机电一体化概论教学课件作者赵再军6.ppt

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1、机电一体化概论作者：赵再军责任编辑：石国华出版日期：2008年9月IDPN：308-2008-016课件章数：14第三节机电一体化系统中的接口技术接口（interface）指中间层或“分界处”，两种不同相的接触面，计算机中指设备间连接电路。CPU与外设间必须有某中间环节，即它是CPU与外界进行信息交换的中转站，其好坏影响系统运行稳定性、可靠性。一、接口分类和特点：（1）据接口变换和调整功能分：①零接口：不进行任何转换调整，照原样将输入连接到输出的接口；②被动接口：只用接受部分进行转换调整的被动接口；③主动接口；包括有能动

2、部分（如放大、光电隔离、信息处理转换）接口；④智能接口：包括MP、PLC或适应不同情况可编程接口（2）按结构形态分：①机械接口：具有不同功能间相互连接的规格，相互结合的机械元件的形式、品质、功能和利用机械元件传递力、速度、负载等；②电气接口：具有不同功能的设备间相互连接的规格，相互连接电路形式、品质、功能和利用于这些电路的信号形式等（接口电路）考虑阻抗匹配、电平转换、速度匹配等；（2）按结构形态分：③电气机械接口：可在接口中将能量变为机械量的电气机械变换器或反之机械→电量，如；滑动变阻器、测速发电机、码盘、电磁铁、离合器

3、。它有能量转换、传输效率问题、阻抗匹配问题、信息传输和变换问题。（3）机电一体化分类：①机电接口，其作用为A进行电平转换、功率放大；B进行抗干扰隔离；C进行A/D或D/A转换。②人机接口：离不开人的干预，在人监控下运行，分输出、输入两类，通过输出接口，操作者对系统运行状态各种参数进行监测下通过输入接口，操作者向系统输入命令、参数进行控制。什么是接口技术？研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，以实现双方高效、可靠交换信息的技术是微机应用的关键。二、模拟信号输入接口1、A/D转换器的种类和特点：①计数式：结构简单，转换

4、速度慢，很少采用；②双积分式：抗干扰能力强，转换精度高，但速度不理想（几十毫秒~几百微秒）用于数字式测量仪表；③逐位比较式：机电一体化应用多，结构不复杂。转换速度快（几微秒~几百微秒）但抗干扰能力差④并行式：速度最快，成本最高，采用直接比较法，分辨率低。典型A/D转换芯片双积分式常用型号有MC14433（3位），ICL7135（4位），ICL7109（12位二进制）等；逐位比较式有ADC0808/0809（8通道8位二进制）、ADC0816/0817（16通道8位二进制）、ADC1210（单通道12位二进制）ADC080

5、8管脚及与CPU接口电路:ADC0809与8031的连接:ADC0808/0809特点：具有较高转换速度和精度；受温度影响较小，能长时间保证精度；重现性好；功耗较低，且具有8路模拟开关。结论：对于过程控制是理想器件。三、模拟信号输出接口：D/A转换原理：数字量是由二进制代码按位数组合起来的，每位代码都有一定的权。为实现数字量到模拟量转换，须将每位代码按其权值大小转换出相应模拟量，然后将各模拟分量相加，其总和就是以数字量相应的模拟量。1101B=1×23+1×22+0×21+1×20=13，这就是D/A转换基本原理。D/A

6、转换主要构成电子网络、电子开关、基准电压和运算放大器。输入二进制数字量通过逻辑电路用以控制电子开关。当输入数字量的同时，通过电子开关使电阻网络中的不同电阻和基准电压接通。在运算放大器输入端产生和二进制各位的权成比例的电流，再经放大器将电流转换为与输入二进制成正比的输出电压。其中基准电压VREF是提供给转换电路参考电压。原理总结为；按权展开，然后相加。D/A转换器能把输入数字量每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运放求和相加。D/A转换器的输出方式：1、电流；指接上负载后的D/A输出方式。2、电压：①单极性电压输出：对于

7、电流输出型D/A转换芯片，只要在电流输出端上加上一级电压放大器，即可满足电压输出的要求。②双极性电压输出：DAC0832转换器的内部结构:DAC0832与CPU的连接:典型DAC0832电压单极性输出电路图当UREF接±5V时，D/A转换输出电压范围为：-5V/+5V；单极性输出信号转换代码：二进制码：全零对应0V电压输出；全1对应满刻度电压减去一个最小代码对应的电压值。单极性电压输出时数字量与模拟量间关系：数字量模拟量MSBLSB11111111±UREF（255/256）10000001±UREF（129/256）1

8、0000000±UREF（128/256）01111111±UREF（127/256）00000000±UREF（0/256）双极性电压输出：应用：随机系统（如电机控制系统），由偏差产生的控制量不仅与其大小有关，而且与极性相关。要求D/A转换器输出电压为双极性。在实时控制系统中，工业现场执行机构的控制要求双极性电压信