一種帶驗(yàn)電功能的電工扭力螺絲刀的研制

陳源遠(yuǎn) 秦先坤 王晟 張文鵬

摘 ?要：隨著電力系統(tǒng)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)整體的供電質(zhì)量提出了更高要求。因設(shè)備組裝工人質(zhì)量不高或者設(shè)備運(yùn)行震動(dòng)等原因，在巡檢電力設(shè)備過程中發(fā)現(xiàn)部分螺栓出現(xiàn)欠擰、超擰等現(xiàn)象，極大影響了設(shè)備的安全穩(wěn)定性能。同時(shí)，工人在擰螺絲過程中也存在安全隱患，因?yàn)檠b置的意外帶電，易造成觸電事故。因此開發(fā)一款多功能扭力起子有迫切需求。文章采用扭力傳感器和非接觸驗(yàn)電電路實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)扭矩顯示、峰值扭矩控制、螺絲帶電報(bào)警功能，經(jīng)過現(xiàn)場作業(yè)測試，功能可靠，有一定的實(shí)用價(jià)值和參考意義。

關(guān)鍵詞：電工;扭力;驗(yàn)電;螺絲刀

中圖分類號(hào)：TM28 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）02-0073-02

Abstract： With the rapid development of power system construction， higher requirements are placed on the overall power supply quality. Some bolts were found during the inspection of some power equipment. Due to the low quality of the equipment assembly personnel or the vibration of the equipment， the screws on the equipment were under-screwed and over-screwed， which greatly affected the safety and stability of the equipment. At the same time， workers have safety hazards in the process of screwing， because the device is accidentally charged， which may cause electric shock. Therefore， there is an urgent need to develop a multifunctional torque screwdriver. In this paper， the torque sensor and the non-contact electroscope circuit are used to realize real-time torque display， peak torque control and screw charging alarm function. After field operation test， the device is reliable and has certain practical value and reference significance.

Keywords： electrician; torque; electroscope; screwdriver

引言

峰值扭矩控制的螺絲刀是一種電工工具。電力系統(tǒng)設(shè)備部件主要通過螺栓螺帽連接。因設(shè)備組裝工人質(zhì)量不高或者設(shè)備運(yùn)行震動(dòng)等原因，在巡檢電力設(shè)備過程中發(fā)現(xiàn)部分螺栓出現(xiàn)欠擰、超擰等現(xiàn)象，極大影響了設(shè)備的安全穩(wěn)定性能。同時(shí)，工人在擰螺絲過程中有安全隱患，因?yàn)檠b置的意外帶電，易造成觸電事故。因此，研究開發(fā)一款智能多功能螺絲刀顯得極為有意義。

本文在詳細(xì)研究了扭力傳感器和非接觸驗(yàn)電原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種帶驗(yàn)電功能的電工扭力螺絲刀工具。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

帶驗(yàn)電功能的電工扭力螺絲刀msp430單片機(jī)、微型扭力傳感器、非接觸驗(yàn)電電路、電池管理電路、鋰電池組成。如圖1所示。

單片機(jī)是多功能螺絲刀的控制核心，采用業(yè)界最低功耗的MSP430單片機(jī)，液晶LCD和按鍵起到人機(jī)交互功能。非接觸驗(yàn)電電路檢測螺絲刀接觸的螺絲是否帶電。Flash用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了滿足帶驗(yàn)電功能的電工扭力螺絲刀的需求，此次研制的工具著重考慮了以下幾個(gè)方面技術(shù)要求：（1）能夠判斷是否帶電。（2）峰值扭矩控制。（3）聲光報(bào)警。

驗(yàn)電電路的原理圖如圖4，三極管基極接入天線夾子，螺絲刀頭部已在工具內(nèi)部和三極管的基極相連接，當(dāng)螺絲刀或者天線夾子靠近交流電感應(yīng)的微弱電流后，經(jīng)過后面的兩級(jí)三極管電路放大，放大后的電流通過電阻變成電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)與設(shè)定的閾值信號(hào)比較，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)工具上電后，單片機(jī)MSP430進(jìn)行初始化程序，主要包括AD初始化、顯示初始化等以及相關(guān)變量的初始化。初始化完成后，開始顯示，并判斷驗(yàn)電電路是否有效，若帶電，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。再判斷校準(zhǔn)鍵是否按下，若按下進(jìn)入校準(zhǔn)模式，到液晶界面進(jìn)行調(diào)整參數(shù)。后面選擇扭力控制模式，顯示扭力，重復(fù)上述過程。

4 試驗(yàn)與結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場需求，扭矩控制范圍內(nèi)誤差要達(dá)到±5%的精度，與標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行了對(duì)比擰緊測試。多功能扭力螺絲刀的范圍為0-8N·m測試典型數(shù)據(jù)如表1。

通過數(shù)據(jù)可以得知，控制誤差最大誤差為3%左右，界面顯示正常，預(yù)報(bào)警范圍為預(yù)置扭矩值的90%，整體功能達(dá)到了預(yù)期的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊武成，未文學(xué)，羅庚合，等.扭矩扳手檢定儀的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].儀表技術(shù)，2013（08）：48-49.

[2]張勝生.低扭矩?cái)?shù)顯扳手的研制[D].西華大學(xué)，2012.

[3]張娟.高性能人機(jī)界面設(shè)計(jì)[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2016（04）：24-28.