[发明专利]一种用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置及方法

权利要求书

1.一种用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，包括处理器模块、无刷直流电机、伺服控制模块、电流感应模块和充电电池，所述电流感应模块分别与无刷直流电机和处理器模块连接，用于实时采集无刷直流电机的电流并传输给处理器模块；所述处理器模块通过伺服控制模块与无刷直流电机通信连接，用于根据预设转速、扭矩、转角和接收到的电机电流实现无刷直流电机的转速、方向、转角和扭矩的自适应控制以及实现定扭矩控制和/或定转角控制时的扭矩和转角感知；所述充电电池用于给直流电机供电，还包括充电电池管理模块，所述充电电池管理模块与处理器模块通信连接，用于实时的将电池电量、电压和温度数据传输给处理器模块，当电池电量即将耗尽和电压减低时，或者电池超温时，禁止无刷直流电机的工作；

所述伺服控制模块包括无刷直流电动机预驱动器和六只NMOS场效应管，所述无刷直流电动机预驱动器分别与处理器模块和六只NMOS场效应管通信连接，用于根据处理器模块的指令给六只NMOS场效应管组成的三相桥提供大电流门极驱动输出，六只NMOS场效应管组成的三相桥与无刷直流电机连接，用于实现无刷直流电动机的三相驱动控制；

所述六只NMOS场效应管共用一只铝制散热器，所述铝制散热器上设有热敏电阻，所述热敏电阻与处理器模块通信连接，用于实时监控NMOS场效应管的温度，并实现温度异常时的报警停机。

2.如权利要求1所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与处理器模块通信连接，用于实时显示扳手的工作状态；

进一步的，还包括物联网蓝牙传输模块，所述物联网蓝牙传输模块与处理器模块通信连接，用于将扭矩数据和/或扳手工作状态和/或配置信息和/或充电电池状态实时传输给其他电子设备。

3.如权利要求1所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，所述电流感应模块为霍尔效应直流电流传感器，用于实现无刷直流电机电流的准确采集。

4.如权利要求1所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，所述电流感应模块还包括三个软功能开关和船型正反转开关，分别与处理器模块通信连接，三个软功能开关用于扭矩值或转角值的设定、终扭状态、终扭定扭矩定转角工艺方式的选择、工作次数的清零和存储数据的清零，所述船型正反转开关用于实现无刷直流电机的正反转控制。

5.如权利要求1所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，所述电流感应模块还包括电机电流采样电阻，处理器模块实时采集电机电流采样电阻上的电压值，当电机电流采样电阻上电压由于电机过流而升高到过流门槛时，电机自动关断。

6.如权利要求1所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机为永磁霍尔传感器无刷式直流电机。

7.一种电动定扭矩扳手，其特征在于，包括扳手本体和权利要求1-3任一项所述的用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置。

8.如权利要求1所述的一种用于电动扳手的扭矩转角多维感知控制装置的控制方法，其特征在于，步骤如下：

建立转速和扭矩之间、转速和转角之间以及扭矩值和电流值之间的关系曲线，预设转速值、扭矩值和/或转角值；

电机启动后在未达到预设转速前自适应避峰；

转速逐步升高至设定扭矩值对应的转速，实时监控电机的电流值、旋转角度和电压值，当电流值达到预设扭矩对应的电流值或旋转角度达到预设转角时，关闭电机，完成螺栓紧固；

当螺栓紧固完成时，发出电机停止信号，设PWM端为高电平，同时，制动控制端BRAKEZ设为低电平，吸电流的三只NMOS场效应管导通，通过电动机的惯性旋转使电机变为发电机，将电能输送给以吸电流的三只NMOS场效应管的内阻形成的制动电阻，将电能以热能形式消耗掉，从而使电动机迅速停止运转，在未到达设定扭矩时的停机不启用停机功能以减少发热。