机电一体化中接口问题研究

《机电一体化中接口问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机电一体化中接口问题研究　　摘要：机电一体化是指电子技术、电子化软件与机械装置相结合的系统总称，用以优化和实现机械装置信息处理、动力、控制等功能。本文在介绍机电一体化的基础之上，分析了几点一体化系统之中相关接口的问题，力求不断促进机电一体化技术的发展。关键词：机电一体化；接口；分析中图分类号：F407文献标识码：A一、机电一体化系统组成7单纯的机械技术只能形成纯机械产品，机械技术与信息技术、微电子技术结合后就能够生产出具有机电一体化特征的多功能机电一体化产品。机电一体化系统由五部分组成，分别是动力源、控制系统、传感器、驱动系统、

2、和执行机构。机电一体化的组成部分都有各自的分层，例如动力源和驱动系统以及传感器组成的驱动反馈层，有控制系统控制整个系统的控制措施，而执行机构则为直行车。机电一体化的系统运行是按照控制层获得命令将信息放大驱动反馈给执行层，执行层执行命令动作后将结果经过驱动层反馈给控制层。机电一体化系统内部之间的信息和能力的交互和传递是通过各种机电接口来实现的，不同的机电接口有不同的用处。接口可以起到连接作用，能够将每个子系统的特性和优点有机地结合起来，达到系统最优化，激发出系统最大潜力，子系统之间的机电接口决定着整个机电一体化系统的性能。因此，机

3、电接口技术在机电一体化中占有举足轻重的地位，需要进行深入的探讨和研究。二、机电一体化中的接口问题探讨机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分，各部分连接须具备一定条件，这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素（子系统）组成。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将接口分为人机与机电接口两大类。1机电接口由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：（1）行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备则不一定，因此必须

4、进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；（2）抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；（3）进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置7A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。1.1模拟信号输入接口在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、

5、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口--模拟信号输入接口。1.2模拟信号输出接口在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口--模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便

6、驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。1.3开关信号通道接口7机电一体化系统的控制系统中，需要经常处理一类最基本的输入/输出信号，即数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开；指示灯的亮与灭；继电器或接触器的吸合与释放；电动机的启动与停止；阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中，对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态，此状态作为控制依据。（1）输入通道接口。开关信号输入

7、通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号，所以开关信号输入通道又称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”，但是其电平一般与计算机的数字电平不相同，与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题，它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。（2）输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器（如继电器或报警指

8、示器）。它实质是逻辑数字的输出通道，又称为数字输出通道（DO）。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。72、人机接口人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机