un poco, pero, desafortunadamente, mi impresora no puede hacerlo mejor y yo Aguantar.

Cuando comenzó el diseño de la caja, el circuito de control electrónico ya había sido diseñado y probado en una placa de prueba.

Estructuralmente, dividí el circuito en 5 nodos principales: este es un controlador de carga de la batería, un módulo de administración de energía, un convertidor elevador, un controlador y un módulo de control del motor de potencia (para obtener más detalles, consulte el diagrama en el repositorio indicado al final del artículo).

Aquí hay un video del proceso de depuración (perdón por la calidad, pero cuando grabé el video, no imaginé en absoluto que escribiría un artículo sobre este tema):

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Se preparó un controlador de carga con protección incorporada basado en TP4056. Esta es una solución conveniente y compacta con una indicación del proceso de carga.

El control de un botón se construyó con transistores basados ​​en una de las patentes estadounidenses y, para ser precisos, se tomó prestado honestamente de un artículo en easyelectronics.ru

He usado este circuito más de una vez y además lo tengo ensamblado por separado en la placa, por lo que puedo conectarlo a cualquier proyecto en la etapa de depuración. Además del botón, el controlador también puede apagar la alimentación.

Dado que el motor está diseñado para funcionar con 6 V y, por lo tanto, proporcionar el par nominal y la velocidad en el eje a este nivel de tensión de alimentación, decidí añadir un convertidor elevador al circuito. Bueno, donde necesitas 6V, puedes hacer 8V. Esta decisión permitió aumentar ligeramente la velocidad y, en consecuencia, el momento. También se hizo posible regular la velocidad en un rango mayor con características de rotación aceptables. Como resultado, no pensé en el circuito durante mucho tiempo, resultó que tenía a mano un convertidor listo para usar en el MT3608. Después de realizar mediciones y pruebas, llegué a la conclusión de que es más que suficiente para el funcionamiento del dispositivo. Todos los componentes quedaron en el circuito terminado, excepto el divisor resistivo en retroalimentación, lo conté para un voltaje de 8,5 voltios. Los componentes del convertidor se colocaron en la parte posterior de la placa de administración de energía.

El controlador Atmel, ahora Microchip, ATTiny 13A, fue elegido como el “cerebro” del sistema, sus recursos son más que suficientes para implementar las tareas, el ADC incorporado permitía procesar los botones y el controlador PWM controlaba el velocidad del motor sin consumir recursos del procesador. Además, se puede sustituir por un AtTiny45 o similar más potente, ya que son compatibles pin-to-pin.

Para cambiar el motor, se consideraron varias variaciones de la solución, desde la creación de un puente H en elementos discretos hasta una solución lista para usar basada en microcircuitos. Como resultado, me decidí por un controlador de motor colector listo para usar en forma de microcircuito. Había una opción entre MX612 y DRV8837. Después de estudiar los manuales, me gustó más el controlador de TI, pero el paquete de chips no me permitía hacer la placa en casa sin máscara, por lo que tuve que usar el MX612. Las piezas se ordenaron en China (lamentablemente, pero de los 6 pedidos por los trabajadores, solo 3 resultaron serlo). Más tarde resultó que era posible tomar el L9110S, pero aparentemente no estaba buscando mucho .

Después de la revisión final de la caja, se separaron las placas del controlador, los botones y el sistema de administración de energía.

Ahora queda ocuparse de la mecánica. Se eligió como motor un motorreductor listo para usar con una velocidad de rotación de 400 rpm. Al hacer un pedido a los chinos, puede preguntarle al vendedor y él le hará casi cualquier relación de transmisión en la caja de cambios. Como ya resultó en la práctica, es mejor poner el motor a una velocidad más baja, porque el momento aún es pequeño. El cojinete se compró en el mercado y un tornero encargó el embrague. Se tomó como portapuntas una extensión de un juego de brocas de 4 mm. Su vástago se mecanizó a 3,05 mm para encajar en el cojinete.

Como no todo el mundo tiene la oportunidad de pedir piezas a los torneros, tuve la idea de imprimir el embrague. Aquellos. hacemos un acoplamiento de un lado con un plano para el eje de salida del motor, y del otro lado con un hexágono para un portapuntas, mientras cambiamos el rodamiento a 624zz y no necesitamos un volteador, pero esto no tiene sido probado en la vida.

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Entonces, cuando todos los componentes y piezas estén listos, puede comenzar a ensamblar.

Para empezar, ensamblemos tres placas: la primera placa es el convertidor elevador y la placa de administración de energía. Instalamos los componentes necesarios en él, y para el convertidor transferimos el inductor, el chip PWM, el diodo Schottky y las capacitancias del filtro de la placa de fábrica.

Luego ensamblamos las placas del controlador y los botones de control. No olvide hacer los recortes necesarios antes de ensamblar la placa del controlador. Actualizamos el controlador con firmware del repositorio.

Ahora necesita soldar estas placas juntas, como se muestra en la figura a continuación. La placa del controlador está ubicada ligeramente debajo del eje central de la placa con botones, es mejor obtener el valor de compensación empíricamente ya en el caso terminado.

El controlador de protección de carga y batería, como se indicó anteriormente, tomaremos uno listo para usar con un conector micro USB.

Antes de conectar todos los módulos entre sí, debe instalar contactos de latón en el compartimiento de la batería. El material para su fabricación lo saqué de la carcasa del conector Ethernet y USB de la placa base. Por un lado, puse un pequeño resorte debajo del contacto, literalmente durante algunas vueltas, pero esto fue suficiente para un contacto confiable. Ahora que todo está listo, puede comenzar a conectar los módulos. Realizamos la instalación según el esquema. Para la instalación, tomé MGTF, es muy conveniente, llamo su atención sobre el hecho de que usé un cable con una sección transversal de 0,35 mm para el negativo y la fuente de alimentación del motor, el resto de las comunicaciones se realizaron con un alambre de 0.15 mm. Para mayor comodidad, hay lugares en el estuche para colocar el cable, después de la instalación, se puede fijar con cinta adhesiva o adhesivo termofusible. Realice las conexiones solo con la batería extraída. Una vez completada la instalación, realizamos una verificación y observamos cuidadosamente la polaridad de la instalación de la batería, hacemos las marcas apropiadas en la caja o en la cinta adhesiva. Insertamos la batería, verificamos el rendimiento, si algo está mal, luego verificamos los componentes y la instalación. Instalamos todas las tablas en sus lugares en el caso. Además, sujetamos la placa del controlador con adhesivo termofusible negro.

Ahora instale el rodamiento. Luego colocamos el acoplamiento en el eje del motor, pero no apretamos el tornillo, insertamos el motor con el acoplamiento en la carcasa. Insertamos el vástago mecanizado del portapuntas desde el lado exterior en el cojinete e inmediatamente lo colocamos en el embrague. Aprietamos el acoplamiento lo más cerca posible del rodamiento y apretamos ambos tornillos de bloqueo. Debería verse como la imagen de abajo.

Ahora insertamos los pulsadores restantes para los botones, cerramos la segunda mitad de la caja y la atornillamos con tornillos autorroscantes. Todo, el dispositivo está listo para la prueba.

Después de 4 meses de funcionamiento como herramienta principal para el montaje/desmontaje de pequeños equipos (laptops, tablets, etc.), el destornillador demostró que los esfuerzos realizados no fueron en vano y merece ocupar su lugar junto al resto de la herramienta en el taller. En total, hice 2 copias, una para mí y la segunda para un colega, por quien comenzó todo, también tiene críticas positivas. Cargo la batería en promedio una vez al mes.

Espero que mi experiencia sea interesante o útil para alguien, si no es por repetición, tal vez lo empuje a su propio desarrollo.

¡Gracias a todos los que leyeron hasta el final!

Puede encontrar todos los archivos de placas de circuitos impresos y esquemáticos, así como fuentes de modelos y archivos de impresión en github.com y thingiverse.com, pero los repositorios aún están en proceso.

Por demanda popular, publiqué la lista de materiales en el repositorio, así como los modelos de Autodesk Inventor.

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