CN114001761A - 电动汽车用螺栓松动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车用螺栓松动检测装置，包括滑动变阻器（1）、弹性件（2）和单片机（3）；滑动变阻器包括滑动单元（11）和电阻线圈（12）；滑动单元的一端与电阻线圈滑动连接，滑动单元的另一端和弹性件的一端固接；电阻线圈的一端引出第一接线端（13），另一端引出第二接线端（14）；弹性件的另一端设置在螺孔（4）处并引出第三接线端（21）；单片机包括第一输入端（P0）和第二输入端（P1），第三接线端连接第一输入端，第一接线端连接第二输入端；当螺栓旋入螺孔时，螺栓能压缩弹性件并带动滑动单元移动，单片机能检测第一输入端和第二输入端之间的电阻值。本发明易于实现，既能提高工作效率，又能实现螺栓松动安全性等级分级。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓检测技术，特别涉及一种电动汽车用螺栓松动检测装置。
背景技术
螺栓连接是一种结构简单、装拆方便、成本低廉的连接方式，但是在当今汽车行业，由于工况的复杂性、振动频率的不确定性、材料的不稳定性，导致一部分螺栓容易发生松动、脱落，特别是在电动汽车高压汇流排发生螺栓松动则会导致毁灭性的后果和重大的财产损失。而且，电动汽车上其它部件的螺栓失效也可能造成安全隐患，严重时直接导致交通事故、造成不良影响。
为避免螺栓松动带来的不良后果，提前预知螺栓的松紧状态尤其重要，现有的检测方法主要是通过目检螺栓外观或者通过扭力扳手扭力值是否达标来判断螺栓的松紧状态。其中，目检方式无法在动态情况下进行螺栓检测，而在静态情况下会由于人为因素导致视觉误差；扭力扳手虽然能达到预设扭力，但会存在螺栓带有倾斜角度旋入螺孔的缺陷，此缺陷在目检时也容易被忽略，从而造成螺栓不能与螺孔实现完整紧固连接。而电动汽车在高压汇流排、各种部件箱体、结构件上均会使用到螺栓连接，很多螺栓的安装结构特殊、受力环境复杂，且所需检测的螺栓数量较多，这会使得螺栓检测排查困难、耗时耗力，采用现有的检测方法容易造成疏漏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车用螺栓松动检测装置，该检测装置将滑动变阻器和弹性件设置在螺孔处，并采用单片机检测滑动变阻器的电阻值，当螺栓在螺孔内发生位移时能通过滑动变阻器的电阻值变化来进行螺栓松动状态判断。
本发明是这样实现的：
一种电动汽车用螺栓松动检测装置，所述电动汽车上设置有与螺栓相配合的螺孔；所述检测装置包括滑动变阻器、弹性件和单片机；
所述滑动变阻器包括滑动单元和电阻线圈；所述滑动单元的一端与电阻线圈滑动连接，滑动单元的另一端和弹性件的一端固接；所述电阻线圈的一端引出第一接线端，另一端引出第二接线端；所述弹性件的另一端设置在螺孔处并引出第三接线端； 所述单片机包括第一输入端和第二输入端，所述第三接线端连接第一输入端，所述第一接线端连接第二输入端；
当螺栓旋入螺孔时，螺栓能压缩弹性件，弹性件伸缩能带动滑动单元移动，单片机能检测第一输入端和第二输入端之间的电阻值。
所述弹性件为螺旋压缩弹簧，所述螺栓设置在螺旋压缩弹簧的轴线处。
所述螺孔设置在金属壳体上，第二接线端通过绝缘保护材料固接在金属壳体上，第三接线端固接在金属壳体上，所述金属壳体引出一端并连接第一输入端。
所述单片机包括模数转换器，第一输入端连接地线，第二输入端通过上拉电阻连接工作电源，所述模数转换器通过采集第二输入端的模拟电压数值并通过AD转换为数字信号，单片机对数字信号进行处理。
本发明电动汽车用螺栓松动检测装置通过在螺孔处固设滑动变阻器和弹性件，滑动变阻器上的滑动单元由弹性件驱动，螺栓与螺孔完全紧固时弹性件被压缩变形、储存形变能，当螺栓发生松动时，弹性件受形变能的影响伸长从而驱动滑动单元在电阻线圈上发生位移，使得接入在单片机的两个输入端之间的电阻值发生变化，由滑动变阻器的不同阻值可进行螺栓松动安全性等级分级。本发明能在静态和动态情况下进行螺栓松动检测，能快速准确地判断螺栓松动状态，并可具体定位发生松动的螺栓，解决了人为目检方式容易造成检测疏漏的问题，并使得螺栓松动检测工作更为方便，有效提高了工作效率。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：结构简洁、易于实现，既能提高工作效率，又能实现螺栓松动安全性等级分级。
附图说明
图1为本发明电动汽车用螺栓松动检测装置的滑动变阻器和弹性件的结构示意图；
图2为本发明的三个检测装置的电路结构示意图；
图3为本发明的三个检测装置和单片机的等效电路结构示意图。
图中，1滑动变阻器，11滑动单元，12电阻线圈，13第一接线端，14第二接线端，2弹性件，21第三接线端，3单片机，4螺孔，5金属壳体，P0第一输入端，P1第二输入端，P2第三输入端，P3第四输入端，R1第一等效电阻，R2第二等效电阻，R3第三等效电阻，R上拉电阻，+Vcc工作电源，GND地线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1~图3，一种电动汽车用螺栓松动检测装置，所述电动汽车上设置有与螺栓相配合的螺孔4，所述检测装置包括滑动变阻器1、弹性件2和单片机3。
参见图1，所述滑动变阻器1包括滑动单元11和电阻线圈12。滑动单元11的一端与电阻线圈12滑动连接，滑动单元11的另一端和弹性件2的一端固接。电阻线圈12的一端引出第一接线端13，另一端引出第二接线端14。所述弹性件2为螺旋压缩弹簧，材质可选为碳钢或不锈钢，螺栓设置在螺旋压缩弹簧的轴线处，弹性件2的另一端设置在螺孔4处并引出第三接线端21。第二接线端14和第三接线端21之间可为绝缘连接或导电连接。
所述单片机3包括第一输入端P0和第二输入端P1，第三接线端21连接第一输入端P0，第一接线端13连接第二输入端P1，单片机3能检测第一输入端P0和第二输入端P1之间的电阻值。当螺栓旋入螺孔4时，螺栓能在轴向压缩弹性件2，弹性件2伸缩能带动滑动单元11移动，从而使得第一输入端P0和第二输入端P1之间的电阻值发生变化。当第二接线端14和第三接线端21之间为绝缘连接时，每个检测装置的等效电阻，即第一输入端P0和第二输入端P1之间的电阻值，为第一接线端13至第三接线端21之间的电阻值。第一输入端P0和第二输入端P1之间的电阻值采样方法为市场上通用的方法，具体地，单片机3包括模数转换器，本实施例中，单片机3型号选用为STM32F103，将第一输入端P0连接地线GND，第二输入端P1通过上拉电阻R接入到的单片机3的工作电源+Vcc，模数转换器通过采集第二输入端P1的模拟电压数值并通过AD转换为数字信号，单片机3再对数字信号进行处理。
参见图2和图3，本实施例中，所述螺孔4设置在金属壳体5上，螺孔4的数量为三个，相应地，在金属壳体5上设置了三个检测装置，单片机3上包括第一输入端P0、第二输入端P1、第三输入端P2和第四输入端P3。每个检测装置中的第二接线端14通过绝缘保护材料固定在金属壳体5上，第三接线端21固定焊接在金属壳体5上，金属壳体5引出一端并连接第一输入端P0，每个检测装置中的第一接线端13分别连接第二输入端P1、第三输入端P2和第四输入端P3。每个检测装置分别接入在单片机3的第一输入端P0和第二输入端P1之间、第一输入端P0和第三输入端P2之间、第一输入端P0和第四输入端P3之间的等效电阻分别为第一等效电阻R1、第二等效电阻R2、第三等效电阻R3。
当螺栓全部旋入螺孔4时，弹性件2被压缩形变的程度最大，滑动单元11随着弹性件2移动到最接近金属壳体5的位置，此时每个检测装置的等效电阻数值为最大值，即表示螺栓处于正常紧固状态，未出现松动。当螺栓产生松动情况时，原先被压缩变形的弹性件2在形变能的作用下伸长，从而驱动滑动单元11在电阻线圈12上产生位移，使得每个检测装置的等效电阻数值发生变化，单片机3中设定等效电阻的安全数值范围，如果单片机3检测到等效电阻数值产出范围则判断螺栓处于异常状态。单片机3可根据检测到的等效电阻数值进行螺栓松动安全性等级分级，例如，当数值最大时螺栓处于最优状态，当数值最小时螺栓处于松脱状态。
另外，当第二接线端14和第三接线端21之间为导电连接时，例如第二接线端14和第三接线端21均固定焊接在金属壳体5上，则电阻线圈12由滑动单元11分割为上段和下段，每个检测装置的等效电阻相当于：弹性件2与电阻线圈12的下段并联后、再与电阻线圈12的上段串联后的电阻值。这时候，弹性件11的最大形变范围为电阻线圈12的中间位置，或者在单片机的程序设计时需要考虑到数值变化顺序再进行判断和处理。如果螺孔4设置在非金属壳体上，则需要用导线将第三接线端21引出至单片机3的第一输入端P0。弹性件2也可以采用弹簧垫圈。
本发明电动汽车用螺栓松动检测装置通过在螺孔处设置滑动变阻器和弹性件，并增加了单片机用于检测装置在电路连接中的等效电阻数值，当螺栓发生松动将弹性件顶出螺孔，使得等效电阻数值发生变化，由此可用于判断螺栓松动状态和安全性等级分级。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电动汽车用螺栓松动检测装置，所述电动汽车上设置有与螺栓相配合的螺孔（4）；其特征在于：所述检测装置包括滑动变阻器（1）、弹性件（2）和单片机（3）；
所述滑动变阻器（1）包括滑动单元（11）和电阻线圈（12）；所述滑动单元（11）的一端与电阻线圈（12）滑动连接，滑动单元（11）的另一端和弹性件（2）的一端固接；所述电阻线圈（12）的一端引出第一接线端（13），另一端引出第二接线端（14）；所述弹性件（2）的另一端设置在螺孔（4）处并引出第三接线端（21）； 所述单片机（3）包括第一输入端（P0）和第二输入端（P1），所述第三接线端（21）连接第一输入端（P0），所述第一接线端（13）连接第二输入端（P1）；
当螺栓旋入螺孔（4）时，螺栓能压缩弹性件（2），弹性件（2）伸缩能带动滑动单元（11）移动，单片机（3）能检测第一输入端（P0）和第二输入端（P1）之间的电阻值。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用螺栓松动检测装置，其特征在于：所述弹性件（2）为螺旋压缩弹簧，所述螺栓设置在螺旋压缩弹簧的轴线处。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用螺栓松动检测装置，其特征在于：所述螺孔（4）设置在金属壳体（5）上，第二接线端（14）通过绝缘保护材料固接在金属壳体（5）上，第三接线端（21）固接在金属壳体（5）上，所述金属壳体（5）引出一端并连接第一输入端（P0）。
4.根据权利要求1所述的电动汽车用螺栓松动检测装置，其特征在于：所述单片机（3）包括模数转换器，第一输入端（P0）连接地线（GND），第二输入端（P1）通过上拉电阻（R）连接工作电源（+Vcc），所述模数转换器通过采集第二输入端（P1）的模拟电压数值并通过AD转换为数字信号，单片机（3）对数字信号进行处理。
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