Киборгизация отвертки

Однажды мне подарили набор отверток из фикс прайс. Не то, чтобы это был подарок к какой-то дате (еще бы, за 77 рублей), просто маленький презент от человека, который увидел набор и подумал, что мне будет полезно. В целом, он не ошибся. Этому набору уже 7 лет и я крутил им и ноутбуки, и 3д принтер, и телефоны… Но вещи устаревают, и эта не исключение. Однако я так привык крутить этой штукой, что решил дать ей шанс… преобразиться. В результате мне удалось не только сделать из нее электроотвертку, но даже сохранить изначальную компоновку коробки.

Эта история началась 2 года назад, когда уже на праздничную дату мне подарили набор Xiaomi MiJia Wiha Electric Screwdriver Set 24 in 1.


Не стоит говорить, насколько ЭТО лучше отверток из FixPrice. Алюминиевый кейс с защелкой. Магнитный пад для винтиков. Электрический привод с блокировкой вала. Зарядка через type-c. Куча бит сложной формы с магнитной фиксацией внутри кейса. Два скоростных режима. Не отвертка — мечта!

Такая классная отвертка, что жаль ей крутить какие-то обычные крестовые винты. Так подумал я, и решил пока отложить ее до лучших времен. Потому что для мелочи, у меня уже была отвертка из FixPrice.


И даже крупные шестигранные винты на 3д принтере я крутил именно ей. Не то, чтобы как-то идейно, просто она всегда оказывалась под рукой. Но в голову мне пришла безумная идея. Что если взять этот набор и сделать его электрическим, но оставить возможность крутить рукой, как в отвертке Xiaomi?

Я откопал несколько гайдов, как сделать электроотвертку, но мне не понравилось, что они все копируют Xiaomi. Да еще и первую версию без блокировки вала. А я-то хотел просто свой набор улучшить. Так что пришлось изобретать велосипед, подключив 3д принтер.

Базис

Привод я взял стандартный, на мотор-редукторе N20 (как во всяких других проектах подобных отверток). Такие приводы продаются за 100-200 рублей и сейчас.


Схема управления тоже стандартная — два микрика подают питание с разной полярностью на мотор. Просто, но эффективно.


Я решил, что хочу сделать модульную отвертку, чтобы она была максимально компактна и ремонтопригодна. Поэтому разделил устройство на 3 самостоятельных модуля: ручка с битодержателем (выломал из ручки исходной отвертки в тисках), модуль привода с управлением (микрики и мотор-редуктор) и аккумулятор. Чтобы состыковать аккумулятор и привод, я использовал мелкий круглый разъем. В отсутствии аккумулятора отвертку можно питать даже от повербанка. Первым я реализовал привод отвертки. В миниатюрном корпусе я разместил микрики, разъем и мотор-редуктор. После нескольких попыток соблюсти эргономику, у меня вышло нечто подобное:


На первый взгляд, странное решение, но спроектировано оно с учетом печати без поддержек, способности поместиться в отсек под отвертку и как ни странно, удобства хвата. Хват у отвертки как у ручки, а управление микриками большим пальцем. Кнопка вперед при этом находится под кончиком пальца, а назад — под нижней частью перед фалангой, что позволяет без изменения хвата управлять вращением отвертки (что в отвертке от Xiaomi невозможно).


Трудность сборки была сопряжена в основном с мелкой пайкой. Для удобства разборки микрики закрепил на двусторонний скотч.


Для битодержателя я решил укра позаимствовать корпус от паяльника SH-72. Взяв модель, я обрезал ее, оставив отрезок с треугольным сечением, С одной стороны вырезав его под битодержатель, а с другой сделать места под затягивающий винт и вал редуктора.


Я сделал корпус достаточно длинным, чтобы можно было ухватиться пальцами, но не слишком, чтобы он поместился в кейс. Теперь при желании можно крутить винты рукой, так что это что-то вроде «блокировки вала».


Итак, я собрал рабочий прототип и проверил, как он крутит от повербанка, воспользовавшись переходником. И результат меня не то, чтобы впечатлил. Момент был достаточно мал, а скорость посредственна. А уж от литиевого аккумулятора, где и четырех вольт часто нет, он вообще ни на что не был бы годен. Да и аккумуляторов подходящего размера у меня не было…

Надстройка

Все изменилось когда мне «по дружбе подогнали» парочку аккумуляторов электронных сигарет. По размеру они идеально подходили в кейс, а емкости там было достаточно, чтобы крутить моторы, подобные моему, целый день подряд.


Оставалась основная проблема — мощность. Очевидно, мощность двигателя зависит от напряжения. Значит, нужно как-то его повысить. В продаже есть преобразователи, но для отвертки нужно что-то вроде MT3608, по габаритам они для кейса большеваты (не говоря о потере КПД), и разряжают батарейки в простое. Еще можно последовательно включить аккумуляторы, но тогда заряжать их будет проблематично, разве что через балансир. Или?..


Мне пришло в голову, что так же, как микрики управляют полярностью мотора, они могут управлять соединением аккумуляторов. То есть в режиме зарядки аккумуляторы включены параллельно и самобалансируются. А в режиме работы включены уже параллельно и отдают до 8.4 В на мотор.

Дело в том, что на тот момент я придумал свой магнитный разъем и пихал его во всякие фонарики, капучинатор, даже мышку старую переделал. Это достаточно простой разъем, но за время эксплуатации в год у устройств на нем не случалось КЗ, так что для меня он себя зарекомендовал. А использовал я его, когда разместить народный контроллер заряда TP4056 не позволяло место.


Разъем имеет две площадки, которые через подпружиненные контакты соединяются с контроллером заряда TP4056. Магниты обеспечивают надежный прижим этих контактов. За счет разной полярности они притягиваются, когда разъем подключается электрически корректно ("+" к "+", "-" к "-", и отталкиваются, если попытаться замкнуть "+" на "-". Контактные пады углублены в корпус, а магниты наоборот, выступают, так что притянутая железка их не замыкает.

Посмотрев на это еще раз, я решил сделать вторую версию разъема, в котором кроме пружинных контактов магниты прижимают микрики и обеспечивают параллельное соединение. Чтобы это работало как надо, я использовал 4 магнита вместо двух, увеличив силу прижима.


В корпусе батареи я также поместил круглый разъем и 3 винта, чтобы модуль не болтался и не прокручивался вокруг оси разъема. Скрепляет все единственный винт, проходящий через весь корпус.


Микрики пришлось колхозно сточить, чтобы не переделывать углубления под разъем. Сейчас бы я так делать, наверное, не стал. Проверка превзошла все ожидания! Оказалось, что модуль не только позволяет быстро крутить мотор, но и управлять его мощностью, срезая ее вдвое. Для этого необходимо просто зажать один или два микрика свободной рукой. Это бывает полезно для деликатного закручивания винтов в телефоне, например.

Зарядка же может производиться прямо из кейса (что, кстати, даже лучше, чем у отвертки Xiaomi), который я немного подправил гравером под габариты нового девайса.


Также я немного укрепил ребра жесткости и поворотный узел кейса. В целом, получилось более чем достойно по функциональности и эргономике.

Все остальное

Попользовавшись своей новой старой отверткой, я заметил, что ей еще не хватает магнитного пада в кейсе. И как бы его сделать?.. Да проще некуда — понадобится мощный магнит из винчестера и кусок железки, обрезанный в размер. Скрепляем клеем — получается магнитная поверхность. Причем вполне себе укладывается в исходную эргономику корпуса.


Но у него обнаружилась еще одна неожиданная функция. Магнит оказался столь мощным, что кейс можно легко крепить прямо на металлические поверхности. Бывает полезно при раскручивании всяких железок.


Поглядев еще на коммерческие модели, я решил добавить подсветку. Очевидно, разместить я ее решил в крышке, для чего напечатал новую, с пазами под SMD светодиоды. Светодиоды взял где-то на 2.5-2.8 Вольт, включив их последовательно. Тогда можно брать напряжение напрямую с модуля батареи.


Для управления решил сделать отдельную кнопку, разместив ее между кнопками управления мотором. Раньше там был просто заполнитель.


Пришлось также разобрать и подпаять провода по простейшей схеме. В итоге у меня получилась достаточно яркая подсветка, хотя если подкручивать битодержатель пальцами, ее видно не будет.


В целом проект получился с одной стороны полезный, а с другой немного ностальгический. Отверткой я пользуюсь до сих пор (года два), и она неплохо работает. Из минусов я бы отметил заметное биение на валу, которое связано в основном со свойствами пластика. Из-за него бывает проблематично нарезать резьбу при первом вкручивании винта в напечатанные пластиковые детали. Я бы также поработал над стыковкой батареи и привода (есть небольшой люфт). Внешний вид тоже стоит доработать (или хотя бы перепечатать все в черном цвете). Но в целом я практически не пользуюсь чем-то другим для всякой мелочи, так что судите сами. Не думаю, что кто-либо захочет это повторять, но надеюсь, вам было интересно!