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、數顯扭矩扳手等產品的技術研發，期望通過企業的技術升級換代能給行業帶來一些改變。市場銷售的人員也不斷從客戶現場一線情況反饋到公司技術研發部門，根據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，選用了一個雙穩態觸發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，數顯扭矩液壓扳手使用的傳感器絕大多數為繞線式和滑環式的。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。滑環式傳感器需要多個滑環構成，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 晶態合金薄帶條。磁電式傳感器測量探頭c和D對準非晶態合金薄帶安裝。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態觸發器中，如圖3所示 。

    3、數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，設計了功率管并聯的驅動電路，由于并聯功率管驅動電流的需要，通過推挽驅動并聯功率管，提高了控制器的動態性能。最后利用Muhisim建立仿真模型，獲得了良好的動態性能。

    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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