[發明專利]數顯式力矩放大扳手測量系統

在審

• 申請號: 201310594141.6
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104655347A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 魏強
• 申請（專利權）人: 四川觀想電子科技有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種測量系統，尤其是一種數顯式力矩放大扳手測量系統。

背景技術

力矩放大扳手又稱加力扳手或增力扳手，是一種用于緊固或拆卸螺母的專用工具，操作人員只需施很小的力即可得到2-70倍的輸出扭矩，從而便捷地完成螺栓螺母的緊固和拆卸工作。廣泛應用在造船、冶金、化工、橋梁、機械等行業，但在使用中卻存在以下問題：①在某些場合，常需精確控制緊固力矩，而機械式力矩放大扳手無法實時顯示力矩數值。達不到工作要求；②很多科學實驗也需要精確知道螺母擰緊或拆卸時所需的力矩大小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷提供一種數顯式力矩放大扳手測量系統。

為解決上述技術問題采用的技術方案是：扳手殼體外設置電氣盒，電氣盒內為電路板，扳手殼體內設置行星架，行星架上固定設置上下兩個行星齒輪，上下兩個行星齒輪頂住行星齒輪中心軸且其之間插入扳手輸入齒輪軸，扳手輸入齒輪軸伸出扳手殼體外，扳手輸入齒輪軸連接輸出軸，輸出軸上粘貼電阻應變片電橋，電橋引出的4根導線經過滑環、碳刷與電路板連接，滑環固定在輸出軸上，碳刷固定在殼體內側，并壓緊在滑環上；電路板上包括依次電連接的AD627放大器、單片機AT89S5l、ADS7822及基準電壓芯片REFl98，電橋連接至AD627放大器。

電阻應變片電橋包括四片應變片R1、R2、R3及R4，R1、R3貼在與輸出軸軸線成135°方向上，R2、R4貼在與輸出軸軸線成45°方向上，四片應變片電阻值相同。

該發明的有益效果是：具有精度高、數據準確可靠、操作方便等優點。

附圖說明

圖1是行星力矩放大扳手轉矩測量系統示意圖；

圖2是應變片布置圖；

圖3是矩傳感器應變電橋接法示意圖；

圖4為AD627的引腳圖；

圖5為AD627與應變片電橋的連接電路圖；

圖6為AT89S51的引腳圖；

圖7為REFl98與ADS7822的連接電路圖；

圖8為ADS7822與單片機AT89S51的連接電路圖。

1.行星齒輪中心軸,2.扳手輸入齒輪軸,3.行星齒輪,4.行星架,5.電氣盒固定處,6.扳手殼體,7.碳刷,8.應變片9.輸出軸,10.滑環。

具體實施方式

見圖1，在力矩倍增器轉矩輸出軸上適當位置粘貼測量其應變的電阻應變片.電橋引出的4根導線經過滑環、碳刷與固定在外殼上的電路板連接，滑環固定在輸出軸上，碳刷固定在殼體內側，并壓緊在滑環上。4根導線中2根為供橋電源導線，2根為電橋輸出導線。采用這種方案電橋的供電電源可以在固定構件(殼體)上，且接觸電阻的波動很小，檢測到的電信號穩定，能很好地反映應變片的電阻變化.電阻應變片布置如圖2所示。R1、R3貼在與輸出軸軸線成135°方向上，R2、R4貼在與輸出軸軸線成45°方向上。應變電橋采用四臂全橋接法，差動輸出，用4個電阻值相同、靈敏系數相同的應變片組成橋臂。在這種傳感器接法中，2個應變電阻片位于受力壓縮區，另2個應變片則處在拉伸區，4個受力應變電阻連接成全動態惠斯登電橋的形式。測量電橋有較高的靈敏度，并能起到溫度自動補償的作用。圖3為數顯式行星力矩放大扳手力矩傳感器應變電橋的接法，其中4個應變片電阻相等，即R1=R2=R3=R4=R=350Ω。應變片傳感器電橋的輸出很微弱，要使模數轉換模塊直接檢測并轉換該信號較困難，必須通過模擬放大器對其放大一定倍數才能滿足A／D轉換器對輸入信號電平的要求。采用AD627(低功耗、高精度)儀表放大器。具有優良的線性度和共模抑制能力。供電電源為單電源3V和5V，雙電源±2.3～±18V；最大供電電流僅為0.06mA。本設計選用ATMEL公司具有極高性價比的8位單片機AT89S5l。AT89S51是一種低功耗、高性能的CMOS型8位單片機。A／D轉換芯片選用ADS7822，而ADS7822正常工作需要一個外部基準參考電壓，使用精密基準電壓芯片REFl98輸出的4.096V基準電壓作為ADS7822正常工作所需的外部基準參考電壓。ADS7822有3個引腳與單片機AT89S51連接，分別是CS／SHDN片選信號、DoUT串行數據輸出端和DcLoc。同步時鐘信號。CS／SHDN接到單片機P2.７口，當CS／SHDN處于低電平時A／D轉換芯片開始模數轉換和數據傳送；D_OUT與單片機P3.0／RxD口連接，當ADS7822對模擬信號完成轉換時，由D_OUT口將轉換好的12位數據以串行通訊方式發送給單片機的寄存器。