陈源远 秦先坤 王晟 张文鹏

摘  要：随着电力系统建设的快速发展，对整体的供电质量提出了更高要求。因设备组装工人质量不高或者设备运行震动等原因，在巡检电力设备过程中发现部分螺栓出现欠拧、超拧等现象，极大影响了设备的安全稳定性能。同时，工人在拧螺丝过程中也存在安全隐患，因为装置的意外带电，易造成触电事故。因此开发一款多功能扭力起子有迫切需求。文章采用扭力传感器和非接触验电电路实现了实时扭矩显示、峰值扭矩控制、螺丝带电报警功能，经过现场作业测试，功能可靠，有一定的实用价值和参考意义。

关键词：电工;扭力;验电;螺丝刀

中图分类号：TM28         文献标志码：A         文章编号：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种电工工具。电力系统设备部件主要通过螺栓螺帽连接。因设备组装工人质量不高或者设备运行震动等原因，在巡检电力设备过程中发现部分螺栓出现欠拧、超拧等现象，极大影响了设备的安全稳定性能。同时，工人在拧螺丝过程中有安全隐患，因为装置的意外带电，易造成触电事故。因此，研究开发一款智能多功能螺丝刀显得极为有意义。

本文在详细研究了扭力传感器和非接触验电原理的基础上，设计了一种带验电功能的电工扭力螺丝刀工具。

1 系统结构设计

带验电功能的电工扭力螺丝刀msp430单片机、微型扭力传感器、非接触验电电路、电池管理电路、锂电池组成。如图1所示。

单片机是多功能螺丝刀的控制核心，采用业界最低功耗的MSP430单片机，液晶LCD和按键起到人机交互功能。非接触验电电路检测螺丝刀接触的螺丝是否带电。Flash用来存储数据。

2 系统硬件设计

为了满足带验电功能的电工扭力螺丝刀的需求，此次研制的工具着重考虑了以下几个方面技术要求：（1）能够判断是否带电。（2）峰值扭矩控制。（3）声光报警。

验电电路的原理图如图4，三极管基极接入天线夹子，螺丝刀头部已在工具内部和三极管的基极相连接，当螺丝刀或者天线夹子靠近交流电感应的微弱电流后，经过后面的两级三极管电路放大，放大后的电流通过电阻变成电压信号，此电压信号与设定的阈值信号比较，驱动声光报警电路。

3 系统软件设计

当工具上电后，单片机MSP430进行初始化程序，主要包括AD初始化、显示初始化等以及相关变量的初始化。初始化完成后，开始显示，并判断验电电路是否有效，若带电，发出声光报警信号。再判断校准键是否按下，若按下进入校准模式，到液晶界面进行调整参数。后面选择扭力控制模式，显示扭力，重复上述过程。

4 试验与结论

根据现场需求，扭矩控制范围内误差要达到±5%的精度，与标准仪器进行了对比拧紧测试。多功能扭力螺丝刀的范围为0-8N·m测试典型数据如表1。

通过数据可以得知，控制误差最大误差为3%左右，界面显示正常，预报警范围为预置扭矩值的90%，整体功能达到了预期的要求。

参考文献：

[1]杨武成，未文学，罗庚合，等.扭矩扳手检定仪的研究现状与发展趋势[J].仪表技术，2013（08）：48-49.

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