引言

峰值扭矩控制的螺丝刀是一种电工工具。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。

图1 工具结构框图

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。

图2 液晶显示界面

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。

图3 工具实物图

图4 验电电路图

图5 程序流程图

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。

表1 现场测试结果控制扭矩值（N·m）标准仪表扭矩值（N·m）误差（%）1.00 1.02 -2 3.00 3.02 -2 5.00 4.99 1 7.00 6.97 3

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。

[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.

[2]张胜生.低扭矩数显扳手的研制[D].西华大学，2012.

[3]张娟.高性能人机界面设计[J].中国电业（技术版），2016（04）：24-28.

引言峰值扭矩控制的螺丝刀是一种电工工具。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。图1 工具结构框图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。图2 液晶显示界面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。图3 工具实物图图4 验电电路图图5 程序流程图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。表1 现场测试结果控制扭矩值（N·m）标准仪表扭矩值（N·m）误差（%）1.00 1.02 -2 3.00 3.02 -2 5.00 4.99 1 7.00 6.97 3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.[2]张胜生.低扭矩数显扳手的研制[D].西华大学，2012.[3]张娟.高性能人机界面设计[J].中国电业（技术版），2016（04）：24-28.

文章来源：《电工技术学报》 网址: http://www.dgjszzs.cn/qikandaodu/2020/0803/408.html