从传感到反馈：TOHNICHI CTA100N2x15D 工作原理分步拆解

一、第一步：扭矩传感 —— 应变片技术捕捉力的变化

1. 核心组件布局：在扳手内部的扭矩承受杆（采用高强度合金钢锻造）表面，均匀粘贴 4 片应变片，按全桥电路方式连接。应变片选用耐高温、抗疲劳的金属箔式材质，能精准感知微小弹性形变。

2. 形变 - 电阻转换：当操作人员对扳手手柄施加作用力时，扭矩承受杆会产生与扭矩大小成正比的微小弹性形变（肉眼不可见），粘贴在杆上的应变片随之同步拉伸或压缩。这一形变会导致应变片的电阻值发生线性变化 —— 拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小。

3. 信号初始输出：全桥电路能将电阻变化转化为微弱的电压信号（灵敏度达 1mV/V），例如当施加 100N・m 额定扭矩时，输出电压信号约为几毫伏。该信号直接反映扭矩的大小，为后续处理提供原始数据。

二、第二步：角度追踪 —— 光电编码器记录转动轨迹

1. 编码器核心结构：由光源（红外发光二极管）、光栅盘（随扳手手柄同步转动，盘上均匀分布 500-1000 条透光狭缝）、光敏元件（接收光信号）组成。光栅盘的狭缝密度直接决定角度测量分辨率，CTA100N2x15D 的分辨率达 0.1°，确保角度捕捉的精细化。

2. 角度 - 脉冲转换：作业时，扳手转动带动光栅盘同步旋转，光源发出的光线穿过光栅盘的狭缝时，光敏元件接收到光信号并转化为高电平脉冲；当光线被光栅盘遮挡时，转化为低电平脉冲。控制器通过计数脉冲信号的数量，结合光栅盘的狭缝密度，计算出扳手的转动角度 —— 例如每产生 5 个脉冲对应 0.5° 转动。

3. 测量模式适配：支持相对角度与绝对角度两种模式：相对角度模式以紧固起始位置为 0° 基准，记录后续转动角度，适配单螺栓 “扭矩 + 角度" 复合紧固；绝对角度模式以工具水平位置为 0° 基准，适用于多螺栓统一角度紧固场景，确保批量作业的一致性。

三、第三步：数字处理 —— 核心芯片实现信号的智能转化

1. 信号放大与滤波：扭矩与角度的初始信号微弱且可能夹杂车间电磁干扰（如电机、变频器产生的干扰），首先通过仪表放大器将扭矩电压信号放大 1000-2000 倍，再经低通滤波器过滤高频干扰信号，确保信号纯净度。

2. 模数转换（A/D 转换）：通过 16 位高精度模数转换器，将放大后的模拟信号（电压、脉冲）转化为数字信号。例如，扭矩模拟信号转化为二进制数字后，可精确对应 0.01N・m 的分辨率；角度脉冲信号转化为数字计数，实现 0.1° 的精度量化。

3. 数据运算与整合：32 位微控制器（MCU）作为 “大脑"，按预设算法对数字信号进行运算处理 —— 结合扭矩与角度的校准参数（出厂时已预设），将原始数字信号转化为实际的扭矩值（如 85.6N・m）和角度值（如 90.3°），并实现双参数的同步整合，确保数据实时对应。

4. 数据存储与调用：支持 999 组数据存储，自动记录每次作业的扭矩峰值、角度值、作业时间等信息，同时可调用预设的扭矩 / 角度阈值，为后续报警功能提供判断依据。

四、第四步：反馈提示 —— 多维度告知作业状态

1. 显示反馈：高清 LCD 显示屏同步显示扭矩值、角度值、测量模式、电池电量等信息，背光亮度支持三级调节，适配强光或昏暗车间环境。紧固过程中，数值实时刷新，作业完成后自动锁定峰值数据，避免因松手导致数值丢失。

2. 报警反馈：当测量值达到预设扭矩或角度阈值时，工具触发声光双重报警 —— 红灯闪烁（频率 2 次 / 秒）+ 蜂鸣提示（音量支持三级调节），即使在嘈杂车间也能清晰识别；若出现超量程使用、电池低电量、信号异常等情况，显示屏会显示故障代码（如 “Err1" 代表扭矩超量程），便于快速排查问题。

3. 操作反馈：扭矩承受杆的弹性形变会通过手柄传递微弱的力学反馈，配合声光报警，形成 “视觉 + 听觉 + 触觉" 的三重提示，进一步降低作业失误率。

五、核心模块协同逻辑与工业价值