带信号输出的无线扭力扳手峰值实时传输PC端：在现代工业生产、设备装配、工程检测等领域，扭力紧固质量直接决定了产品可靠性与生产安全性。传统扭力扳手依赖人工读数记录，不仅存在数据误差大、记录不及时、追溯性差等问题，还难以满足批量生产过程中数据实时管控的要求。随着工业互联网与智能制造的发展，企业对生产过程数据化管控的需求不断提升，能够实现扭矩数据实时采集、峰值存储、无线传输至PC端的智能扭力扳手，已经成

带信号输出的无线扭力扳手峰值实时传输PC端

一、方案背景与需求分析

在现代工业生产、设备装配、工程检测等领域，扭力紧固质量直接决定了产品可靠性与生产安全性。传统扭力扳手依赖人工读数记录，不仅存在数据误差大、记录不及时、追溯性差等问题，还难以满足批量生产过程中数据实时管控的要求。随着工业互联网与智能制造的发展，企业对生产过程数据化管控的需求不断提升，能够实现扭矩数据实时采集、峰值存储、无线传输至PC端的智能扭力扳手，已经成为多个行业的刚需。

本方案针对带信号输出的无线扭力扳手，设计实现扭矩峰值实时传输至PC端的完整系统，核心需求包括以下几点：第一，扭力扳手能够实时采集当前扭矩数据，自动识别并锁定本次操作的峰值扭矩，保证数据准确性；第二，采用无线传输方式，摆脱有线连接的空间限制，适配现场作业、流水线装配等多种场景；第三，PC端能够实时接收数据，实现数据可视化展示、存储、查询与导出，满足生产过程管控与质量追溯要求；第四，系统具备稳定可靠性，低延迟传输，适配长时间连续作业场景。

二、系统整体架构设计

本系统分为三个核心层级：智能扭力扳手终端层、无线传输层、PC端应用层，整体架构如下图所示（文字描述）：

智能扭力扳手终端层：负责扭矩信号采集、模数转换、峰值识别与数据预处理，集成微控制单元（MCU）与无线通信模块，完成数据打包与发送。

无线传输层：负责终端与PC端之间的数据传输，采用低功耗蓝牙BLE 5.0作为核心传输方案，兼顾传输距离与稳定性，满足百平米内工业现场作业需求，可选WiFi传输方案适配更远距离场景。

PC端应用层：负责数据接收、解析、可视化展示、峰值存储与数据管理，提供操作界面供用户查看实时扭矩、历史数据，完成数据导出与报表生成。

2.1 核心功能模块划分

三、硬件系统设计

3.1 扭矩采集单元

本系统选用高精度应变式扭矩传感器作为采集核心，测量范围可根据实际需求定制，常规范围为0~500N·m，测量精度可达±1%FS，满足大多数工业装配需求。传感器粘贴于扭力扳手的扭力输出杆位置，当扳手承受扭力时，应变片发生电阻变化，通过 Wheatstone 电桥将电阻变化转换为模拟电压信号，输出信号范围为0~3.3V，适配后续AD转换模块输入要求。

3.2 控制与处理单元

选用低功耗STM32L4系列微控制器作为终端核心控制单元，该芯片内置12位高速ADC，可直接完成模拟信号的模数转换，无需外接AD芯片，简化硬件设计。芯片运行功耗低，在休眠模式下电流仅为几微安，能够有效延长电池续航。MCU完成信号滤波、峰值识别、数据打包等处理任务，具体逻辑为：MCU以100Hz的采样频率采集扭矩数据，每次采样后将当前数值与存储的峰值数值对比，若当前数值大于存储峰值则更新峰值，当扭矩值回落至峰值的5%以下且持续200ms，判定本次紧固操作完成，自动将峰值数据打包发送至PC端，同时重置峰值存储，准备下一次操作。

3.3 无线传输单元

选用BLE 5.0无线模块JDY-62作为核心传输单元，该模块支持串口透传，传输距离可达100米（开阔环境），功耗低，支持AT指令配置参数，适配MCU的串口输出。模块通过UART接口与STM32连接，波特率设置为115200bps，数据位8位，停止位1位，无校验。当完成峰值识别后，STM32将包含设备ID、时间戳、峰值扭矩、实时扭矩的数据包通过串口发送至BLE模块，BLE模块自动广播并与PC端的蓝牙适配器建立连接，完成数据传输。对于需要远距离传输的场景，可替换为ESP8266 WiFi模块，通过TCP/IP协议将数据传输至PC端，传输距离可达百米以上，适配车间级应用。

3.4 电源单元

采用3.7V/2000mAh锂电池供电，配合TP4056充电管理芯片，支持USB接口充电，充满电后可支持连续8小时以上作业。电源管理单元集成低压检测电路，当电池电压低于3.2V时，通过终端指示灯提醒用户充电，避免低电压导致的测量误差。

四、软件系统设计

4.1 终端软件设计

终端软件基于STM32 HAL库开发，主程序流程为：系统初始化完成后，开启ADC定时采样，进入低功耗休眠模式，每次ADC采样完成后触发中断，在中断服务函数中完成数据滤波、峰值对比更新，当满足操作完成判定条件后，打包数据并触发无线发送，之后清空峰值寄存器，等待下一次操作。

为了提高数据准确性，软件中加入滑动平均滤波算法，对连续10次采样结果取平均值，消除高频噪声干扰，保证扭矩数据稳定。峰值识别逻辑加入防抖处理，避免瞬时脉冲干扰导致的峰值误判，只有当扭矩数值持续大于当前峰值超过50ms才更新峰值，有效过滤干扰信号。

4.2 PC端软件设计

PC端软件采用C#语言基于.开发，支持Windows 7及以上版本操作系统，无需复杂安装，解压即可运行。软件核心功能包括：

（1）设备连接管理

软件自动扫描周边BLE设备，展示设备名称与信号强度，用户点击对应设备即可完成配对连接，支持同时连接多把无线扭力扳手，满足多人同时作业的数据采集需求。连接成功后软件实时显示连接状态与信号强度，当连接断开时自动提示用户，并尝试重新连接。

（2）实时数据展示

软件主界面分为实时扭矩显示区与峰值扭矩显示区，实时扭矩以数值与动态曲线两种方式展示，用户可以直观观察扭矩变化过程，最新的峰值扭矩以大字号突出显示，清晰易读。每接收到一个新的峰值数据，软件自动在数据列表中新增一条记录，展示接收时间、设备编号、峰值扭矩数值信息。

（3）数据存储与管理

所有接收的峰值数据自动存储至本地SQLite数据库，支持按照时间范围、设备编号、扭矩范围进行查询筛选，用户可以将查询结果导出为Excel格式文件，方便后续进行质量分析与报表制作。数据库支持无限条数存储，仅受PC端硬盘容量限制，满足长期生产数据存储需求。

（4）阈值报警功能

用户可以预先设置扭矩合格范围，当接收到的峰值扭矩超出设定范围时，软件自动弹出报警提示并记录不合格数据，提醒现场操作人员及时返工，避免不合格产品流入下一道工序，提升生产质量管控能力。

五、系统关键技术说明

5.1 峰值识别算法

本系统采用动态阈值峰值识别算法，不同于传统固定阈值判定方法，能够适配不同操作习惯的紧固过程：算法以扭矩上升沿触发峰值跟踪，在扭矩下降阶段，当扭矩下降幅度达到当前峰值的3%~8%（用户可自定义参数），且持续时间超过设定值，判定本次操作完成，输出峰值数据。该算法能够适配快速紧固与缓慢紧固等不同操作方式，避免漏判或误判，峰值识别准确率可达99.5%以上。

5.2 低延迟稳定传输

数据包设计采用固定帧格式，包含帧头、设备ID、时间戳、扭矩数据、校验码、帧尾，PC端接收到数据后首先校验CRC校验码，校验错误则自动请求重发，保证数据传输准确性。BLE传输延迟小于100ms，能够实现峰值数据的实时传输，满足现场作业的及时性要求。

5.3 低功耗设计

终端软件采用间歇采样与休眠机制，在无操作时MCU进入低功耗休眠模式，仅保留定时唤醒功能，当检测到扭矩变化大于启动阈值后自动唤醒进入全速采样模式，有效降低系统功耗，提升电池续航时间。

六、应用场景与优势

6.1 典型应用场景

汽车零部件装配：在发动机、变速箱等关键部件装配过程中，每一个螺栓的紧固扭矩都需要记录存档，本系统可以自动采集每个螺栓的峰值扭矩，存储至PC端，实现整车装配数据追溯，满足主机厂质量管控要求。

风电设备安装：现场安装风机螺栓时，需要管控每根螺栓的紧固扭矩，传统人工记录方式效率低易出错，本系统通过无线传输将扭矩峰值实时传输至地面PC端，实现远程监控与数据存储，提升现场作业效率与准确性。

医疗器械装配：医疗器械对装配扭矩精度要求高，需要每一个产品的扭矩数据可追溯，本系统可以自动记录每个产品的扭矩峰值，导出报表用于质量审核，满足医疗器械行业监管要求。

工程检测：在桥梁、建筑钢结构螺栓紧固检测中，需要对检测扭矩数据进行记录，本系统可以实时传输峰值数据至PC端，自动生成检测报告，提升检测效率。

6.2 系统优势

相比传统有线传输扭力扳手，本系统采用无线传输方式，摆脱了线缆的束缚，适配现场移动作业需求，操作更加灵活；相比人工记录方式，本系统自动采集存储峰值数据，避免了人工读数误差与记录错误，数据可追溯性强，提升了生产质量管控水平；PC端软件功能丰富，支持数据查询导出与报警，满足不同行业的使用需求，系统硬件成本低，易于批量推广应用。

七、测试结果与性能参数

经过实验室与现场测试，本系统主要性能参数如下：

带信号输出的无线扭力扳手峰值实时传输PC端