CN204903084U - 一种智能扭矩扳手检定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能扭矩扳手检定系统，包括第一子系统、对最终数据进行分析处理的上位机、为该系统供电的供电装置及N个第二子系统，N为正整数；每个第二子系统均包括：感应扭矩扳手扭矩并将其转换成模拟电信号的扭矩传感器；将模拟电信号转换成数字量的模数转换器；将数字量预设处理成目标数据的第一微处理器；将目标数据调制成射频信号，并将其基于zigbee协议发送的第一无线数据收发器；第一子系统包括：接收射频信号并将其进行解调得到目标数据的第二无线数据收发器；对目标数据进行预设处理得到最终数据并将所述最终数据发送至上位机的第二微处理器。实际运行测试结果表明：所设计的系统满足功能设计要求，系统工作稳定可靠。

Description

一种智能扭矩扳手检定系统

技术领域

本实用新型涉及产品检定技术领域，更具体地说，涉及一种智能扭矩扳手检定系统。

背景技术

扭矩扳手，又名扭力扳手或力矩扳手，该装置集“工具-仪器”于一身，可监控拧紧螺纹紧固件过程中的扭矩值，去除力值不定的人为因素，以保证产品质量的稳定性。由于扭矩扳手经过长期使用后，其误差会逐渐增大，因此，需要对其进行校验和调整，以消除误差，保证产品装配质量；同时，扭矩扳手出厂之前，也必须对其进行检测和标定，以确保其自身准确性。

现有技术中用于检定扭矩扳手的装置类型比较单一，以静重式扭矩标准机为主，该设备操作较为复杂，对检定人员要求很高，且存在准确度较低、系统稳定性较差等问题。

综上所述，现有技术中检定扭矩扳手的装置存在操作复杂、准确度较低和系统稳定性较差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能扭矩扳手检定系统，以解决现有技术中检定扭矩扳手的装置存在的操作复杂、准确度较低和系统稳定性较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能扭矩扳手检定系统，包括第一子系统、对最终数据进行分析处理的上位机、为所述智能扭矩扳手检定系统供电的供电装置以及N个第二子系统，N为正整数；其中，每个所述第二子系统均包括：感应扭矩扳手扭矩并将该扭矩转换成模拟电信号的扭矩传感器；将所述模拟电信号转换成数字量的模数转换器；对所述数字量进行预设处理得到目标数据的第一微处理器；将所述目标数据进行调制得到射频信号，并基于zigbee协议发送所述射频信号的第一无线数据收发器；

所述第一子系统包括：基于所述zigbee协议接收所述射频信号并将所述射频信号进行解调得到目标数据的第二无线数据收发器；对所述目标数据进行预设处理得到最终数据并将所述最终数据发送至所述上位机的第二微处理器。

优选的，所述第一无线数据收发器包括：对将发送的射频信号进行功率放大调理的第一射频功率放大电路；

所述第二无线数据收发器包括：对已接收的射频信号进行功率放大调理的第二射频功率放大电路。

优选的，所述第一射频功率放大电路和所述第二射频功率放大电路均基于CC2591芯片。

优选的，所述供电装置包括：220V交流电源；对所述220V交流电进行降压处理的电源变压器；将降压处理后的220V交流电转换成直流电压的整流电路；滤除所述直流电压中的纹波的滤波电路；保持滤除纹波后的直流电压的稳定性的稳压电路。

优选的，所述模数转换器为ADS1258芯片，所述微处理器为IAP15L2K61S2芯片。

优选的，所述扭矩传感器为全桥式惠斯通电桥。

优选的，所述第一无线数据收发器和所述第二无线数据收发器均基于CC2420芯片。

优选的，所述第二子系统还包括：用于实现输入以及显示所述目标数据的LCD触控显示终端。

优选的，所述第二子系统还包括：对所述扭矩传感器得到的模拟电信号进行放大调理，并将放大调理后的模拟电信号发送至所述模数转换器的信号放大调理电路。

优选的，所述信号放大调理电路为由运算放大器构成的差分式电路。

本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统，包括第一子系统、对最终数据进行分析处理的上位机、为智能扭矩扳手检定系统供电的供电装置以及N个第二子系统，N为正整数；其中，每个第二子系统均包括：感应扭矩扳手扭矩并将该扭矩转换成模拟电信号的扭矩传感器；将模拟电信号转换成数字量的模数转换器；对数字量进行预设处理得到目标数据的第一微处理器；将目标数据进行调制得到射频信号，并基于zigbee协议发送射频信号的第一无线数据收发器；第一子系统包括：基于zigbee协议接收射频信号并将射频信号进行解调得到目标数据的第二无线数据收发器；对目标数据进行预设处理得到最终数据并将所述最终数据发送至上位机的第二微处理器。实验测试结果表明，本申请所提供的一种智能扭矩扳手检定系统的系统工作稳定可靠，且本申请通过上述智能扭矩扳手检定系统，可实现全自动扭矩扳手检定工作过程，对检定人员要求较低，大大节省了人力资本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中IAP15L2K61S2芯片单片机与MAX3232电平转换芯片的电路设置示意图；

图3为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中CC2591芯片的应用电路示意图；

图4为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中ADS1258芯片与IAP15L2K61S2芯片之间的具体接口电路；

图5为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中+5V直流电源电路示意图；

图6为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中信号放大调理电路的内部结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中信号放大调理电路与扭矩传感器之间的电路连接示意图；

图8为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中扭矩传感器的结构示意图；

图9为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中CC2420芯片的应用电路示意图；

图10为本实用新型提供的一种智能扭矩扳手检定系统中基于zigbee技术的星形网络示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，其示出了本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统的结构示意图，该系统可以包括第一子系统1、对最终数据进行分析处理的上位机3、为智能扭矩扳手检定系统供电的供电装置4以及N个第二子系统2，N为正整数。其中，每个第二子系统2均包括：感应扭矩扳手扭矩并将该扭矩转换成模拟电信号的扭矩传感器21；将模拟电信号转换成数字量的模数转换器22；对数字量进行预设处理得到目标数据的第一微处理器23；将目标数据进行调制得到射频信号，并基于zigbee协议发送射频信号的第一无线收据收发器24；

第一子系统1包括：基于zigbee协议接收射频信号并将射频信号进行解调得到目标数据的第二无线收据收发器11；对目标数据进行预设处理得到最终数据并将最终数据发送至上位机3的第二微处理器12。

实验测试结果表明，本申请实施例所提供的一种智能扭矩扳手检定系统的系统工作稳定可靠，且通过上述智能扭矩扳手检定系统，可实现全自动扭矩扳手检定工作过程，对检定人员要求较低，大大节省了人力资本。

需要说明的是，第一微处理器对数字量进行预设处理及第二微处理器对目标数据进行预设处理中的预设处理，可以是对获取的数据进行数字滤波、换算处理及组帧编码等。

另外，上位机可以采用VC++6.0程序开发设计语言提供的ActiveX控件—MSComm实现数据收发，并开发基于Access2003数据库的扭矩扳手检定数据处理平台，对最终数据进行分析处理，具体可以是：对最终数据进行实时显示与存储、对最终数据的单节点数据进行动态曲线显示、历史数据查询以及检定证书打印等。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，第二微处理器与上位机之间的数据交换可以通过RS-232C串行通信接口、以太网接口、红外传输、USB接口等方式。其中，根据所用的第二微处理器包含的通信单元及开发难度综合考虑，选用RS-232C串行通信接口完成第二微处理器与上位机之间的通讯任务。而综合考虑数据处理速度、功能扩展、性价比及升级维护等多方面因素，选用IAP15L2K61S2芯片单片机作为第一微处理器和第二微处理器。

当第二微处理器采用IAP15L2K61S2芯片单片机，且第二微处理器与上位机之间的数据交换通过RS-232C串行通信接口时，由于上位机的串口采用RS-232C电平标准，而第二微处理器的串口采用TTL/CMOS电平标准，二者不兼容，因而两串口间必须进行电平转换，即第二微处理器与上位机之间通过电平转换器进行通信。采用MAX3232电平转换芯片作为电平转换器实现3.3V单片机TTL电平与上位机串口RS-232C电平之间双向转换。当第二微处理器与上位机采用的电平标准不同时，可在第二微处理与上位机之间设置电平转换器以保证第二微处理与上位机之间的正常通信。

请参阅图2，其示出了本申请实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中IAP15L2K61S2芯片单片机与MAX3232电平转换芯片的电路设置示意图。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，为了增强无线发送功率和接收信号灵敏度，提高无线数据传输可靠性和有效距离，可以使第一无线数据收发器包括对发送的射频信号进行功率放大调理的第一射频功率放大电路，第二无线数据收发器包括对接收的射频信号进行功率放大调理的第二射频功率放大电路。

需要说明的是，为进行射频信号的发送和接收，本实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统的第一无线数据收发器和第二无线数据收发器包括天线，由此，发送射频信号时射频信号先后经过第一射频功率放大电路和天线，接收射频信号时射频信号先后经过天线和第二射频功率放大电路。另外，第一射频功率放大电路和第二射频功率放大电路均可基于CC2591芯片，CC2591芯片内部集成2.4GHz射频前端功率放大电路和RF匹配网络等，功耗低，工作电压范围宽，可将输出功率提高+22dBm，接收机灵敏度提高+6dB，从而大幅度提高无线数据传输抗干扰能力和有效距离。

具体来说，CC2591芯片应用电路示意图如图3所示。其中，RF_P与RF_N为射频信号收发接口；RXTX为数据收/发选择引脚，当该引脚为高电平时表示发送，该引脚为低电平时表示接收；HGM、EN、PAEN引脚与与之对应的微处理器相连，当HGM为高电平时表示CC2591芯片处于高增益接收模式，HGM为低电平时表示CC2591芯片处于低增益接收模式；EN和PAEN引脚置为高电平时CC2591芯片正常工作，EN和PAEN引脚置为低电平时CC2591芯片进入低功耗工作模式。

当CC2591芯片电路作为接收链路时，射频信号自ANT端口进入，经过低噪声放大后，单端信号变成差分信号RF_P和RF_N送入与之对应的无线数据收发器的差分射频端口。

当CC2591芯片电路作为发射链路时，从与之对应的无线数据收发器送来的差分射频信号，经过端口RF_P和RF_N送入内部转换为单端射频信号后，再经PA单元放大，最后由天线辐射出去。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，模数转换器可采用ADS1258芯片，该芯片是16通道24位模数转换器，拥有23.7ksps的业界最高通道周期率以及42μs的最低时延。本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统要求电压测量精度较高、实时性较强，且最好可满足一定功能扩展需求，在比较同类型产品性能的基础上，经过综合考虑可选用该芯片实现对放大调理后输出电压信号的数据采集。

具体来说，本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统选择模数转换器时，根据扭矩传感器产生的模拟电信号的电压范围(0～5V)和该信号的信号分辨率来确定所用模数转换器的位数，根据待测模拟电信号的个数及未来系统扩展需求确定模数转换器的输入通道数，根据扭矩的数据采集显示最短时间要求确定模数转换器单个通道的转换速率等。与此同时，为了提高系统数据处理的实时性和滤波效果，在保证测量精度的前提下，应该可将所用模数转换器配置在较高转换速率下运行。综合上述模数转换器的选取要素和实际应用需求，本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统可选用高性能24位模数转换器－ADS1258芯片，该器件主要由模拟多路开关、可编程数字滤波器、时钟发生器、通用输入输出端口和SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)串行接口等组成。16路输入通道可配置为8路差分输入或16路单端输入形式；可编程数字滤波器可使用户在转换精度和数据速率之间进行最优选择；时钟发生器产生模数转换基准时钟；SPI接口用于ADS1258芯片与外部处理器之间进行串行通信。

请参阅图4，其示出了本申请实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中ADS1258芯片与第一微处理器(第一微处理器采用IAP15L2K61S2芯片)之间的具体接口电路。模拟电信号接到模数转换器的AIN0输入通道，16MHz有源晶振为ADS1258芯片提供稳定的转换时钟信号，利用IAP15L2K61S2芯片的P0.3～P0.7引脚提供ADS1258芯片完成模数转换所需的复位信号、启动转换信号以及SPI通信中的时钟信号和数据输入输出引脚。IAP15L2K61S2芯片单片机与ADS1258芯片之间采用三线制SPI通信方式，ADS1258芯片工作于SPI通信模式下，且始终处于被选中状态(片选信号接地)。

另外，同其他高精度模数转换器一样，为了获取最佳的转换结果，ADS1258芯片在实际应用时，也要特别注意其外围电路和印刷电路板的设计。通常需要在模拟电源和数字电源的输入端并联一个容量较小的陶瓷电容和一个容量较大的钽电容，且电容尽量靠近输入端。且，ADS1258芯片的转换参考电压应由高精度、低噪声、低漂移的基准电压源提供，且输入线越短越好，外部时钟输入信号应尽量靠近ADS1258芯片的时钟输入输出引脚CLKIO；若采用无源晶振，当时钟信号幅值较小时，可以通过减小晶振两端的电容值来增大。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，供电装置可以包括：220V交流电源；对220V交流电进行降压处理的电源变压器；将降压处理后的220V交流电转换成直流电压的整流电路；滤除直流电压中的纹波的滤波电路；保持滤除纹波后的直流电压的稳定性的稳压电路。

其中，采用220V市电作为电源，通过电源变压器将220V交流电进行降压得到所需要的电压值；然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压；由于此脉动的直流电压中含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压；另外，滤波电路输出端还需接稳压电路，以抑制电网电压波动、负载和温度变化等影响，维持输出直流电压稳定，保证智能扭矩扳手检定系统的正常工作。

当模数转换器采用ADS1258芯片，且第一微处理器及第二微处理器采用IAP15L2K61S2芯片时，本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统需要+12V、+5V、+3.3V等直流稳压电源以及+5V基准稳压电源来维持其正常工作。其中，+12V作为高精度5V直流电压基准源(可采用芯片REF195)的输入电源，+5V为模数转换器ADS1258芯片模拟电路部分供电，+3.3V为ADS1258芯片数字电路部分和微处理器IAP15L2K61S2芯片提供工作电压。

另外，对于供电装置的设计而言，需要考虑稳定的输出电压和能持续提供的最大电流两个方面。当+5V和+3.3V直流电源均需为多个单元电路部分提供能量时，需要在保证输出电压稳定的同时，还必须保证所设计电路的持续输出电流可满足最大负载工作需求，并且最好留有30％以上的裕量。

其中，+5V直流电源电路如图5所示，选用输出电流可达3A的LM2596-5.0降压开关型集成稳压芯片，其内部集成150kHz固定频率振荡器和1.23V基准稳压器，只需极少外围器件便可构成高效稳压电路(输出电压误差在4％范围内)，并具有过流保护和过热关断保护等功能。LM2596系列有3.3V、5V、12V等固定电压输出及0～37V输出连续可调(LM2596-ADJ)等。+3.3V直流电源电路设计原理与图5相同，只需要将集成稳压芯片换成LM2596-3.3型号即可实现。电路设计中，基准电压源选择温度系数好的REF195芯片，其最大温漂仅为5ppm/℃，输出电压稳定值为5.000V。

在图5所示的电路中，电源的输入端接入较大容量电容，用以稳定输入电压；输出端并有电解电容和去耦电容，以减小电源输出端的噪声干扰。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，第二子系统还可以包括：用于实现输入和显示所述目标数据LCD触控显示终端。

本实施例中，选用DMT64480T056_01WT型串口LCD显示模块作为LCD触控显示终端。该款显示屏为5.6英寸640×480像素真彩色TFT四线电阻触摸屏，工作电压范围宽(直流4.5～26V)，使用方便(仅DIN、DOUT及BUSY三根数据接口)，显示内容丰富、清晰，具有触摸控制输入功能，同时支持6×6矩阵键盘接口。用户仅需按照显示终端规定的通信协议，通过RS-232C串行通信接口发送相关指令，则显示终端即可实现汉字、字符、位图的显示，绘制点、线、圆等曲线，并完成全屏清屏、部分清屏、反色等功能，还可显示2000～2099年间的阳历和农历实时时钟，适用于各种智能仪表和低功耗电子产品中。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，第二子系统还可以包括：对扭矩传感器得到的模拟电信号进行放大调理、并将放大调理后的模拟电信号发送至模数转换器的信号放大调理电路。信号调理电路可以为由运算放大器构成的差分式电路。具体说明如下：

假设，扭矩传感器输出的微弱电压信号(模拟电信号)为ΔU，采用内部结构如图6所示的信号放大调理电路对ΔU进行放大调理。

根据该信号放大调理电路的特性，可以推算出下列公式：

由该式可知：可根据需要确定信号放大调理电路中所用电阻参数，调节信号放大调理电路的放大倍数。差分式的信号放大调理电路，在将前一级惠斯通电桥差动输出电压ΔU(v₂-v₁)转换为单端对地电压v_o的同时，由于其输入端电阻接近于无穷大而不影响惠斯通电桥特性，因此可消除输入端的共模噪声。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统的主要功能在于实现扭矩检定，而为了适应顺逆时针双向扭矩检测的需求，信号放大调理电路中所选用的仪用放大器件可以为集成差分放大芯片AD623，该器件可单电源或双电源工作，具有很高的线性度和温度稳定性，单位增益误差仅为0.1％，最大单位增益漂移仅为10ppm，最大输入失调电压200μV，最大输入失调电流25nA，同时功耗很低，通过外接阻值调整增益范围1～1000，最小的共模抑制比为90dB。其输出电压v_o与差分输入信号v_d之间的关系如下列公式：

其中，v₂和v₁与扭矩传感单元惠斯通电桥输出端相连，放大后的输出电压v_o(模拟电信号)接到高精度模数转换器的输入端。

请参阅图7，其示出上述信号放大调理电路与扭矩传感器之间的电路连接示意图。其中，惠斯通电桥由5V高精度基准电压源供电，根据所用扭矩传感器的特性，惠斯通电桥满幅度可输出5mV差分电压信号，同时有2.5V的共模电压。通过增益调整电阻R_g，可将满幅度输出的5mV差分信号，最高放大至5V，此时信号放大调理电路的增益为1000。可计算得到增益电阻R_g＝100.1001Ω，实际选用为定制的精度0.01％、温漂5ppm的110Ω电阻，在保证放大电路精度和稳定性的同时，保留一定的满量程裕量。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，扭矩传感器可以为电阻应变式扭矩传感器，其中，扭矩传感器的电阻应变片将转轴所受到的扭矩M转换成电阻变化率ΔR/R后，还需要将该电阻相对变化再转换为对应的电压或电流变化(即模拟电信号)，以便于系统进行测量读取。在电阻应变式扭矩传感器中，最常用的转换测量电路是桥式电路；根据惠斯通电桥电源的性质不同，桥式电路可分为直流惠斯通电桥电路和交流惠斯通电桥电路两种。本实施例中，采用直流供电的全桥式惠斯通电桥作为感应扭矩扳手扭矩的应变采集电路，如图8所示。其中，电阻R₁、R₂、R₃、R₄分别为四个电阻应变片的电阻值，惠斯通电桥A、C两端接直流电源U，B、D两端为惠斯通电桥输出端，后接至内阻为r₀的信号放大调理电路。通过惠斯通电桥，结合高精度外加直流电压源U，在测得输出端电压信号ΔU后，得到电阻变化率ΔR/R，即可获取转轴上所施加扭矩M。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，第一无线数据收发器和第二无线数据收发器均可以基于CC2420芯片实现无线数据收发功能。该芯片在硬件上支持包处理、数据缓存、脉冲传送、数据加密、数据验证及空闲信道评估等功能，这些功能可以减少与之对应的微控制器的工作量，从而可选取一些低成本的控制器芯片。另外，其灵敏度指数超过IEEE802.15.4标准要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备，可以实现多点对多点的快速组网。

具体来说，天线接收到的射频信号经过低噪声放大器和I/Q(In-phase/Quadrature-phase，同相/正交相)下变频处理后，变为2MHz中频信号，此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD转换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终正确获取要接收的数据。发射部分则基于直接上变频，首先需要发送的数据(头帧和起始帧硬件自动产生)被送入128字节发送缓存器，根据IEEE802.15.4标准，所要发送的数据流每4个比特被32码片扩频序列扩频后送到DA转换器，经过低通滤波和上变频混频，射频信号被调制到2.4GHz，再经过功率放大后，最终由天线发射出去。

CC2420芯片工作时只需要外接晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路等少量元器件，其应用电路如图9所示。

本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中选用具有自组网功能的ZigBee技术来实现智能扭矩扳手检定系统的无线数据传输。则第一无线数据收发器基于zigbee协议发送射频信号，第二无线数据收发器基于zigbee协议接收射频信号。该技术除了因其具有成本低、功耗小、数据传输安全可靠、延时短、网络容量大等特点外，还在于其可以实现一点对多点的快速自组网。

完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制层、网络层、安全层和应用层组成。IEEE802.15.4定义了物理层和介质访问控制层协议，网络层和安全层由ZigBee联盟制定，用户只需根据应用程序开发需求直接使用协议栈提供的API进行程序设计。

ZigBee网络支持星形、网状和树形3种网络拓扑结构，本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，可采用如图10所示的星形网络实现通信，网络配置一个协调器(第一子系统)和十个终端节点(第二子系统)，在星形网络中所有的终端节点都只与协调器通信。当终端节点距离较远时可构建树形网络，路由器节点起到中继转发作用。

为实现这一功能，协调器必须知道每个终端节点的网络地址，这就需要每个终端节点在加入网络后把网络地址发送给协调器，协调器收到网络地址后建立地址表存储起来。在数据传输中使用应答机制，设置ACK标志位为1的帧会被接收器应答，如果在一定期限内未收到应答，则证明终端节点发生错误。

具体来说，协调器是无线传感网络的终端节点之一，其主要负责网络发起、拓扑形成与维护、网路数据汇聚与处理以及与监控系统的通信与信息交互等。本实用新型实施例提供的一种智能扭矩扳手检定系统中，协调器的任务为接受终端节点入网，并接收终端节点的传输数据。协调器所使用的信道及PANID均为默认值。协调器在初始化后进入网络监听等待状态，当收到某终端节点入网请求后，协调器为此终端节点分配网络地址，并将其加入至所建立的邻居列表中，之后向该终端节点发送入网确认信息，建立连接。其中，协调器的初始化包括硬件配置初始化、外部接口初始化、协议栈软件初始化，同时还有协调器自身信道号确定、PANID确定等网络配置初始化。

协调器接收到终端节点的数据信息后，首先对数据信息包头进行解析，在确认该信息为数据信息后对信息负载进行提取，之后将获得的数据信息通过串口传输到上位机上。对信息包头的解析在协议栈各层中自底而上层层进行，由媒介层—网络层—应用层，每一层有各自的信息包头解析函数，按照各自的帧格式进行分解。

而终端节点在网络组建中担任两项工作：发起加入协调器所在网络请求；向协调器发送数据信息。终端节点上电初始化后，会向整个网络发送信标请求，当收到信标响应后，该节点再对响应其信标的节点发送连接请求，如果连接请求得到正确响应，则节点入网成功；否则，节点入网失败。

本实施例中，设定终端节点只能与协调器进行通信，且终端节点之间不通过协调器进行间接通信。数据发送函数负责应用层与下层之间的参数和数据传递，包括发送方式、16位的唯一逻辑地址、数据长度、数据内容和确认标识字。在数据发送时，数据包自顶而下进行帧格式化，每一层负责为数据包添加各层的数据包头，最后由物理层将数据发送出去。如果确认标识字不使能，则终端节点不需要等待协调器的数据确认信息，直接返回硬件发射情况告知系统是否发送成功。

根据实际需求，通过研究修改ZigBee协议栈Z-Stack所提供的各层函数，即可实现网络组建和数据收发。实现星形网络的建立与节点的加入后，通过调用协议栈的组网函数、加入网络函数，协调器和终端节点即可调用协议栈的无线数据接收与发送函数，实现无线数据传输。

系统程序设计中，协调器将终端节点采集的数据通过串口发送给上位机或者协调器接收上位机通过串口发送过来的命令。

当组建星型网络时，将编写好的协调器程序通过仿真器下载到协调器节点，终端节点应用程序下载到十个相应终端节点。

本实施例中，利用VWforWindows集成开发编译环境、STC-ISP下载编程烧录软件以及串口数据下载线进行系统调试开发，应用程序采用C语言和汇编语言混合编写方式。本系统应用程序的主要任务有：IAP15L2K61S2芯片微处理器、ADS1258芯片模数转换器与LCD触摸显示终端的初始化参数设置；通过SPI接口控制24位模数转换器－ADS1258芯片完成放大后电压信号的数据采集；微处理器对采集到的数据进行数字滤波、换算处理及组帧编码等；无线数据的可靠接收与发送处理；上位机通过RS-232串行方式所接收到的大量扭矩数据显示、存储、查看、分析、打印等等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能扭矩扳手检定系统，其特征在于，包括第一子系统、对最终数据进行分析处理的上位机、为所述智能扭矩扳手检定系统供电的供电装置以及N个第二子系统，N为正整数；其中，每个所述第二子系统均包括：感应扭矩扳手扭矩并将该扭矩转换成模拟电信号的扭矩传感器；将所述模拟电信号转换成数字量的模数转换器；对所述数字量进行预设处理得到目标数据的第一微处理器；将所述目标数据进行调制得到射频信号，并基于zigbee协议发送所述射频信号的第一无线数据收发器；

所述第一子系统包括：基于所述zigbee协议接收所述射频信号并将所述射频信号进行解调得到目标数据的第二无线数据收发器；对所述目标数据进行预设处理得到最终数据并将所述最终数据发送至所述上位机的第二微处理器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一无线数据收发器包括：对将发送的射频信号进行功率放大调理的第一射频功率放大电路；

所述第二无线数据收发器包括：对已接收的射频信号进行功率放大调理的第二射频功率放大电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一射频功率放大电路和所述第二射频功率放大电路均基于CC2591芯片。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述供电装置包括：220V交流电源；对所述220V交流电进行降压处理的电源变压器；将降压处理后的220V交流电转换成直流电压的整流电路；滤除所述直流电压中的纹波的滤波电路；保持滤除纹波后的直流电压的稳定性的稳压电路。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述模数转换器为ADS1258芯片，所述微处理器为IAP15L2K61S2芯片。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述扭矩传感器为全桥式惠斯通电桥。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一无线数据收发器和所述第二无线数据收发器均基于CC2420芯片。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二子系统还包括：用于实现输入以及显示所述目标数据的LCD触控显示终端。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述第二子系统还包括：对所述扭矩传感器得到的模拟电信号进行放大调理，并将放大调理后的模拟电信号发送至所述模数转换器的信号放大调理电路。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述信号放大调理电路为由运算放大器构成的差分式电路。