[发明专利]数显式力矩放大扳手测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统，尤其是一种数显式力矩放大扳手测量系统。

背景技术

力矩放大扳手又称加力扳手或增力扳手，是一种用于紧固或拆卸螺母的专用工具，操作人员只需施很小的力即可得到2-70倍的输出扭矩，从而便捷地完成螺栓螺母的紧固和拆卸工作。广泛应用在造船、冶金、化工、桥梁、机械等行业，但在使用中却存在以下问题：①在某些场合，常需精确控制紧固力矩，而机械式力矩放大扳手无法实时显示力矩数值。达不到工作要求；②很多科学实验也需要精确知道螺母拧紧或拆卸时所需的力矩大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷提供一种数显式力矩放大扳手测量系统。

为解决上述技术问题采用的技术方案是：扳手壳体外设置电气盒，电气盒内为电路板，扳手壳体内设置行星架，行星架上固定设置上下两个行星齿轮，上下两个行星齿轮顶住行星齿轮中心轴且其之间插入扳手输入齿轮轴，扳手输入齿轮轴伸出扳手壳体外，扳手输入齿轮轴连接输出轴，输出轴上粘贴电阻应变片电桥，电桥引出的4根导线经过滑环、碳刷与电路板连接，滑环固定在输出轴上，碳刷固定在壳体内侧，并压紧在滑环上；电路板上包括依次电连接的AD627放大器、单片机AT89S5l、ADS7822及基准电压芯片REFl98，电桥连接至AD627放大器。

电阻应变片电桥包括四片应变片R1、R2、R3及R4，R1、R3贴在与输出轴轴线成135°方向上，R2、R4贴在与输出轴轴线成45°方向上，四片应变片电阻值相同。

该发明的有益效果是：具有精度高、数据准确可靠、操作方便等优点。

附图说明

图1是行星力矩放大扳手转矩测量系统示意图；

图2是应变片布置图；

图3是矩传感器应变电桥接法示意图；

图4为AD627的引脚图；

图5为AD627与应变片电桥的连接电路图；

图6为AT89S51的引脚图；

图7为REFl98与ADS7822的连接电路图；

图8为ADS7822与单片机AT89S51的连接电路图。

1.行星齿轮中心轴,2.扳手输入齿轮轴,3.行星齿轮,4.行星架,5.电气盒固定处,6.扳手壳体,7.碳刷,8.应变片9.输出轴,10.滑环。

具体实施方式

见图1，在力矩倍增器转矩输出轴上适当位置粘贴测量其应变的电阻应变片.电桥引出的4根导线经过滑环、碳刷与固定在外壳上的电路板连接，滑环固定在输出轴上，碳刷固定在壳体内侧，并压紧在滑环上。4根导线中2根为供桥电源导线，2根为电桥输出导线。采用这种方案电桥的供电电源可以在固定构件(壳体)上，且接触电阻的波动很小，检测到的电信号稳定，能很好地反映应变片的电阻变化.电阻应变片布置如图2所示。R1、R3贴在与输出轴轴线成135°方向上，R2、R4贴在与输出轴轴线成45°方向上。应变电桥采用四臂全桥接法，差动输出，用4个电阻值相同、灵敏系数相同的应变片组成桥臂。在这种传感器接法中，2个应变电阻片位于受力压缩区，另2个应变片则处在拉伸区，4个受力应变电阻连接成全动态惠斯登电桥的形式。测量电桥有较高的灵敏度，并能起到温度自动补偿的作用。图3为数显式行星力矩放大扳手力矩传感器应变电桥的接法，其中4个应变片电阻相等，即R1=R2=R3=R4=R=350Ω。应变片传感器电桥的输出很微弱，要使模数转换模块直接检测并转换该信号较困难，必须通过模拟放大器对其放大一定倍数才能满足A／D转换器对输入信号电平的要求。采用AD627(低功耗、高精度)仪表放大器。具有优良的线性度和共模抑制能力。供电电源为单电源3V和5V，双电源±2.3～±18V；最大供电电流仅为0.06mA。本设计选用ATMEL公司具有极高性价比的8位单片机AT89S5l。AT89S51是一种低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。A／D转换芯片选用ADS7822，而ADS7822正常工作需要一个外部基准参考电压，使用精密基准电压芯片REFl98输出的4.096V基准电压作为ADS7822正常工作所需的外部基准参考电压。ADS7822有3个引脚与单片机AT89S51连接，分别是CS／SHDN片选信号、DoUT串行数据输出端和DcLoc。同步时钟信号。CS／SHDN接到单片机P2.７口，当CS／SHDN处于低电平时A／D转换芯片开始模数转换和数据传送；D_OUT与单片机P3.0／RxD口连接，当ADS7822对模拟信号完成转换时，由D_OUT口将转换好的12位数据以串行通讯方式发送给单片机的寄存器。