【導讀】4傳感器的設(shè)計----------------------------------------------------7. 5扭矩檢測系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計-----------------------------------10. 6軟件部分簡介--------------------------------------------------25. 7精度誤差分析--------------------------------------------------29. 附錄一系統(tǒng)電路總圖---------------------------------------------32. 、既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；、既可以測量靜態(tài)扭矩，也可以測量動態(tài)扭矩；、檢測精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強；、體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用；、不需反復調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩；灰塵、油霧、水污比較多，故要求傳感器封裝在一起，只留下兩個軸端在外面；所謂應(yīng)變效應(yīng)是指。屬絲的電阻值隨其變形而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。學可知，金屬絲酌電阻值R與其長度L和電阻率ρ成正比，粘結(jié)劑、引出線五部分組成。電阻敏感柵可以將應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電阻變化。形通過基底和粘結(jié)列傳遞給應(yīng)變計的敏感。由于基底和粘貼劑的彈性模量與敏。式中G為剪切彈性模量，??式中nJ為斷面的極慣性矩，又dAJn??

　　

【正文】 在循環(huán)過程中，主要處理獲得采集的模擬數(shù)據(jù)，并將得到的數(shù)據(jù)送到計算機。整個程序基于中斷服務(wù)結(jié)構(gòu)，為了實現(xiàn)中斷程序和主程序的數(shù)據(jù)交互，可以通過一些全局變量 1 第 27 頁 和全局的緩沖區(qū)來實現(xiàn)。主處理程序如圖 52 所示。通過流程圖可以看出，主處理程 J 手只負責簡單的標志判斷和設(shè)置標志，然后從制定的緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)放到相應(yīng) 的緩沖區(qū)，其它的處理由中斷來處理，因此主程序需要和中斷程序進行數(shù)據(jù)交互。 數(shù)據(jù)處理子程序 功能：該部分主要完成數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，采集的模擬參考電壓采用片內(nèi)的參考電壓。數(shù)據(jù)測試的間隔時間通過定時器 A 來完成，就是在每次定時器 A 中斷到來時讀取 A／ D 轉(zhuǎn)換采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止 A／ D 轉(zhuǎn)換，在讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換。如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個標志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)，整個模塊采用的是中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)。該模塊主要涉及～ D 轉(zhuǎn)換和定時器 A 的操作，主要包括部分： A， D 轉(zhuǎn)換和定時器 A 的初 始化；定時器 A 處理和 A／ D 轉(zhuǎn)換。該子程序的流程圖如圖 52 所示。 圖 63 數(shù)據(jù)測試子程序流程圖 LCD 顯示部分 如圖 64 為 LCD1602 的顯示流程。 功能：顯示轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)。 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器 1 第 28 頁 （ CGROM）已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，其代碼與標準的 ASCII 字符代碼一致 . 圖 64 LCD1602顯示流程 1 第 29 頁 7 精度誤差分析 由 于溫度變化造成的誤差來源很多，所以會有不同現(xiàn)象的誤差出現(xiàn)，如溫度變化時，零點會有變化，其次在被應(yīng)力不變的情況下，不同溫度條件將可能有不同的輸出。前者稱為溫度引起的零點漂移，而后者稱為靈敏度漂移。 引起零點漂移的原因主要有應(yīng)變片粘貼的好壞，應(yīng)變片材料的不均勻，所選應(yīng)變片的電阻溫度特性不一致等。由上述原因造成的零點漂移，在測量橋配好以后，往往具有固定的方向性，可采用簡單的方法，在相應(yīng)的橋臂中串入一個由較大溫度系數(shù)材料制成的電阻來進行補償。 引起靈敏度漂移的主要原因是彈性體材料的彈性模數(shù)隨溫度的變化，應(yīng)變片靈敏系 數(shù)隨溫度的變化、彈性元件熱膨脹系數(shù)變化及熱膨脹各向異性等因素。而以彈性模數(shù)隨溫度變化為主，且大多是隨溫度提高而靈敏度也相應(yīng)提高。對靈敏度漂移補償最簡單的方法是隨溫度的變化自動調(diào)整供橋電壓，當供橋電壓降低時，電橋的不平衡輸出減小，即降低了電橋的靈敏度。正確的補償為在橋路進行實際靈敏度漂移的測量，然后根據(jù)漂移的正或負方向、大小來確定補償方法及補償量。常用的方法有改變供橋穩(wěn)壓電源輸出值或在電路中串、并聯(lián)電阻等。一般當靈敏度隨溫度升高而提高時，可在電源回路中串入一個正溫度系數(shù)的電阻加以補償。 在傳感器的制作中常用補 償塊來實現(xiàn)溫度補償并提高靈敏度。 1 第 30 頁 8 結(jié)束語 經(jīng)過理論分析證明，本文設(shè)計的應(yīng)變式高精度扭矩測量儀解決了很多其它扭矩測量儀一直存在的問題。其設(shè)計原理簡單，對于靜態(tài)以及低轉(zhuǎn)速的動態(tài)扭矩的測量具備較高的精度。 在扭矩測量上使用簡單的應(yīng)變片來實現(xiàn)被測扭矩到電信號的轉(zhuǎn)換，大大簡化了傳感器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的復雜程度，提高了扭矩測量儀的精度。 在電源設(shè)計采用接觸式滑環(huán)電刷，實現(xiàn)電橋的供電以及電壓信號的傳輸，能夠?qū)崟r準確的實現(xiàn)信號之間的傳遞。改善了扭矩傳感器的頻率特性。從而更進一步提高了扭矩儀的測 量精度。此環(huán)節(jié)還可以進一步改善，比如實現(xiàn)無線傳輸。 目前，市場對此類扭矩儀的需求量非常大，其廣泛應(yīng)用于扭矩扳手、旋轉(zhuǎn)力矩（轉(zhuǎn)動力矩）、攪拌力矩、舵機力矩的精密測量和自動控及科學實驗中，具有較高的實用價值和經(jīng)濟價值。 1 第 31 頁 9 參考文獻 [1] 曾國華 .旋轉(zhuǎn)軸扭矩測量方法研究 [J].機械加工與自動化 [2] 汪諍，潘麗華 .扭矩測量技術(shù)淺談 [J].甘肅科技 [3] 梁衛(wèi)華 ,常漢寶 ,劉鎮(zhèn) .基于多傳感器信息融合的旋轉(zhuǎn)機械扭矩測量方法的研究 [4] 陳兵 ,王東興 ,吳永根 ,張路軍 .旋轉(zhuǎn)軸扭矩測量裝置研究 [J].煙臺大學學報 [5] 陳立劍 ,張麗于 ,海寧 .扭矩轉(zhuǎn)速測試平臺的研究及應(yīng)用 [J].船電技術(shù) [6] 朱春梅，王朝霞，胡嘯峰 .回轉(zhuǎn)機械扭矩測量系統(tǒng)設(shè)計 [J].煤礦機械 1 第 32 頁 附錄一 系統(tǒng)總電路圖 BBIN0XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2A T 8 9 C5 1OUT121ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF()16IN31IN42IN53IN64IN75START6OUT58EOC7OE9CLOCK10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE22U3A DC 0 8 0 8U3(CLOCK)R 2 1P ULL U PC03 0 P FC13 0 P FX1CR Y S T A LR01 0 kC21 0 u FD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1V D D2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L3 218 4U 2 : AT L C22 5 256784U 1 : BT L C22 5 2C90 .1 uR41 0 kR53 0 kR63 0 kR73 0 kR81 0 k5v5v3 218 4U 3 : AT L C22 5 2R11 0 kR21 0 kR32 0 kC71 0 nC81 0 n5v