从传感到反馈：TOHNICHI CTA100N2x15D 工作原理分步拆解

扭矩传感：应变片捕捉力的微小变化

该扳手依靠应变片式传感器完成扭矩到电信号的初步转换，核心是利用 “应变 - 电阻效应"。扳手内部的扭矩承受杆由高强度合金钢锻造而成，表面均匀粘贴 4 片金属箔式应变片，且按全桥电路连接。当操作人员施力时，扭矩承受杆会产生与扭矩成正比的微小弹性形变，应变片也随之同步拉伸或压缩。这一形变会让应变片电阻值线性变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小。而全桥电路能将这种电阻变化转化为几毫伏的微弱电压信号，比如施加 100N・m 额定扭矩时就会输出对应毫伏级电压信号，该信号直接关联扭矩大小，为后续处理提供原始扭矩数据。此环节非线性误差和滞后误差小，动态响应时间≤3ms，可实时捕捉峰值扭矩。

角度追踪：光电编码器记录转动轨迹

角度测量由内置的增量式光电编码器负责，与扭矩传感同步运作。编码器包含红外发光二极管光源、随扳手同步转动的光栅盘以及光敏元件，光栅盘上有 500 - 1000 条透光狭缝，其密度决定角度测量分辨率。作业时扳手转动带动光栅盘旋转，光源发出的光线交替穿过狭缝或被遮挡，光敏元件据此将光信号转化为高低电平交替的脉冲信号。控制器通过统计脉冲数量，结合光栅盘狭缝密度就能算出转动角度，比如每 5 个脉冲对应 0.5° 转动。相对角度模式以紧固起始位置为 0° 基准，适配单螺栓复合紧固；角度模式以工具水平位置为 0°，适配多螺栓统一角度紧固。

数字处理：核心芯片转化整合数据

这一步是将扭矩和角度的原始信号转化为可读数据的关键。首先，扭矩的微弱电压信号和角度的脉冲信号会夹杂车间电磁干扰，仪表放大器会先将电压信号放大 1000 - 2000 倍，再经低通滤波器过滤高频干扰。接着通过 16 位高精度模数转换器，把放大后的模拟信号转为数字信号，可实现 0.01N・m 的扭矩分辨率和 0.1° 的角度分辨率。随后 32 位微控制器作为核心，结合出厂预设的校准参数，将数字信号运算转化为实际的扭矩值和角度值，并完成两者的同步整合。同时该模块还能自动存储 999 组数据，记录每次作业的扭矩峰值、角度值等信息，也可调用预设参数为后续报警提供判断依据。

反馈提示：多维度告知作业状态

经处理后的扭矩和角度数据，会通过多种直观方式反馈给操作人员。一是显示反馈，高清 LCD 显示屏会同步展示扭矩值、角度值、测量模式和电池电量等，背光亮度可三级调节适配不同车间光线，作业完成后还会自动锁定峰值数据，防止数值丢失；二是报警反馈，当数值达到预设阈值时，会触发红灯闪烁和蜂鸣提示，若出现超量程、电池低电量等异常，显示屏会显示故障代码方便排查；三是力学反馈，扭矩承受杆的弹性形变会通过手柄传递微弱力学反馈，搭配声光报警形成三重提示，有效降低作业失误率。