德國(guó)進(jìn)口液壓扳手廠家普朗特一直致力于液壓機(jī)具包含液壓扳手、數(shù)顯扭矩扳手等產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，期望通過企業(yè)的技術(shù)升級(jí)換代能給行業(yè)帶來一些改變。市場(chǎng)銷售的人員也不斷從客戶現(xiàn)場(chǎng)一線情況反饋到公司技術(shù)研發(fā)部門，根據(jù)市場(chǎng)的需求不斷調(diào)整適合市場(chǎng)的產(chǎn)品。

    今天，普朗特液壓扳手公司給大家來講述的是數(shù)字顯示扳手的性能改進(jìn)方案。

    針對(duì)目前用于液壓扳手的繞線式和滑環(huán)式傳感器的不足，使用一種新的非接觸式扭矩傳感器。在處理傳感器輸出的兩列電壓信號(hào)時(shí)，選用了一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將兩列存在相位差的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一列電壓信號(hào)，最終將該電壓信號(hào)輸入到單片機(jī)中。測(cè)量占空比，然后通過轉(zhuǎn)換計(jì)算出實(shí)際的扭矩值并在顯示屏中顯示出來。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的扭矩液壓扳手的精確度是符合要求的。

    目前，數(shù)顯扭矩液壓扳手使用的傳感器絕大多數(shù)為繞線式和滑環(huán)式的。在扭矩扳手的主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繞線式傳感器的繞線容易纏繞在主轉(zhuǎn)軸上，結(jié)果導(dǎo)致繞線易斷，整個(gè)傳感器被破壞?；h(huán)式傳感器需要多個(gè)滑環(huán)構(gòu)成，成本高，精確度低。針對(duì)這個(gè)情況 ，選用了一種新型的非接觸式傳感器。

    1、非接觸式傳感器的原理

    非接觸式傳感器是動(dòng)態(tài)的磁電感應(yīng)傳感器，它是利 用具有機(jī)械彈性的被測(cè)軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生彈性變形， 兩橫截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成正比的原理來測(cè)量轉(zhuǎn)矩的。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸 表面貼兩 片非 晶態(tài)合金 薄帶 ，當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，兩傳感器輸出信號(hào)有一初始相位差。承載后，該相位差將隨非晶態(tài)合金薄帶所在橫截面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角的增加而增大，其大小與相對(duì)扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩成正比。一般由產(chǎn)生信號(hào)的轉(zhuǎn)矩傳感器和測(cè)量信號(hào)相位差的測(cè)量 電路兩部分組成，如圖1所示 。

    工作原理如圖1所示，在轉(zhuǎn)軸上A和B兩處分別附著一定厚度的非 晶態(tài)合金薄帶條。磁電式傳感器測(cè)量探頭c和D對(duì)準(zhǔn)非晶態(tài)合金薄帶安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，兩傳感器輸出信號(hào)有一初始相位差。承載后，該相位差將隨非晶態(tài)合金薄帶所在橫截 面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角的增加而增大，其大小與相對(duì)扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)軸傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，由于轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)變形，A和B兩端所在的端面產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)角△，使得兩個(gè)信號(hào)的相位關(guān)系發(fā)生變化，如圖2所示。

    2、相位差的測(cè)量與計(jì)算

    從非接觸式傳感器兩端輸出的電壓信號(hào)有兩路。這兩路電壓信號(hào)的電壓最大幅值是一樣的，但是由于相位不一樣，存在相位差，導(dǎo)致電壓信號(hào)的大小不一樣。 首先將這兩列電壓信號(hào)放大濾波，然后把這兩列輸入到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，如圖3所示 。

    3、數(shù)顯扭矩液壓扳手內(nèi)部電路整體框圖

    內(nèi)部電路整體 框圖如圖4所示。首先，通過按鍵設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的扭矩值；使用扭矩扳手?jǐn)Q緊固件時(shí)隨著擰緊的程度，扭矩值增大；由非接觸式扭矩傳感器采集電壓信號(hào)，然后將信號(hào)經(jīng)過放大濾波，再輸入到相位差測(cè)量電路 中；再將處理過的電壓信號(hào)輸入到單片機(jī)中，直接測(cè)量占空比；經(jīng)過計(jì)算，將扭矩的實(shí)際值在顯示屏中顯示出來。同時(shí)，當(dāng)實(shí)際扭矩值接近設(shè)定值時(shí)，預(yù)警裝置發(fā)出警告。

    在分析控制器驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了功率管并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路，由于并聯(lián)功率管驅(qū)動(dòng)電流的需要，通過推挽驅(qū)動(dòng)并聯(lián)功率管，提高了控制器的動(dòng)態(tài)性能。最后利用Muhisim建立仿真模型，獲得了良好的動(dòng)態(tài)性能。

    感謝山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院高鋒健、任傳波提供技術(shù)資料的支持。

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