CN102205527A - 无线传输扭矩值的螺丝刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线传输扭矩值的螺丝刀。所述螺丝刀的刀头与手柄的结合部内置有对固紧器械进行扭矩数据采集的扭矩传感器，所述扭矩传感器将信号送信号处理电路，该信号处理电路集成了供电单元、DCDC变换单元、对接收扭矩传感器频率信号进行标度变换、控制显示和发送功能的第一CPU单元、接收并发送该扭矩信号的蓝牙无线发送模块，以及显示所述扭矩信号的数码管；所述螺丝刀本体外部的PC机上安装有与所述螺丝刀进行无线通讯的蓝牙无线接收模块，无线发送与接收模块之间传送扭矩传感器检测的扭矩信号，扭矩信号数据在PC机上实现扭矩螺丝刀工作状态实时自动记录。

Description

无线传输扭矩值的螺丝刀
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，特别涉及一种无线传输扭矩值的螺丝刀。
背景技术
在日新月异的制造技术领域，螺钉已然是装配固定的重要方式之一,安装效果将影响产品的整体质量和寿命。过小的旋入扭矩会随时间推移和安装位置的反复运动而发生松动，产生需要维修或检查的风险；而过大的旋入扭矩会影响安装位置局部的应力分布，使安装处在突发外力条件下极易破坏，造成难以预知的损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种在对螺丝扭紧时就可以实时检测并显示扭矩数值的螺丝刀，以蓝牙无线传输技术实现螺丝刀在工作时扭矩数值动态的检测并以无线通讯的方式发送出去，并在PC机上以无线方式接收扭矩检测数据，以实现扭矩螺丝刀的工作状态自动实时记录的无线传输扭矩值的螺丝刀。
本发明的技术解决方案是所述无线传输扭矩值的螺丝刀，包括具有螺丝刀刀头和手柄的螺丝刀本体，其特殊之处之处在于：所述螺丝刀的刀头与手柄的结合部内置有对固紧器械进行扭矩数据采集的扭矩传感器，所述扭矩传感器产生的扭矩信号经过一信号处理电路对该信号进行处理，所述信号处理电路上集成了供电单元、DCDC变换单元、将扭矩传感器实时检测扭矩值信号进行转换、标度变换及显示的第一CPU、接收并发送该扭矩信号的蓝牙无线发送模块；以及显示由第一CPU输出的检测扭矩信号的数码管；所述螺丝刀本体外部设有一接收记录的PC机，PC机上安装有与所述螺丝刀的蓝牙无线发送模块之间进行无线数据通讯的蓝牙无线接收模块及信号处理模块，PC机上安装有实现扭矩螺丝刀工作状态自动实时记录的存储记录程序。
作为优选：所述蓝牙无线接收模块将收到的所述扭矩信号，经第二CPU对该扭矩信号进行防止出错的通讯校验后传送到USB接口模块，USB接口模块经USB接口送到PC机，并通过PC机上安装的数据记录软件实现对扭矩数据的即时趋势曲线显示、存储和数据查询、数据回放。
作为优选：所述螺丝刀内置的信号处理电路上还集成了对扭矩超出预设值时鸣响报警的蜂鸣器。
作为优选：所述PC机上设有的蓝牙无线接收模块由该PC机上的USB接口供电。
作为优选：所述螺丝刀的刀头通过套筒杆与所述扭矩传感器连接。
作为优选：所述供电单元是可充电的锂电池。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、扭矩检测数据值采用蓝牙无线传输。
2、扭矩检测数据值实现了数字化实时显示，数据可记录、可查询。
3、扭矩超预设值时有蜂鸣器报警，具有防止误操作的特点。
4、采用可充电电池，非常适用于不方便供电的场合。
5、整体采用模块化结构，方便维修及拆卸。
6、整体结构完整小巧，操作方便稳定安全。
附图说明
图1是本发明无线传输扭矩值的螺丝刀的结构示意图。
图2是图1中信号处理电路结构示意图。
图3是本发明安装在PC机上的无线接收及信号处理模块电路框图。
图4是本发明信号处理电路的电路框图。
图5是本发明无线接收及信号处理电路实施例原理图。
图6是本发明信号处理电路实施例原理图。
主要组件符号说明：
可换螺丝刀头1、套筒杆2、扭矩传感器3、手柄4、锂电池5、蜂鸣器6、蓝牙无线发送模块7、数码管8、第一CPU9、DCDC变换单元10、蓝牙无线接收模块11、第二CPU12、USB接口模块13、PC机14 。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1所示，在本实施例中，所述无线传输扭矩值的螺丝刀，包括具有螺丝刀刀头1和手柄4的螺丝刀本体，螺丝刀头1和手柄4部分根据实际尺寸需求定做加工。所述螺丝刀的刀头1与手柄4的结合部内置有对固紧器械进行扭矩数据采集的扭矩传感器3。扭矩传感器3采用北京天宇恒创公司生产的CYT-301型，工作电源+12VDC，检测扭矩范围-2～2Nm，输出频率信号，范围5K～15KHz，幅值是0～12V。
本发明所述无线传输扭矩值的螺丝刀，由以扭矩传感器3为核心的机械结构部分、以信号处理电路为核心的电路结构部分、以PC机为核心的存储记录配套程序三大部分组成。如图1所示，机械结构部分主要包括：可换螺丝刀头1，套筒杆2、扭矩传感器3、手柄4。螺丝刀的刀头1通过套筒杆2与扭矩传感器3连接。当转动手柄4旋入螺丝时，螺丝刀头1和手柄4部分间产生微小的轴向变形，扭矩变化引起扭矩传感器3内部应变片电桥的阻值变化，扭矩变化值以频率形式输出，其精度在5‰以上，量程在-2～2Nm之间，此量程适合绝大多数骨外科手术相关数值范围。
请参阅图2、图4所示，所述扭矩传感器3信号经过信号处理电路处理，信号处理电路上集成了可充电锂电池5、该可充电锂电池5将电源送到各用电单元的DCDC变换单元10，产生+5V，+3.3V直流电。信号处理电路包括：可充电锂电池5、蜂鸣器6、蓝牙无线发送模块7、数码管8、第一CPU9、DCDC变换单元10，其中，可充电锂电池5输出电压+12V，容量1800mAH。第一CPU9型号STC11L56XE，封装LQFP44。4位数码管8采用0.36英寸红色共阳，型号LG3641BH。蓝牙无线发送模块7的芯片型号是nRF24L01+，封装QFN4*4mm。DCDC变换单元10的芯片型号MC34063，封装SO-8。如图5所示，稳压芯片AS1117M3-3.3，封装SOT-223。以上电路结构均安装在特制的双面布线全工艺印刷电路板上，锂电池5便于安装拆卸，一次冲满电可维持系统稳定运行5小时以上，通过DCDC变换单元10转换为各主要元件提供能量，来自扭矩传感器3的频率信号经第一CPU9处理后送到0.3英寸4位数码管8显示，显示分辨率在千分位，同时第一CPU9控制蓝牙无线发送模块7以无线形式将扭矩信号即时传出，发送数据间隔0.3秒。蜂鸣器6可根据用户需要在扭矩超出预设值时鸣响报警。所述螺丝刀外部的PC机14上设有与所述螺丝刀的蓝牙无线发送模块7之间进行无线数据通讯的蓝牙无线接收模块11和实现扭矩螺丝刀工作状态自动实时记录的存储记录程序。
请参阅图3所示，所述蓝牙无线接收模块11将收到的所述扭矩信号，经第二CPU12对该扭矩信号进行校验后传送到USB接口模块13，USB接口模块13经USB接口传送到PC机14，并通过PC机14上安装的数据记录程序实现对扭矩结果的即时数据显示、趋势曲线显示和数据查询、数据存储和数据回放。所述PC机14上设有的蓝牙无线接收模块11由该PC机14上的USB接口供电，可以有效接收5m之内蓝牙无线发送模块7发出的信号，所述第二CPU9型号STC12C5A60S2，封装LQFP44。所述USB接口芯片型号PL2303HX，封装SSOP28。
请参阅图5所示，所述无线接收及信号处理电路的工作电源+5V来源于PC机14的UCB接口，+5V为接收及信号处理电路提供工作电源，+5V通过一稳压芯片AS1117M3-3.3为蓝牙无线接收模块11提供工作电源。本部分核心元件为第二CPU12，型号STC12C5A60S2, 第二CPU12的工作频率是11.0592MHz，可实现将蓝牙无线接收模块11接收的信号进行校验，并具有USB通讯接口的功能，USB接口核心元件是PL2303HX。
请参阅图6所示，所述信号处理电路的工作电源+12V来源锂电池5。DCDC变换单元10的核心元件是双极型线性集成电路MC34063，构成降压电源变换器，输出+5V给第一CPU9等元件电供，+5V通过一稳压芯片AS1117M3-3.3为蓝牙无线发送模块7提供工作电源。信号处理电路的核心元件是第一CPU9，型号STC12C5A60S2，工作频率是11.0592MHz。第一CPU9实现将扭矩传感器实时检测扭矩值并转换成频率信号，第一CPU9将对该频率信号进行标度变换送数码管8显示，并送蓝牙无线发送模块11。四位连体数码管8，型号LG3641BH，显示方式是动态扫描驱动，扫描间隔18ms。蜂鸣器6的5V长声，直径12mm，高7mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种无线传输扭矩值的螺丝刀，包括具有螺丝刀刀头和手柄的螺丝刀本体，其特征在于：所述螺丝刀的刀头与手柄的结合部内置有对固紧器械进行扭矩数据采集的扭矩传感器，所述扭矩传感器产生的扭矩信号经过一信号处理电路对该信号进行处理，所述信号处理电路上集成了供电单元、DCDC变换单元、将扭矩传感器实时检测扭矩值信号进行转换、标度变换及显示的第一CPU、接收并发送该扭矩信号的蓝牙无线发送模块；以及显示由第一CPU输出的检测扭矩信号的数码管；所述螺丝刀本体外部设有一接收记录的PC机，PC机上安装有与所述螺丝刀的蓝牙无线发送模块之间进行无线数据通讯的蓝牙无线接收模块及信号处理模块，PC机上安装有实现扭矩螺丝刀工作状态自动实时记录的存储记录程序。
2.根据权利要求1所述无线传输扭矩值的螺丝刀，其特征在于：所述蓝牙无线接收模块将收到的所述扭矩信号，经第二CPU对该扭矩信号进行防止出错的通讯校验后传送到USB接口模块，USB接口模块经USB接口送到PC机，并通过PC机上安装的数据记录软件实现对扭矩数据的即时趋势曲线显示、存储和数据查询、数据回放。
3.根据权利要求1所述无线传输扭矩值的螺丝刀，其特征在于：所述螺丝刀内置的信号处理电路上还集成了对扭矩超出预设值时鸣响报警的蜂鸣器。
4.根据权利要求1所述无线传输扭矩值的螺丝刀，其特征在于：所述PC机上设有的蓝牙无线接收模块由该PC机上的USB接口供电。
5.根据权利要求1所述无线传输扭矩值的螺丝刀，其特征在于：所述螺丝刀的刀头通过套筒杆与所述扭矩传感器连接。
6.根据权利要求1所述无线传输扭矩值的螺丝刀，其特征在于：所述供电单元是可充电的锂电池。
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