扭矩扳手扭矩傳感器的認識
目前，國內(nèi)扭矩扳手的檢測手段還主要使用簡易的測試設備，依靠人工加載實現(xiàn)，存在著精度低、功能簡單且效率低的問題。國外的專用扭矩測試設備能夠?qū)崿F(xiàn)較高的檢測效率，但是價格非常昂貴并且不易維護擴展。以上因素嚴重影響了扭矩扳手的生產(chǎn)和檢驗?，F(xiàn)代測控技術中，智能儀器、總線儀器和虛擬儀器等微機化測控儀器，都是充分利用計算機的軟件和硬件優(yōu)勢，既增強了參數(shù)測量、處理功能，義提高了性能指。根據(jù)上述理念，利用改進后的機械加載部分融合現(xiàn)代計算機技術，設計了扭矩自動測試系統(tǒng)。作為一臺測量檢定儀器，其最重要的指標為測量精度。周圍環(huán)境以及系統(tǒng)自身產(chǎn)生的噪聲對微弱電信號干擾較大。硬件方面，通過合理布線、信號屏蔽措施以及濾波電路消除大部分噪聲的影響；軟件方面，通過大量試驗，采取了合適的采樣頻率和濾波方法，使信號穩(wěn)定的同時確保了必要的靈敏度
1.測試原理
預置式扭矩扳手在使用過程中，達到預沒值之后，出現(xiàn)短暫打滑卸力并發(fā)出警報聲，此后扳手會成為一個死角，相當于呆扳手。根據(jù)上述特性，檢測時先自動加載并實時測量扭矩值，一旦測出_r峰值，就停止加載，記錄峰值，再卸力。因而可以根據(jù)以上過程實現(xiàn)多次自動測試。判斷扳手是否合格，就是通過比較扳手預設值與所測得峰值。示值式扭矩扳手在使用范圍內(nèi)加載時，實時顯示扭矩值，不會出現(xiàn)打滑卸力，因而示值式扳手不出現(xiàn)峰值。因為系統(tǒng)有延遲，無法在到達目標扭矩值時精確停止，此外根據(jù)檢定規(guī)程，測試時扭矩值由低到高單向加載。所以采取如下方式：先自動加載至略低于目標值的一個扭矩值，再通過手動控制微調(diào)至目標值，記錄值后自動卸力。因而可以根據(jù)以上過程實現(xiàn)多次自動測試。判斷其合格與否，就是在扭矩加載至目標值后比較扳手顯示值與目標值。對于某些特殊扳手的檢定還需要測量其與扭矩相應的轉角，因此測試中還需測量扳手的轉角。
2.機械加載裝置設計
檢測扳手的機械加載裝置一般分為固定傳感器式和旋轉傳感器式2類。后者又分為臥式旋轉式和水平旋轉式。固定傳感器式加載裝置優(yōu)點是結構簡單．便于攜帶；缺點足絲杠的推力足直線方向，扳子
力臂運動是弧線．因而相對運動產(chǎn)生的摩擦力會造成較會造較大誤差。臥式旋轉式適合于大扭矩扳手的檢測．但扳手的自重會對測量產(chǎn)生誤差．另外還需要對扳手進行輔助固定。
水平旋轉式的優(yōu)點是扳手不需要特殊固定，工作效半島．安全可靠，系統(tǒng)誤差小．重復性好。缺點是結構比較復雜，重量比較重。作為一個高精度的測試甲臺．水甲旋轉式適合
作為率系統(tǒng)機械加載裝置的設計方式。本設計的機械加載裝置采取川定扳于力臂，轉功傳感器底座的方式來實現(xiàn)扭矩加載。扳手扳頭與傳感器通過聯(lián)軸器連接；調(diào)節(jié)滑動墊塊使扳于力臂仞始安放口寸略低于水平位置；擋桿用丁阻止扳手的轉動如圖1所示。
檢測扳手的機械加載裝置一般分為固定傳感器式和旋轉傳感器式2類。后者又分為臥式旋轉式和水平旋轉式。固定傳感器式加載裝置優(yōu)點是結構簡單．便于攜帶；缺點足絲杠的推力足直線方向，扳子
力臂運動是弧線．因而相對運動產(chǎn)生的摩擦力會造成較會造較大誤差。臥式旋轉式適合于大扭矩扳手的檢測．但扳手的自重會對測量產(chǎn)生誤差．另外還需要對扳手進行輔助固定。
水平旋轉式的優(yōu)點是扳手不需要特殊固定，工作效半島．安全可靠，系統(tǒng)誤差?。貜托院?。缺點是結構比較復雜，重量比較重。作為一個高精度的測試甲臺．水甲旋轉式適合
作為率系統(tǒng)機械加載裝置的設計方式。本設計的機械加載裝置采取川定扳于力臂，轉功傳感器底座的方式來實現(xiàn)扭矩加載。扳手扳頭與傳感器通過聯(lián)軸器連接；調(diào)節(jié)滑動墊塊使扳于力臂仞始安放口寸略低于水平位置；擋桿用丁阻止扳手的轉動如圖1所示。
如此設計能夠減小側向力平和彎矩的影響，并且加載平穩(wěn)．行程短，系統(tǒng)誤差比較小，準確度和穩(wěn)定性比較好。為了能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)加載同時滿足較大扭矩的傳遞．位于外殼內(nèi)部的傳動部分直傳動如圖2所示，
其主要包括減速器、絲杠螺母副、擺桿和傳感器底座等。減速器降低絲杠轉速的同時增大電機輸出的扭矩。絲杠螺母幅將絲杠上的扭矩轉化為加載在擺上的的推力。擺桿的另一端于可旋轉的傳感器底座固定．從而實現(xiàn)將扭矩傳遞傳至傳感器。
3電氣控制
圖3由于系統(tǒng)整體結構原岡，無法直接測量傳感器底座轉角值，而轉角與電機旋轉角度對應，所以選用伺服電機，既能實現(xiàn)扭矩的輸出，也能實現(xiàn)角度的實時測量，同時配合電
子手輪解決了手動加載費力的問題。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的多種功能，同時滿足易于開發(fā)維護且工作穩(wěn)定的要求，控制器選用工控機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，參數(shù)發(fā)送．電機啟停、速度和轉向等控制。但足智能芯片信息讀寫、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和電機模式切換等工控機不能獨立實現(xiàn)；單片機具有使用方便、模塊化和可靠性高的特點，使其適于構建下位機來輔助實現(xiàn)特定功能。
傳感器采用電阻應變式靜態(tài)扭矩傳感器。為了滿足系統(tǒng)整體精度3％．(雙向滿量程的10％～100％)的要求，傳感器精度選擇0．1級?？刂破鳠o法直接讀取傳感器的電壓信號．需要
通過數(shù)據(jù)采集卡將電壓信u|放大、A／D轉換后傳送。根據(jù)傳感器的參數(shù)(精度等級為0．1級．安全過負荷率為120％FS．靈敏度約為1．2 mV／V，激勵電雎為10 V)以及滿足測量精度最小區(qū)域為10％FS，選擇輸入電壓范圍為一20～20 mV的l 6位AD采集卡．可以滿足測量精度要求。人機界面需要實現(xiàn)命令、參數(shù)的輸入及數(shù)據(jù)、圖形的實時顯示；根據(jù)實際操作．系統(tǒng)不適用鍵盤鼠標．所以選用觸摸屏。為了實現(xiàn)手動操作功能(電子于輪控制)以及電源的開、斷，急停保護等．需要配備操作面板。每一個傳感器有相應的信息發(fā)校正參數(shù)。因而將這些信息通過附著于傳感器的智能識別芯片存儲。信息及校正參數(shù)包括編號、量程、14個校正點的校正參數(shù)．四合一傳感器信息大小最大為124 B。
自動加載過程中，需要實現(xiàn)擺桿位置的準確定位及行程保護，需要限位開關來輔助實現(xiàn)。各部分的通訊方式為：上位機與單片機、伺服驅(qū)動器之間通過485接口通訊；單片機與伺服驅(qū)動器之間通過開關量接口通訊。數(shù)據(jù)采集卡與上位機通
過USB接口通訊。