一種帶驗電功能的電工扭力螺絲刀的研制

陳源遠 秦先坤 王晟 張文鵬

摘 ?要：隨著電力系統建設的快速發展，對整體的供電質量提出了更高要求。因設備組裝工人質量不高或者設備運行震動等原因，在巡檢電力設備過程中發現部分螺栓出現欠擰、超擰等現象，極大影響了設備的安全穩定性能。同時，工人在擰螺絲過程中也存在安全隱患，因為裝置的意外帶電，易造成觸電事故。因此開發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電電路實現了實時扭矩顯示、峰值扭矩控制、螺絲帶電報警功能，經過現場作業測試，功能可靠，有一定的實用價值和參考意義。

關鍵詞：電工;扭力;驗電;螺絲刀

中圖分類號：TM28 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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。電力系統設備部件主要通過螺栓螺帽連接。因設備組裝工人質量不高或者設備運行震動等原因，在巡檢電力設備過程中發現部分螺栓出現欠擰、超擰等現象，極大影響了設備的安全穩定性能。同時，工人在擰螺絲過程中有安全隱患，因為裝置的意外帶電，易造成觸電事故。因此，研究開發一款智能多功能螺絲刀顯得極為有意義。

本文在詳細研究了扭力傳感器和非接觸驗電原理的基礎上，設計了一種帶驗電功能的電工扭力螺絲刀工具。

1 系統結構設計

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

單片機是多功能螺絲刀的控制核心，采用業界最低功耗的MSP430單片機，液晶LCD和按鍵起到人機交互功能。非接觸驗電電路檢測螺絲刀接觸的螺絲是否帶電。Flash用來存儲數據。

2 系統硬件設計

為了滿足帶驗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方面技術要求：（1）能夠判斷是否帶電。（2）峰值扭矩控制。（3）聲光報警。

驗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部和三極管的基極相連接，當螺絲刀或者天線夾子靠近交流電感應的微弱電流后，經過后面的兩級三極管電路放大，放大后的電流通過電阻變成電壓信號，此電壓信號與設定的閾值信號比較，驅動聲光報警電路。

3 系統軟件設計

當工具上電后，單片機MSP430進行初始化程序，主要包括AD初始化、顯示初始化等以及相關變量的初始化。初始化完成后，開始顯示，并判斷驗電電路是否有效，若帶電，發出聲光報警信號。再判斷校準鍵是否按下，若按下進入校準模式，到液晶界面進行調整參數。后面選擇扭力控制模式，顯示扭力，重復上述過程。

4 試驗與結論

根據現場需求，扭矩控制范圍內誤差要達到±5%的精度，與標準儀器進行了對比擰緊測試。多功能扭力螺絲刀的范圍為0-8N·m測試典型數據如表1。

通過數據可以得知，控制誤差最大誤差為3%左右，界面顯示正常，預報警范圍為預置扭矩值的90%，整體功能達到了預期的要求。

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