Применение ТРИЗ в DIY, на примере переделки шуруповерта на литий

ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), которая первоначально использовалась только для решения инженерно-технических задач, сейчас стала мощным инструментом решения самых разных проблем, от сугубо научных до самых бытовых. ТРИЗ развивает креативность, творческое мышление и позволяет находить множество решений одной задачи, проблемы, ситуации. Кстати, одно из применений ТРИЗ в DIY недавно было описано в обзоре про самодельного отпугивателя кротов). В свою очередь, попробуем применить парочку приемов ТРИЗ (а всего их сорок) для решения такой банальной задачи, как переделка шуруповерта на литий и посмотрим, что получится.

ТРИЗ придумал Генрих Альтшуллер — писатель-фантаст, инженер, изобретатель. В моем детстве задачки по ТРИЗ от автора часто публиковались в журнале «Юный техник», газете «Пионерская правда». Их разгадывание было моим любимым занятием). Например, такая задача:

Марсоход

Условие. Во время научной экспедиции на Марс, астронавты решили исследовать поверхность с помощью колёсного вездехода с надувными шинами. По поверхности Марса передвигаться сложно – этому мешают многочисленные холмы, ямы, большие камни. На первом же склоне марсоход перевернулся на бок. Прикреплять к днищу груз, чтобы усилить устойчивость машины, нельзя, так как он будет цеплять за неровности. Спускать шины тоже нельзя, так как понизится проходимость. Итак, что нужно сделать, чтобы повысить проходимость марсохода? При этом у астронавтов нет возможности изменять его конструкцию.

Решение.
Чтобы марсоход не переворачивался, центр тяжести должен быть максимально смещен вниз. Как это сделать? Вначале попробуем вспомнить, как мы обычно пакуем вещи в чемодан – для максимальной компактности стараемся все вещи объединить, сложить одно в другое. В ТРИЗ такой прием называется «матрешка». А всего существует 40 разных приемов устранения технических противоречий, как я уже упоминал в начале обзора.
С помощью приема № 7 «Матрешка» задача про марсоход легко решается – нужно поместить груз в виде металлических шариков или тяжелой жидкости внутрь шин марсохода.

А вот та самая задачка про отпугивателя кротов. Взята из книги «Полцарства за идею!», автор Фаер С.А.

Как можно догадаться, для решения этой задачи используется прием №18 www.altshuller.ru/triz/technique1.asp#18 из арсенала ТРИЗ.

И еще один актуальный на сегодня пример:

Здесь используется:

ПРИЕМ 2
ПРИНЦИП ВЫНЕСЕНИЯ
Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).

Напоследок еще одна задачка. При ее решении придется допустить то, что кажется недопустимым, — пусть случится! Но как это сделать?

Как можно видеть, ТРИЗ это своего рода ящик с инструментами. В зависимости от того, какую задачу нужно решить, мы выбираем тот или иной инструмент. А инструменты эти широко используются самыми разными компаниями во всем мире. ТРИЗ применяют в своей работе такие компании как Samsung, LG, Gillette, HP, IBM, Intel, Boeing, Xerox, Ford, Toyota, Kodak, Motorola, General Electric, Johnson&Johnson и другие. В Samsung ТРИЗ даже стала частью конструкторско-производственного процесса — www.forbes.com/sites/haydnshaughnessy/2013/03/07/why-is-samsung-such-an-innovative-company/#3ada2f2e2ad7 С помощью ТРИЗ Samsung создал Super AMOLED дисплей, получил 50 патентов в 2003 г. и сэкономил только на одном проекте (DVD pick-up innovation) более $100млн. Наши китайские друзья также вовсю используют эту методику pdfs.semanticscholar.org/8dbd/cece6a6a6cb1384bdfc16e63bce32c9001a3.pdf

Цели решаемых с помощью ТРИЗ задач могут быть самыми разными — создание инновационных продуктов, удешевление производства, снижение себестоимости, повышение производительности, и т.д.

А цель моей переделки шуруповерта на литий — создание максимально удобного и функционального аккумуляторного блока. Вся нужная информация (т.е. степень заряда) должна быть на виду (т.е. должен быть индикатор заряда), и должна сразу правильно пониматься (индикатор заряда в виде графической шкалы, а не вольтметр, чтобы обычный пользователь не ломал голову, как сопоставить вольты с уровнем заряда). Индикатор заряда должен работать не все время, а только при необходимости (иначе он будет впустую разряжать аккумулятор), но кнопки его включения снаружи АБ быть не должно. Тут получается типичное техническое противоречие, для решения которых и предназначена ТРИЗ — для включения индикатора нужна кнопка, но по условиям задачи ее быть не должно). Также в АБ должен быть дополнительный функционал (балансировочный разъем на аккумуляторном блоке), который должен быть автоматически скрыт в рабочем положении инструмента с целью безопасности и защиты от повреждений.

Приступим.

Оригинальный АБ (аккумуляторный блок) от шуруповерта Black&Decker CD12C выглядит так:


Он состоит из 10 NiCd аккумуляторов, один из которых размещен в «пальце» АБ, который вставляется в рукоятку шуруповерта.

Основные компоненты для переделки:
— Аккумуляторы Sony US18650VTC6 3120mAh 30A 3.6V. Покупал несколько лет назад партию 8 шт оригинальных VTC6 на гирбест https://www.gearbest.com/batteries/pp_571931.html 3 шт пошли на переделку АБ, оставшиеся 5 шт на АБ бумбокса
— Плата защиты 3S 30A Li-ion BMS https://aliexpress.ru/item/item/33050849051.html
— Индикатор 3S 12.6V Li-ion https://aliexpress.ru/item/item/32849379516.html
— Балансировочный разъем 3S с проводами https://aliexpress.ru/item/item/32304172590.html

Схема соединения АБ:


Разбираем старый АБ, моем и чистим корпус, готовим все компоненты. Сверлим отверстия под каждый провод балансировочного разъема, прикручиваем двумя шурупами, а с обратной стороны фиксируем акрилом (пищевая сода+цианакрилатный клей типа Сosmofen):


Теперь нужно зафиксировать площадку с плоскими силовыми контактами наверху «пальца». В подобных переделках это делают по-разному. Кто-то забивает в «палец» деревянный стержень, а кто-то оставляет старый NiCd аккумулятор в качестве фиксатора. Я решил использовать для прижима площадки сходный фиксатор в виде подходящей по размерам пластмассовой втулки, но с обратной стороны этот фиксатор также будет прижимать выходные ключи платы защиты к алюминиевому радиатору. Такое решение является реализацией приема №5 из ТРИЗ:

ПРИЕМ 5
ПРИНЦИП ОБЪЕДИНЕНИЯ
Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.

Попробуем исполнить этот прием). Припаиваем провода, в трубке которая вставляется в «палец» делаем отверстие под силовой провод, наносим на силовые транзисторы платы термопасту и крепим это все к верхней части АБ на винты с помощью подходящей планки:


В корпусе АБ недостаточно места для использования держателей аккумуляторов. Поэтому соединяем 3 аккумулятора с помощью клеящей ленты и дистанцирующих прокладок из вспененного полиэтилена. Припаиваем провода и наклеиваем на дно АБ с помощью автоскотча 3М. Проделываем отверстие в боковой стенке АБ под индикатор заряда и монтируем его на клей:


Как же включать этот индикатор заряда без кнопки? Рассуждаем логически). Кнопка — это такой объект, который нужно нажимать для получения заданного действия. А какие еще объекты в АБ можно нажимать? Защелки! Таким образом, защелка будет выполнять 2 функции вместо одной – фиксировать АБ в подошве шуруповерта и включать индикатор заряда. Такое решение является реализацией приема №6 из ТРИЗ:

ПРИЕМ 6
ПРИНЦИП УНИВЕРСАЛЬНОСТИ
Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.

Использование этого же самого приема позволило Samsung сэкономить в свое время 1 600 000 долларов):


Как видим, цель Samsung заключалась в снижении себестоимости, а моя цель – в оптимизации внешнего интерфейса АБ)

Попробуем реализовать этот прием).
Внутри корпуса АБ монтируем на винты микрик на кусочке платы. Этот модуль я выпилил из какой-то старой платы и припаял снизу провода. В собранном АБ, при нажатии на защелку она одновременно нажимает на микрик и индикатор включается):

Переделка завершена!

Работает все это так:



Еще больше интересных и полезных задачек по ТРИЗ можно найти здесь:

Спасибо за просмотр этого обзора! Буду рад, если какие-то идеи из него вам покажутся интересными.