單芯片全數字處理交流采樣電動定扭矩扳手研究

孟朝暉 楊立春 張 青

（山東中興電動工具有限公司，山東 濟南 250100）

現代大型橋梁一般采用鋼結構，通過高強度螺栓組將多個鋼結構進行連接，組成整個橋梁，高強度螺栓扭緊后，螺栓軸向產生很大的擰緊預拉力，軸向的預拉力乘以鋼結構間的摩擦系數可以獲得巨大的摩擦力，鋼結構通過摩擦力永久連接在一起。高強度螺栓施工普遍使用電動定扭矩扳手，通過對扭矩的精確控制進而獲得精確的軸向預拉力。電動定扭矩扳手使用串激式交流電機作為動力，通過多級機械行星齒輪減速獲得大扭矩。串激電機的輸出扭矩與輸入電流呈現近似的線性關系，通過測量電流可以實現扭矩控制的目的。電流控制型電動定扭矩扳手基于該原理實現扭矩控制。扭矩控制的精確度，取決于電流控制的精確程度，在實際工程中施工現場的電壓是不斷變化的，因此精確地采集電機的電流并對電壓變化進行跟蹤補償，是實現高精度扭矩控制的先決條件。

1 現有電動定扭矩扳手存在的問題

電動定扭矩扳手用于高強度螺栓扭緊已有多年的歷史，通過對當前市場上多款傳統的定扭矩扳手進行分析，發現其存在以下共性不足。

傳統的定扭矩扳手只對電流環節進行了處理，未考慮電壓變化對扭矩精度的影響，現場電壓波動大時，扭矩變化大。電流信號經整流濾波后轉換為直流信號進入AD 處理，屬于“直流采樣”方式，整流二極管的非線性和大時間常數RC 濾波電路導致采樣線性差、誤差大、易漂移，實時性差。……