一种配电网检修机械手扭矩测试装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电网检测技术领域，特别是一种配电网检修机械手扭矩测试装置及 方法。
【背景技术】
[0002] 配电网故障成因中，约50%的故障出现于设备接头处，具体原因在于设备接头紧 固作业工艺不满足要求。目前国内外配电网维修用的各种机械手（简称扳手）大部分是机 械式的，力量输出以人工为主。机械式扭矩扳手具有价格低、坚固耐用等特点，但是精度低， 难以适用于复杂的现场环境，作业效果难以保证。
[0003]目前有些公司已经研制出了电动扳手，例如，北京纽利德股份有限公司研制生产 了YJN系列高精度数显定扭矩扳子，该扭矩扳子一次仪表采用高性能的传感器，加上二次 仪表多段线性拟合动能，大大提高了扭矩扳子的准确度级别。桂林迪吉特电子有限公司生 产的850系列数显扭矩扳手采用先进的编程技术，示值准确。但是现有技术中没有测量上 述扳子扭矩的测试装置及方法。
[0004] 专利号为201210573550. 3的中国专利公开了一种扭矩检测装置，包括：工作台， 置于工作台上的固定单元及检测单元；所述检测单元包括：置于工作台上的底座，设置在 底座上的吊持部，包覆吊持部底部的扭转连接部，及穿透所述扭转连接部的扭转臂；其中， 所述吊持部下端还设置有调节杆；所述扭转连接部在对应调节杆的部位开有调节孔；所述 扭转臂下部设置有均匀分布的卡槽，底端开有扭转臂孔。该扭矩检测装置能测试零件的扭 矩，但是无法检测配电网检修机械手的扭矩。
[0005] 专利号为201410519604. 7的中国专利公开了一种发动机扭矩检测系统及方法， 该系统包括：信号采集单元，采集发动机的转速信号、扭矩信号和振动信号参数；处理器， 连接信号采集单元，接收信号采集单元的参数信息打包整理后发送出去；后台终端，连接处 理器，接收处理器打包发送的发动机参数信息，利用遗传优化RBF模型对参数信息分析计 算处理和判断。该专利的系统设置使用了传感器组，通过检测发动机的各参数并对各参数 的计算得出扭矩的最准确值，解决了非电控发动机在整车道路试验中发动机扭矩无法测量 的问题。但是该种检测方法非常复杂，不适合检测配电网检修机械手的扭矩。
[0006] 由上可知，现有技术尚无一种用于测量配电网检修机械手扭矩的测量装置及方 法。
【发明内容】
[0007] 本发明所解决的技术问题在于提供一种配电网检修机械手扭矩测试装置及方法。
[0008] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种配电网检修机械手扭矩测试装置，包括 用于测量机械手电压的电压传感器、用于测量机械手电流的电流传感器、用于测量机械手 转速的霍尔传感器、滤波电路、模数转换模块、主控芯片和显示模块，所述电压传感器、电流 传感器和霍尔传感器均与滤波电路相连，分别将检测到的电压信号、电流信号和转速信号 传输给滤波电路，滤波电路与模数转换模块相连，将接收到的信号滤波后传输给模数转换 模块，所述模数转换模块与主控芯片相连，将信号转换为数字信号后传输给主控芯片，该主 控芯片还与显示模块相连，将信息显示在显示模块上。
[0009] -种基于上述配电网检修机械手扭矩测试装置的检测方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤1、电压传感器检测配电网检修机械手的工作电压信号U;
[0011] 步骤2、电流传感器检测配电网检修机械手的工作电流信号I;
[0012] 步骤3、霍尔传感器检测配电网检修机械手的转速n ;
[0013] 步骤4、汇总上述步骤测量的数据，确定配电网检修机械手的扭矩M;
[0014] 步骤5、将检测到的扭矩M输出。
[0015] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的配电网检修机械手扭矩测试 装置结构简单，实现电路简单，负荷系统整体构思，便于实施，并且测量出的扭矩信息准确， 便于后续使用；2)本发明的扭矩测试方法简单易行，仅仅需要测量几个常规参数即可得到 最终的扭矩信息，可以实现对扭矩信息的精确测量。
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0017] 图1为配电网检修机械手扭矩测试装置系统框图。
[0018] 图2为配电网检修机械手的旋转头结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 结合图1，本发明的一种配电网检修机械手扭矩测试装置，其特征在于，包括用于 测量机械手电压的电压传感器、用于测量机械手电流的电流传感器、用于测量机械手转速 的霍尔传感器、滤波电路、模数转换模块、主控芯片和显示模块，所述电压传感器、电流传感 器和霍尔传感器均与滤波电路相连，分别将检测到的电压信号、电流信号和转速信号传输 给滤波电路，滤波电路与模数转换模块相连，将接收到的信号滤波后传输给模数转换模块， 所述模数转换模块与主控芯片相连，将信号转换为数字信号后传输给主控芯片，该主控芯 片还与显示模块相连，将信息显示在显示模块上。
[0020] 所述主控芯片为单片机、DSP芯片或FPGA。
[0021] 所述显示模块为液晶显示模块。
[0022] 所述单片机为51单片机。所述DSP芯片为的型号为TMS320C54X。所述FPGA的型 号为EP1C3T144C8NLQFP-144Altera〇
[0023] 一种基于上述配电网检修机械手扭矩测试装置的检测方法，包括以下步骤：
[0024] 步骤1、电压传感器检测配电网检修机械手的工作电压信号U ;
[0025] 步骤2、电流传感器检测配电网检修机械手的工作电流信号I;
[0026] 步骤3、霍尔传感器检测配电网检修机械手的转速n ;
[0027] 步骤4、汇总上述步骤测量的数据，确定配电网检修机械手的扭矩M;确定配电网 检修机械手的扭矩M所用公式为：
[0028]
[0029] 其中U为机械手的工作电压信号，I为机械手的工作电流信号，0为电压与电流信 号的相位差，n为机械手的转速。
[0030] 或者，确定配电网检修机械手的扭矩M所用公式为：
[0031]
[0032] 其中U为机械手的工作电压信号，I为机械手的工作电流信号，0为电压与电流信 号的相位差，n为机械手的转速。
[0033] 步骤5、将检测到的扭矩M输出。
[0034] 下面进行更详细的描述：
[0035] 本发明实现的关键在于对电动扳手的扭矩大小进行精确控制，而扭矩大小不易直 接测量得到，必须通过与其相关的参数进行计算间接求出。由电机的相关理论基础可知：若 已知轴的转速为n(r/min)，输入的功率为P(KW)，则因lkW= 1000N?m/s，输入P(kw)就相 当于每秒钟输入W=P*1000N?!!!的功。输入的功是经由扭矩M施加在轴上来完成的，如果 轴的转速是n，轴在Is的时间内转过角度为2Jr*n/60,则扭矩M在Is时间内完成作功W= 2Jr*n/60*M〇
[0036] 由作功相等，有W=P*1000N?m= 2Jr*n/60*M，得：
[0037] 扭矩M= 1000*60*PA2it*n) = 9549P/n~9550P/n(N.m)。
[0038] SP:扭矩M= 9550P/n。
[0039] 本发明中即采用这个公式对扭矩的大小进行计