德國進口液壓扳手廠家普朗特一直致力于液壓機具包含液壓扳手、數(shù)顯扭矩扳手等產品的技術研發(fā)，期望通過企業(yè)的技術升級換代能給行業(yè)帶來一些改變。市場銷售的人員也不斷從客戶現(xiàn)場一線情況反饋到公司技術研發(fā)部門，根據(jù)市場的需求不斷調整適合市場的產品。

    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方案。

    針對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時，選用了一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將兩列存在相位差的電壓信號轉換成一列電壓信號，最終將該電壓信號輸入到單片機中。測量占空比，然后通過轉換計算出實際的扭矩值并在顯示屏中顯示出來。實驗結果表明，改進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。在扭矩扳手的主轉軸轉動時，繞線式傳感器的繞線容易纏繞在主轉軸上，結果導致繞線易斷，整個傳感器被破壞。滑環(huán)式傳感器需要多個滑環(huán)構成，成本高，精確度低。針對這個情況 ，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態(tài)的磁電感應傳感器，它是利 用具有機械彈性的被測軸在轉矩作用下產生彈性變形， 兩橫截面的相對扭轉角與轉矩成正比的原理來測量轉矩的。在轉動軸 表面貼兩 片非 晶態(tài)合金 薄帶 ，當轉軸不受轉矩作用時，兩傳感器輸出信號有一初始相位差。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扭轉角的增加而增大，其大小與相對扭轉角、轉矩成正比。一般由產生信號的轉矩傳感器和測量信號相位差的測量 電路兩部分組成，如圖1所示 。

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

    2、相位差的測量與計算

    從非接觸式傳感器兩端輸出的電壓信號有兩路。這兩路電壓信號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，導致電壓信號的大小不一樣。 首先將這兩列電壓信號放大濾波，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)顯扭矩液壓扳手內部電路整體框圖

    內部電路整體 框圖如圖4所示。首先，通過按鍵設定標準的扭矩值；使用扭矩扳手擰緊固件時隨著擰緊的程度，扭矩值增大；由非接觸式扭矩傳感器采集電壓信號，然后將信號經過放大濾波，再輸入到相位差測量電路 中；再將處理過的電壓信號輸入到單片機中，直接測量占空比；經過計算，將扭矩的實際值在顯示屏中顯示出來。同時，當實際扭矩值接近設定值時，預警裝置發(fā)出警告。

    在分析控制器驅動電路結構的基礎上，設計了功率管并聯(lián)的驅動電路，由于并聯(lián)功率管驅動電流的需要，通過推挽驅動并聯(lián)功率管，提高了控制器的動態(tài)性能。最后利用Muhisim建立仿真模型，獲得了良好的動態(tài)性能。

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

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