机电接口

机电接口（精选8篇）

机电接口 篇1

1 概述

电子技术与机械技术的联系与生俱来, 从电子技术产生开始就有。电子技术的发展时刻影响着机械技术的创新, 它们渐渐形成一中新兴技术即机电一体化。大规模集成电路的出现标志着电子技术发展的高峰, 也大大的促进了机电一体化的发展, 使她有了明显进展, 使它的魅力凸显在人类的面前, 它的发展开始成为科技发展的焦点。在机械系统中采用电子技术, 机械系统通过接口以及软件与电子设计融合起来的技术被称为机电一体化。

技术和产品是机电一体化的两个主要层面。简单的叠加机械技术、微电子技术以及其它新技术不是机电一体化, 它是机械电子完美糅合的综合技术。机电一体化正是因此有别于机械电气化。机械电气化是机电一体化的基础。机电一体化取代机械电气化的发展后, 简单的取代和扩大的系统被智能化, 功能化所取代。机电接口技术作为机电一体化重要组成部分的也随着设计实践的日趋丰富、设计理念的日趋成熟吸引了更多人力财力的投入和关注。

2 接口问题

2.1 机电一体化接口技术的内涵

机电一体化技术是在电子、机械、计算机、控制理论等现代高新群体基础上建立起来的一种先进技术。机电接口技术是机电一体化发展中的一门新兴技术, 它的主要内容是解决机电一体化系统中各要素之间的接口问题。这门技术的研究能使系统中信息能量的交互, 技术的融合更有效的进行, 使机电一体化系统达到最优化设计。

2.2 机电接口的功能

机电接口作为联系条件, 在各要素之间传递和转换信息和能量, 并将机电一体化各组成技术的特性糅合。和计算机接口一样机电接口包括硬件和软件, 硬件的主要任务是在各要素之间或人与机电一体化系统之间建立连接, 通信、能量变送的物理通道。软件主要是提供系统信息交互、转换。调整的方法和过程, 协调和综合一体化组成技术, 使各要素集成融合, 以实现新的功能。

2.3 机电接口的分类

机械系统与微电子系统有着不同的技术与理论基础, 使它们在性质上差别很大, 如果缺少机电接口在各个要素之间对各个变量起到调剂、缓和、配对的作用, 它们之间的联系就难以建立起来。因此, 机电接口在机电一体化系统中起着必不可少的作用:行电平转换和功率放大。计算机的, 而控制设备则可能是CMOS电平, 电平转换在这里就必须要进行;此外, 负载的大小决定着是否进行功率放大;抗干扰隔离。干扰信号太多会严重影响机电一体化系统的稳定性和精度, 因此在微机系统和控制设备中使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器把它们隔离起来;进行数字/模拟转换或模拟/数字转换。微机系统只能进行数字量的处理, 而传感器检测到的大多是模拟量, 这样增加A/D与D/A转换电路到微机系统与被控过程系统之间成为必然为微机系统和被控对象的通信, 匹配扫除障碍, 使微机系统的控制更加顺利。

2.3.1 模拟信号输入接口

在机电一体化系统中, 被控过程的各个参数与状态都通过传感器和变送装置转化给微机系统的电信号。这些信号一般为连续的电信号即模拟信号。这些直接传送只能处理数字信号的计算机是无法完成的。为达到信息交互的目的, 只能采用能够将连续电信号解析成离散数字信号的模拟信号输入接口。

2.3.2 模拟信号输出接口

微机系统是根据输入设备采集到的反映被控对象工作状况的信息, 按照存储器中预先存储的程序, 选择相应的控制算法或是控制策略, 自动地进行信息处理和运算, 实时地向输出设备发出控制命令, 达到预定的控制目标。但是直接控制生产过程的信号一般为模拟信号, 如交流变频器、直流电动机调速器等。计算机作为进入数字化时代的代表产物, 它输出的控制命令不可能是模拟信号, 只有将计算机输出的数字信号通过接口转化为模拟信号才能够达到预定的控制目的。

(1) 输入通道接口

缓冲器、隔离电路、转换电路以及译码器等四大重要部分组成了输入通道接口。它的作用是将那些控制命令中的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置离散数字信号传递给上机。数字输入通道 (DI) 在很多文献或是使用中被叫做开关信号输入通道, 就是因为这些电平各异的数字信号在系统中被作为开关信号来使用。两种逻辑状态1和0构成了数字信号的全部, 但是它的电平一般与微机的电平不尽相同。这就促使了数字输入通道有一个重要的任务是解决逻辑电平的差异不兼容以及降低噪声对执行过程的影响。

(2) 输出通道接口

数字输出通道接口 (DO) 的作用是将计算机通过选择相应的算法或策略进行运算处理过的数字信号传递给I/O设备, 然后传递给执行装置 (如接触器或LED指示灯) 。从本质上来说它是逻辑数字信号的输出通道。它主要是解决内外部公共地的隔离问题以及驱动开关的功率是否合适的问题。

3 人机接口

3.1 输入接口

3.1.1 拨盘输入接口

拨盘是工程中一种常见的输入设备, 在机电一体化系统中使用的也较多。一般在系统参数较少, 比较简单时, 使用拨盘比较简单方便, 并且输入可以被保持。参数较多时, 最好使用其他设备。拨盘种类繁多, 十进制在人机接口方面使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘的输入方式是以BCD码形式输入, 它与控制微机的并行口或扩展口相连不需要其他任何部件, 可以很方便地直接相连。

3.1.2 键盘输入接口

键盘是一组键体开关, 它们按照一定的顺序排列, 并能通过键体里的功能电路, 向计算机输入特定的编码, 一般为ASCⅡ码。常见的键盘有编码键盘:它是通过数字电路直接产生对应于按键的编码。编码键盘使用起来相当方便, 但是结构复杂, 成本高, 使用较少。非编码式键盘:一般它的键体是根据矩阵形式排列的, 通过一定的方式对形成的矩阵进行不断的扫描不断获取按键的动作行为, 一旦有输入, 就会被输入送入主机, 通过分析查表, 得到数字编码, 传递给主机处理器。构造简单, 按键可以重新定义等优点使其使用相当广泛。

3.2 输出接口

由于发光二级管具有很多优点, 例如结构简单、体积小、使用寿命长、可靠性高以及性价比高, 因此在机电一体化系统中被作为典型的输出设备被广泛使用。LED显示器主要分为两种, 一种是LED段位显示器, 如7段LED数码管, 另一种是点阵式LED显示器。7段LED数码管机构原理都很简单, 它通过控制不同组合的二极管导通就可以显示出各种字符。点阵式LED由于能够显示复杂符号、字母以及表格等, 所以其应用比较广泛, 特别是作为大型LED显示屏和智能化仪器。

4 结语

微电子机械系统有机地结合在一起就构成了完整的机电一体化系统。但是由于各个要素性质不同, 工作条件以及工作方式的不同, 使它们之间必须有一个媒介, 这个媒介就是接口。只有通过接口的转换、调剂、协调, 机电系统各部分才能正常通信, 进行能量交换、变送, 才能构成一个完整的系统。机电一体化接口正是扮演着联系条件这一重要角色。接口性能的好坏往往决定了机电一体化系统能否正常高速地运作, 所以机电一体化产品质量的好坏可以从接口的性能上来分析判断。

参考文献

[1]范.浅析机电类科技用语英汉翻译的语言特点[M].佳木斯教育学院学报, 2011, (04) :245, 247.[1]范.浅析机电类科技用语英汉翻译的语言特点[M].佳木斯教育学院学报, 2011, (04) :245, 247.

[2]茹长春.浅析煤矿机电管理[M].河北能源职业技术学院学报, 2011, (02) :53, 56.[2]茹长春.浅析煤矿机电管理[M].河北能源职业技术学院学报, 2011, (02) :53, 56.

[3]贺力克, 刘媛媛.机电一体化技术专业课程体系的改革与建设[J].机械职业教育, 2011, (01) :27-28:[3]贺力克, 刘媛媛.机电一体化技术专业课程体系的改革与建设[J].机械职业教育, 2011, (01) :27-28:

机电接口 篇2

关键词:接口技术 串行接口 并行接口 机电接口技术

CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现,前者被称为I/O接口,而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作,接口电路比较简单;而I/O设备品种繁多,其相应的接口电路也各不相同,因此,习惯上说到接口只是指I/O接口。机电一体化可分为机械系统和微电子系统两部分,他们之间的连接须具备一定条件,这个连接条件通常称为接口。各分系统又由各要素组成。本文以机电一体化微电子控制系统为例,来分析一下接口的应用。

一、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A/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.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、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。

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。

3.开关信号通道接口。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。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。

二、人机接口

人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。

1.输入接口

(1)拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。

(2)键盘输入接口。键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键代码。常用的键盘有:

①编码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码);

②非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。

2.输出接口

在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。

三、结论

接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。

参考文献:

1.费仁元,张慧慧,郑刚.机电接口技术的内涵和发展。北京工业大学学报。2003年2.佘明辉.基于机电一体化系统接口技术的研究.江西电力职业技術学院学报。2006年

3.李朝青.《单片机原理及接口技术》.北京航空航天大学出版社.2002年

4.李大友.《微型计算机接口技术》。清华大学出版社.2000年

机电接口 篇3

近年来, 经济社会取得了很大的发展, 在科学技术方面也取得了很大的成绩, 科学技术的不断发展实现了不同学科之间的有效渗透和融合。科学技术的不断渗透和融合在研究方向方面会发生改变, 因而出现新的技术。例如, 机电一体化技术就是多种学科融为一体的学科。在机电一体化技术中包含着自动控制技术、机械技术、网络技术、计算机技术以及传感技术等, 因此, 在对机电一体化产品进行设计时, 要对多种学科之间的特性进行研究, 同时, 对这些特性之间的各种物理关系要进行清楚, 正确处理好各种关系, 对各个学科特性之间的耦合关系和内在联系进行正确分析, 能够更好的解决机电一体化产品在设计方面出现的问题。在这种情况下, 机电接口技术应运而生, 运用这项技术能够更好的将机电和其他领域技术融合在一起, 同时, 在这个过程中也能对出现的问题进行有效的解决, 并且将更好的机电产品研究出来。

1 机电接口技术的内涵

机电接口是机电一体化产品中控制微机和机械装置之间的接口, 其产生的基础是机电一体化技术。机电接口根据信息传递的方向不同可以分为控制输量输出接口和信息采集接口。机电一体化产品中比较常用的设备是传感器, 在信号输出时, 其通常采用的是模拟量的形式, 实现一些检测功能, 主要是对发电机的转速进行掌握, 同时, 对差动变压器的位置进行检测。但是, 在对控制量进行输出时还存在着一个特殊的形式, 就是数字系统。

机电接口技术是对机电系统中的各项组成技术和各项组成部分的子系统的连接问题进行研究, 其中包含着对电子技术、机械技术、信息技术等功能技术进行融合的综合系统, 这些系统在应用过程中实现了信息能量的融合和交互, 同时, 对机电系统的设计方面也实现了最优化。

机电接口包含着硬件以及软件两个部分, 机电系统在运行过程中和环境以及操作者之间建立了一种非常有效的连接, 相应的物理通道在运行过程中要进行能量和信息的输入、转换以及传递。系统信息在转换过程中, 要进行交互和调整, 并且对机电一体化组成技术要进行综合和协调, 促进各个系统能够形成整体, 保证各种功能能够实现。

现阶段, 机电接口主要分为智能接口、人机接口、机电接口和动力接口。智能系统在应用方面比较复杂, 不同的技术会形成不同的信息形式, 同时, 在使用过程中要根据不同的要求进行相应的改变, 智能接口在进行各种信息传递和转换的过程中, 要保证不同的技术和子系统能够有机的结合在一起, 形成一个完整的系统。人机接口是操作人员和机电系统之间存在的接口, 利用这个接口, 系统的运行状态能够很好的显示在操作者的眼前, 同时, 操作者能够对系统进行很好的监控, 系统在运行过程中实现了更加人性化的操作。机电接口的主要作用就是有效的连接各种驱动系统, 同时, 能够将驱动信号转换为执行结构要求的信号, 在转换过程中满足了传感器的要求。动力接口能够将动力源和机电系统进行有效的连接, 然后给机电系统一定的驱动动力。在机电系统中, 动力存在着不同的类型, 包括交流电、直流电和液压等, 系统在运行过程中动力的类型不同, 与之相应的动力接口形式也要不同, 这样才能保证系统运行的可靠性。

2 机电一体化发展现状

所谓机电一体化指的是将电子技术与机械技术有机地结合在一起并运用的一种综合技术, 在综合应用的过程中需要运用到机械, 自动监控、接口、传感测试、信息、电力电子以及电力等多项技术。伴随科学技术的不断发展, 计算机技术已经逐渐得到普及, 并广泛应用于各个领域与行业中, 在各领域与各行业中, 机电一体化的运用也逐渐增多。比如机床、量具、低压电器、机器人、量仪、电动传动装置、军事装备、电站控制系统、焊接设备、急用电器等都对机电化一体技术进行了较为广泛的应用, 在这种状况下, 机电一体化也正朝着网络化、微型化、智能化、模块化、绿色化、系统化等方向发展。

3 机电接口技术对机电一体化发展的影响

近年来, 我国的经济得到了快速发展, 这种情况下, 人们的生活水平也得到了明显的提高, 人们对一些事物的要求也在不断提高。经济的快速进步离不开科学技术的发展, 传统的机械技术在应用方面已经慢慢出现了不能满足人们日益增长的技术需求。在这种情况下, 机电一体化技术应运而生, 其中包含了电子技术、机械技术以及信息技术, 机电一体化技术的出现更加符合时代发展的需求。机电一体化技术刚刚开始发展时, 其只是将电子技术和机械技术进行了简单的融合, 在接口方面非常的方便和简单。但是, 随着科学技术的发展和经济建设的不断要求, 机电一体化技术也在不断的发展。现在, 机电一体化技术已经不再是简单的机电一体化产品, 而是慢慢发展成为了一个复杂的系统, 在系统内部的接口也越来越复杂。目前, 对机电一体化技术的各项组成技术的研究已经实现了深入和成熟发展, 但是, 研究人员在工作中要对各项组成技术进行简单的研究也不能更好的保证系统的运行, 因此, 要对其复杂性进行很好的重视。机电一体化技术具有一定的复杂性, 在对其进行研究时不能只是单纯的研究其系统设计以及相应的集成理论, 这样没有实现对系统进行具体研究的目的。对机电接口技术进行研究能够更好的对机电一体化系统进行研究, 并且在设计方面也能更好的将相关的理论进行融合。机电一体化技术在不断发展过程中, 正在向着网络化、微型化、智能化以及系统化的方向发展, 在不断发展过程中其对接口的要求也越来越高, 要保证接口技术和系统技术进行融合, 在信息传递方面保证顺畅。

4 结束语

机电接口技术是指机电系统中各项组成技术和各项组成部分的连接接口, 其在连接过程中会出现很多的问题, 对这些问题进行研究能够更好的促进机电一体化技术的发展。在机电一体化系统中, 信息能量要进行不断的融合, 同时, 也实现了不断的交互, 这样能够实现机电系统设计的最优化。机电一体化是将电子技术和机械技术有机结合在一起的综合技术, 在综合过程中对机械技术、自动监控技术、接口技术、传感技术、信息技术以及电子技术进行了很好的运用, 对机电接口技术进行研究, 能够更好的推动机电一体化的发展, 同时, 也能更好的推动我国经济的发展。

参考文献

[1]霍志璞.机电系统虚实一体化的创新设计自动化理论与技术研究[D].青岛科技大学, 2012 (4) .

[2]许勇.机电一体化系统方案生成及优选研究[D].上海交通大学, 2007 (6) .

机电一体化中的接口问题分析 篇4

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。近些年来, 随着各个相关技术领域的发展和进步, 推动了机电一体化技术的完善, 其现已形成了一个较为完善的学科体系。就机电一体化系统而言, 它融合了多种技术, 其中比较典型的有接口技术、计算机技术、自动控制技术等等, 通过确立系统功能目标, 指导各功能单元的优化配置和合理布局, 有利于降低系统能源消耗、提高系统可靠性、拓展系统使用功能, 这些种种为系统功能最优化目标的实现奠定了坚实的基础。从本质的角度上讲, 可将机电一体化视作为两个方面:一方面是技术, 另一方面是产品。以技术而论, 机电一体化不是几种技术简单结合到一起而形成的, 它是以诸多技术作为前提, 并在基础上对这些技术进行有机融合, 使之形成一个整体, 由此获得具有综合性特点的技术。除此之外, 它与机械电气化也存在十分明显的区别, 这些区别体现在以下方面:机械电气化是对传统机械技术的延伸和拓展, 而机电一体化是对传统机械技术的变革和创新, 它的诸多新功能完全可以替代机械装置的原有功能, 如自动调节、控制、信息处理、检测、保护以及自动记录存储等功能, 这些功能也促使了机电一体化逐步实现智能化、现代化。

2 机电接口技术的类型特点分析

从机电一体化系统的角度上讲, 其各个子系统间的接口具有非常重要的作用。业内的一些专家学者认为, 可将机电一体化系统的设计等同于接口设计, 这一观点也在大量的实践中获得了验证。接口技术是随着科学技术发展而新兴的一种机电技术, 其主要应用于机电一体化系统中各个子系统模块的有效连接, 通过接口的连接作用实现系统中各类信息数据与能量传递的交互, 进而为优化系统设计、提高系统运行可靠性提供技术保障。大体上可将机电接口技术分为以下几个种类:

2.1 人机接口

所谓的人机接口具体是指操作人员与机电系统间进行信息交互的接口。根据信息传递方式的不同, 可将人机接口分为输入和输出两类。

2.1.1 输入接口

利用该接口可以向机电系统输入各种相关的控制指令和参数, 以此来实现对系统的有效控制。输入接口主要包括控制开关、键盘和拨码码盘等设备。

2.1.2 输出接口

借助该接口能够向操作人员反映系统的各种运行状态与参数等信息。输出接口主要包括LED显示屏、状态指示灯、微型打印机、发光二极管等设备。

人机接口的特点具体体现在以下几个方面上:其一, 专用性。通常情况下, 人机接口的设计方案都是按照产品的实际要求进行确定, 可采用控制开关作为二值性的控制参数, 而对少量的数值参数则可采用拨码码盘, 如果系统要求输入的控制指令与参数相对较多, 则可采用行列式键盘;其二, 低速性。由于人机接口的工作运行速度比控制微机低很多, 所以在设计人机接口时, 必须对速度匹配方面的问题予以充分考虑;其三, 高性能。机电结合最大的优势在于机械系统的各种功能获得了进一步强化, 这使得整个机电系统具有了高性能的价格比。为此, 在对人机接口进行设计时, 输入与输出设备的选择应当遵循小型化、微型化和质优价廉的原则。

2.2 机电接口

所谓的机电接口具体是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机之间的接口。根据信息传递方向的不同, 可将机电接口大体分为传感器接口和控制量输出接口两类。

2.2.1 传感器接口

机电一体化系统常用的传感器有很大一部分是以模拟量作为输出信号的, 如检测位置用的差动变压器、温敏电阻、检测温度用的热电偶等等, 而控制微机则属于数字系统。

2.2.2 控制量输出接口

在机电一体化系统中, 大部分被控制对象都需要以模拟量作为控制信号, 较为典型的有交流和直流电动机变频调速器等, 而计算机系统是数字系统。

2.3 智能接口

随着机电一体化系统逐步向智能化、数字化方向发展, 接口技术也获得了相应的发展, 智能接口便是在这一背景下应运而生的, 这种接口全部都是利用软件来控制完成的, 可将其归属于现代化技术的范畴。

2.4 动力接口

这种接口主要应用于机电一体化驱动系统与系统动力源之间的连接, 具备为驱动系统提供能量的重要作用。为满足驱动系统的运行需要, 动力接口必须提供足够大的动力, 因此需要在接口处通过更大的功率。动力接口具体包括以下几类:气动、液压、直流电和交流电等等。

3 接口技术在机电一体化中的应用问题分析

3.1 机电一体化系统中接口技术的具体应用

在机电一体化中应用接口技术, 不仅可以连接各个子系统模块, 而且还可以实现对系统运行情况的实时监控, 对提高系统性能、促进技术发展有着极为重要的作用, 其具体应用主要体现在以下三个方面:

(1) 连接各子系统模块。想要实现对机电一体化系统中各个子系统的统一控制, 就必须确保各个子系统之间的有效连接, 也就是说, 子系统之间的相互连接是实现统一控制的前提。通过接口技术, 可以为子系统之间的有效连接提供一个可靠的途径, 当这些子系统相互连接到一起之后, 操作人员便可以利用开关执行装置对各个子系统进行统一控制。

(2) 人机接口的应用。在控制机电一体化系统运作时, 操作人员可根据工作需求对接口进行手动操作, 这种接口就是人机接口。人机接口由输入和输出接口构成, 在操作人机接口时, 操作人员只要在硬件输入系统中输入相关指令, 系统便会自动生成对应的信息数据, 并将信息数据传送到各个子系统模块中, 输出与信息数据相应的运行参数和运行状态, 为监控系统运行提供依据。所以说, 人机接口的应用在一定程度上满足了操作人员的工作需求。

(3) 提高系统输出信号质量。在以往的机电一体化系统中, 由于接口技术尚未发展到成熟阶段, 从而造成机电一体化系统输出信号质量和显示数据质量偏差。随着接口技术的不断改进, 将其应用于机电一体化系统中, 在提高信息数据输出质量方面起到了重要作用。操作人员不仅可以对输出的信息数据质量加强控制, 而且还可以根据工作需求对输出的信息数据中的运行参数进行适当调整, 从而在生产过程中实现对机电一体化系统的运行监控。

3.2 接口技术应用中需要注意的几点问题

可以说接口技术是在机电一体化这一基础之上发展起来的一门科学技术, 换言之, 机电一体化技术是接口技术的前提条件和基础。为此, 在机电一体化系统当中运用接口技术时, 必须对以下问题加以注意:

(1) 技术人员在运用接口技术对机电一体化系统中的各个子系统进行连接时, 应当充分考虑接口技术与机电系统的匹配性问题。只有合理选用接口技术, 才能使机电一体化系统的作用得以最大程度地发挥, 若是选用的接口技术与系统不匹配, 则会对系统的稳定、可靠运行造成影响。

(2) 无论任何技术在研发和应用过程中, 均需要通过严格的调试, 在确保技术可靠性和功能性的基础上, 才允许应用到预设领域, 当然接口技术也不例外。尤其在技术人员运用接口技术完成各个子系统的连接后, 应当及时对该系统功能是否能够正常运行进行测试, 与此同时还要重点测试各个接口的运行情况。做到及时发现问题, 及时采取相应技术措施解决问题, 从而充分发挥接口技术在系统中的作用。

(3) 人机接口是机电一体化系统中较为常用的接口类型之一, 这种接口是按照实际的生产需要进行人工调整的接口, 换言之, 人机接口具有可调性。为此, 技术人员在运用接口技术时, 要对机电系统的生产能效予以充分考虑, 并以此为依据对接口高效、稳定运行。

4 结论

综上所述, 在对机电一体化技术进行研究的过程中, 接口技术是关键性问题。近年来, 随着机电一体化技术逐步向智能化、系统化、绿色化、微型化方向发展, 更彰显出了对接口技术进行研究的紧迫性和必要性。在未来一段时期, 应当将重点放在对接口技术的完善上, 并对接口技术在实际应用中出现的各种新问题进行深入具体地研究, 这对于促进机电一体化的发展具有非常重要的现实意义。

摘要：本文从机电一体化的简介入手, 对机电接口技术的类型特点进行详细分析, 并在此基础上对接口技术在机电一体化系统中的具体应用及应用过程中需要注意的几点问题进行论述。期望通过本文研究, 能够对促进接口技术的推广应用和机电一体化技术的发展有所帮助。

关键词：机电一体化,接口技术,功能

参考文献

[1]王斐.直流电机计算机控制综合平台数据采集与接口研究[D].西北工业大学, 2012 (03) .

[2]许勇.邹慧君.基于接口匹配的机电系统概念设计功能求解[J].计算机集成制造系统, 2009 (06) .

[3]徐章锁.基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究[D].西安电子科技大学, 2013 (03) .

[4]王成勤.李威.孟宝星.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].机床与液压, 2008 (08) .

[5]武文佳.基于Solid Works&Lab VIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究[D].华中科技大学, 2007 (05) .

机电接口 篇5

关键词：地铁车站,机电设备,土建设计

地铁车站的设计涉及诸多专业和系统,这些专业和系统之间存在着相互关联、相互约束的关系,需要进行相互协调、密切配合,以保证实现各项设计要求,充分发挥车站的整体功能。然而由于接口管理的不科学、设计人员缺乏经验等原因,使得专业间配合出现问题,尤其是土建设计在满足机电设备要求方面。

1 工程概况

某地铁线线路全长约26 km,均为地下线。全线共设车站24座,其中4座为换乘车站,4节编组,B型车,采用接触网供电。该线已于2012年1月1日开始试运行。在该地铁线车站机电设备安装施工配合过程中,发现了若干与机电接口的土建设计问题。下文中将举例分析。

2 与机电接口的设计问题

2.1 设备基础的预留问题

本线设备基础一般由相关设备专业提供资料,在土建施工图中反映。根据资料要求,组合式风阀基础原设计为孔洞周围预埋钢板,隧道风机与排热风机、冷水机组、空调器、水泵等设备基础预留钢筋。然而,机电安装施工中发现组合式风阀土建预留不准确,无法使用。隧道风机与排热风机有水平方向与垂直方向的受力,需要结构预留钢筋。其他冷水机组,空调器,水泵等设备则均不需要设置钢筋。在机电安装施工中,对于无法使用的组合式风阀基础,设备安装时调整为现浇混凝土“口”形台座,废弃原预留的钢板基础,如图1,图2所示。

2.2 轨顶排热风道

轨顶排热风道原设计为水平板与侧墙连接,部分排水立管及通信电缆需从站厅层穿越轨顶排热风道到达站台层,安装施工非常困难。由于部分电缆穿越风道时未设置钢套管,排水立管为塑料套管,运营过程中,轨顶排热风道中的环境将加速电缆及塑料套管的老化,且检修、更换操作极其不便。

如果在保证轨顶排热风道截面积的前提下,将风道改为U形挂板形式,靠主体结构墙一侧的风道结构挂板离主体结构墙之间留下不小于400 mm的空间,则给排水专业排水立管、通信专业电缆孔等可从此处站厅层引入站台层,且留有检修操作的空间,方便运营过程中的检修;或者将所有穿越轨顶排热风道的套管均采用不锈钢材料,有效保护从中穿过的电缆和排水管,延长其使用寿命。

2.3 出入口扶梯集水池

出入口扶梯基坑下集水池一般深约3 m,水泵检修时,检修人员需将水泵提升至装修面高度,阀门的开关操作也需从人梯爬到井下进行,实施起来极不方便;如能在离池底约1.5 m地方设置一层夹层板,对应水泵的位置预留洞口,检修人员可在夹层板上将水泵提到夹层板上进行检修,其他开关阀门等操作也可在夹层板上进行,如此则方便的多,见图3,图4。

2.4 离壁墙厚度

本线出入口离壁墙厚度一般为200 mm,出入口配电箱厚300 mm,土建设计时在配电箱安装的位置侧墙预留100 mm深的凹槽,以便配电箱安装时可以与侧墙装修面平齐。由于实际设备安装时,配电箱尺寸大于设计尺寸,原预留的凹槽面积不够用,使配电箱体凸出装修面;车站公共区离壁墙厚250 mm,公共区消火栓箱厚240 mm,有部分消火栓箱因为施工误差及装修材料自身厚度问题,无法完全包裹在离壁墙内。

遇到此类问题,在安装时,不可粗暴的将结构保护层凿除以追求箱体安装空间,这样做短期内结构受力可能不存在问题,但长期考虑,其耐久性必然大打折扣。因此建议在土建设计前确定设备尺寸,以便土建设计考虑何时的设备安装预留空间,并适当计及施工误差,考虑一定的富余,必要时在车站主体侧墙上也可预留消火栓安装凹槽,或条件允许情况下可适当增大离壁墙厚度,以使装修施工时,装修面完全包裹设备箱体。

2.5 楼扶梯洞口边加强梁

本线车站站厅层楼扶梯洞口周边设有洞口加强梁,梁高一般为800 mm,900 mm,梁设于板下,侵占了中板下管线布置的空间。只能设置4层桥架,并使一侧的风管及部分桥架中管线没有检修空间。建议土建设计时,将楼扶梯周边加强梁整体向上抬高,腾出下部空间给管线通过,则板下空间能够布置5层桥架,并可为管线检修留出一定空间,梁凸出结构板上的部分,可结合护栏进行装修处理,见图5～图8。

2.6 车站层高问题

本线对层高的统一要求:板下净空4.4 m,梁下净空3.6 m,但根据车站现场施工情况来看,该层高要求在设备区是无法满足规范中关于各种管线的检修距离要求的,尤其是设备区通道的管线极其繁杂,后期轨道交通运营中,管线的检修与维护将无法正常完成。

建议适当增高车站层高,或设备区局部增高,如此则可将设备区通道范围内的桥架层数增加,并将部分管线布置在通道两侧,增大了净高的房间的上方,这样可以在通道一侧腾出管线检修的空间,见图9,图10。

3 结语

1)地铁车站设计应加强接口管理,各专业和系统间应充分沟通、密切配合,以保证实现车站的整体功能;

2)土建设计人员应尽可能了解设备专业知识,多参与机电施工配合,增强对设备孔洞、设备基础服务对象的认识,以便在土建设计中在满足设备要求的情况下,对土建设计进行优化;

3)以上总结的本线地铁车站与机电接口的土建设计问题,值得类似工程在设计中考虑。

参考文献

[1]GB50157-2003,地铁设计规范[S].

[2]铁道第四勘察设计院.苏州市轨道交通一号线施工图技术要求[Z].2007.

[3]铁道第四勘察设计院.苏州市轨道交通一号线工程设计界面划分及接口管理细则[Z].2007.

关于机电一体化中的接口技术研究 篇6

关键词：机电一体化,接口技术,研究

随着科学技术地发展, 机电一体化技术在此环境下拥有着良好的发展前景。作为一个涉及机械技术、计算机技术、自动控制技术、检测传感技术、网络通信技术、系统整体技术等领域的一项多学科技术, 机电接口技术在设计最优的机电一体化产品中发挥了重要的作用。

1 机电一体化中的接口技术

关于接口技术, 就得提及机电一体化系统。其是机械系统与电子系统的结合体, 使得机械电子的作用充分发挥了出来。作为机电一体化产品中的一部分, 接口是起到的主要作用是连接机械系统与电子系统各个模块。该组件可通过转换电平、增加功率改变机电一体化产品的性能, 使其性能得到提升[1]。目前, 接口技术主要涵盖三部分的内容。

1.1 人机接口技术

在接口技术的主要组成部分中, 绝对要提及人机接口技术。一般情况下, 该技术以信息的有效交换为目的的, 人机接口技术的操作者在这一过程中, 会控制微机。操作者运用此技术, 在不同条件的影响下, 其反馈结果存在较大的差异。究其根本, 是人机接口技术中的运行参数、数据结果、状态信息存在差异[2]。为此, 在运用此技术时, 相关人员在干预和纠正系统的运行状态时, 要适当通过人机接口来向机电系统传输各种不同控制指令。只有这样, 才能有效发挥系统功能, 满足工作目标。

1.2 输入接口技术

谈及输入接口技术, 其种类繁多。以常见的拨盘输入接口拨盘为例, 该设备属于输入设备。借此输入少量的参数, 就能达到修正和控制目标的目的。如此这般, 有效运用拨盘将不是难事。同时, 在此基础上, 如若使用保持性拨盘, 最佳选择则是人机接口输入信息。为此, 操作者借此技术, 就能将微机的扩展口或者是并行口相连控制的相对较好。此外, 信息的输入还可以采用其他方式。

1.3 输出接口技术

与输入接口技术相对应的接口技术是输出接口技术。一般情况下, 该技术通过发光二极管显示器实现功能要求。作为该技术的常用输出设备, 占据较多的优势:一是可靠性强;二是应用时间久;三是应用方便;四是体积不大[3]。在机电一体化系统中, 发光二极管显示器借此优势, 应用范围非常广泛。与此同时, 关于输出接口技术的应用, 还涉及显示表格字母及复杂符号等内容。

2 机电一体化中接口技术的应用

在机电一体化中实现接口技术的应用后, 系统整体化性能明显优化, 极大地促进了机电一体化技术的发展。机电系统中接口技术的实际应用, 需要诸多工作的有效支持, 以优化具体应用, 主要体现在能量与信息的传递、基本组成的优化与提升产品性能等方面。

2.1 实现同子系统模块的连接

在接口技术的应用下, 实现各个子系统模块的相互连接, 能够有效发挥“开关通道”的作用, 并在此状态下由电子系统进行智能化控制, 将整个信息系统中的信息与数据进行转换与传递, 确保各个子系统模块的具体运作均在电子系统的掌控中。在常规连接活动中, 上述相关功能的实现有所受限, 主要为难以确保电流的连续性, 而基于接口技术的应用, 则在其扮演“开关通道”作用的前提下, 工作人员只需完成开关执行器的正确操作, 确保各个子系统模块运作中电流连接的平稳性与连续性, 进而优化相关功能的具体发挥[4]。

2.2 手动接口, 满足工作需求

在机电一体化系统实际运作的监控操作中, 人机接口是依据工作人员的实际需要, 使接口系统按照其要求进行运作。就接口类型来看, 主要分为输出与输入接口, 具体应用中工作人员依据具体需求, 在硬件输入系统中发放指令, 而系统会对其进行识别, 并依据需求将指令以信息数据形式呈现, 并由接口传递至各个子系统模块, 对运行参数、应用状态等进行输出, 以优化机电一体化系统监控的工作效率, 满足实际工作需要。

2.3 优化系统输出信号质量

机电一体化传统建设中, 接口技术作用发挥不够全面, 进而导致系统信息、数据等质量相对较差, 而近年来, 随着接口技术的不断发展, 其在机电一体化系统中的应用效果不断突显, 使得新信息与数据的输出质量不断改善与优化。具体而言, 其应用中的相关运行参数可由工作人员进行控制, 并对其予以适当调整, 以优化对机电一体化系统生产过程的监控质量。

3 机电接口技术与机电一体化发展的关系

机电一体化技术的未来将如何发展, 与社会需求有着密切的相关性。机电一体化技术是在机械技术的基础上产生的, 必然拥有机械技术所拥有的优势, 因而在实际应用中, 无疑是最合适的。由于机电一体化技术集合了信息技术等, 因而其优势更加显著。在机械技术与电子技术的简单结合之初, 已经初步拥有了机电一体化技术的雏形。在此期间, 其接口也比较简单。在机电一体化技术不断的发展过程中, 机电一体化产品越来越趋于复杂化, 因而相应的系统内部的接口也不复最初的简单。在智能化、模块化、网络化的现今, 机电一体化也正在向此方向迈进。在此形势下, 系统各部分的结合、信息传递和反馈必然将得到改进。如此一来, 接口将会受到更高的要求限制, 具体而言, 即在保持一致性的情况下接口对于系统信息和能量的传递、技术融合也应该有一定的作用。另外, 在网络化的要求下, 系统的接口的功能要求更加多样。譬如现场网络、局域网和互联网功能均必不可少。

4 结束语

为了让系统中信息和能量的传递和转换更加顺利, 针对机电一体化系统中的接口问题进行研究是必然的。只有通过接口技术将系统各部分有机的结合形成完整的系统, 才能发挥效用。机电一体化技术的发展, 带动着机电接口技术的发展, 这让二者之间联系更加紧密。实际上, 机电一体化系统中的接口技术在应用过程中, 对于实现同子系统模块的连接, 手动接口, 满足工作需求, 优化系统输出信号质量都有相应的支持要求。

参考文献

[1]袁耀辉.关于机电一体化系统的接口技术探讨[J].广东科技, 2013, Z1:46-47.

[2]李圳, 等.关于机电一体化技术创新发展的探讨[J].科技传播, 2013, 12:63+62.

[3]刘宪武.接口技术在机电一体化中的运用研究[J].科技创新导报, 2012, 12:84.

浅谈机电一体化中的接口技术 篇7

关键词：机电一体化系统,接口技术,人机接口,机电接口

机械和微电子系统是机电一体化系统中的两种非常重要的组成部分, 在进行连接的时候需要根据相应的条件进行连接。这个进行连接的条件指的是接口。每个分开的系统是由子系统组成的。

1 机电接口技术

机械系统和微电子系统的主要区别在其系统的性质中, 在进行联系两者的时候一定需要经过机电接口进行调试、缓冲、匹配, 所以说机电接口不管在机械系统还是微电子系统都非常重要。

机电一体化系统中的接口技术有四种方式:人机接口、动力接口、智能接口以及机电接口。

1.1 机电接口

1) 行电平转换和功率放大。微机芯片I/O在机电一体化中都是TTL电平, 控制管理设备不一样, 因为需要进行电平的转变;同时, 负荷的功率过大时, 还需要进行转换。[1]

2) 阻止和隔离干扰。光电耦合器、肪冲变压器、继电器都可以阻止或者隔离干扰信号的串入。

3) 转变A/D、D/A。如果对检控的信号被模拟时, 需要在微机系统以及被检控对象之间进行A/D、D/A之间的相互转变电路, 保障微机在进行数字量的时候适用于被检控的模拟量。

a.模拟信号输入接口。机电一体化的系统中, 检控到的模拟电压和电流的信号通过传感器和变送器进行传送, 这时计算机控制了被检控物, 因此需要获取系统在工作状态过程中的信号, 不过由于计算机只能接收数字信号, 所以需将模拟信号转成数字信号的接口进行连接输入, 以便获取更多的信号数字信息。b.模拟信号输出接口。机电一体化中, 是通过模拟电压或者是电流信号进行控制生产过程执行器的信号的。这时的计算机只作为了输出数字信号, 并且经过计算进而实现用来进行控制的信号, 实现了控制的目的。模拟信号即是将数字信号转换成模拟信号。主动运行任务是将由计算机输出的数字信号源转变成模拟电压和电流的数据信号, 这样有利于执行器实现控制的目的。[2]c.开关信号通道接口。机电一体化系统中需要进行基础的信息处理。通常情况下这些信号的信息信号都一些相似的特点:出现形式二进制“1”和“0”。每个二进制码在机电一体化系统中代表了一个运行过程中的控制依据。

1.2 人机接口

机电系统与操作员连接操作被称为人机接口人机接口, 根据信息传输的方向不同, 分成输入和输出两种方式, 机电一体系统中利用了输出接口掌握各个操作系统的运行状态、运行数据参数以及状态结果等;此外还可以利用输入的接口下达各种控制信息的口令, 进而干扰整个运行系统, 实现机电一体化系统功能的目的。

1) 输入接口。a.拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常用的一种输入设备, 若系统需要输入少量的参数, 如修正系数, 控制目标值等, 采用拨盘较为可靠方便。这种输入方式具有保持性。b.键盘输入接口。计算机通过键盘向输入接口提供代码。比较常用的键盘:编码式键盘和非编码式键盘。编码式是自主提供编码;而非编码键盘只是简单地提供按键的通或者是断, 按键的扫描和识别是由键盘的程序在进行设计后得以实现的。前一种方法, 不仅使用复杂, 而且成本也很高;后一种键盘相对前一种比较简单, 而且设计时也很简单。

2) 输出接口。机电一体接口技术中发光二极管显示器是最突出的输出设备, 因为LED的结构简单、体积量比较小、而且可用性比较高、使用期限比较长、相对成本比较低, 所以得到了广泛的使用。一般经常用的LED显示屏有7段发光二极管以及点阵式LED显示器。7段LED显示屏结构简单, 它是由相同名管脚上所加的电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等, 在大民瘼幕显示及智能化仪器中有广泛使用。

a.七段发光二极管显示器的基本结构。发光二极管由透明半导体材料制造的在一定条件下产生自发辐射荧光的一个PN结, 常用的发光二极管的工作电压为1.5~2.5V, 电流为5~15m A。Rf为限流电阻, If与Rf关系:式中:Vcc为电源电压;Vf为VLE正向压降;Vos为驱动器压降。b.七段发光二极管显示器的基本结构。将发光二极管组成阵列, 封装于标准外壳中, 可构成各种发光二极管显示器 (以下简称LED显示器) 。c.当显示信息比较复杂时, 可以选用点阵式LED显示器做输出设备。点阵式LED显示器由发光二极管矩阵组成, 常用的有7行5列和8行8列两种。单个点阵LED显示器能够显示各种字母、数字和常用的符号;用多个点阵式LED显示器可以显示图形、汉字以及表格等。

1.3 动力接口

将驱动系统和动力源连接到一起的接———提供相适应的动力给驱动系统即是动力接口。依据系统所以需要的动力类型不一样, 比如直流电、交流电、液压、气动等, 连接动力接口的形式也不一样。不过动力接口有一个相同的特征, 可以负荷比较大的功率。[3]

1.4 智能接口

在控制系统到驱动系统、驱动系统连接传感器、传感器连接控制系统主要是通过智能接口。智能接口在使用过程中比较复杂, 不过由此可以得出它的共性:智能接口可以利用不一样的技术要求进行各种信息的转变和传输, 将不同的子系统和技术可以结合到一起, 组合成了完整的系统。一般情况下, 智能接口的各种功能是经过软件的设计进行连接的。

2 机电接口技术对机电一体化发展的影响

机电一体化技术已经发展的日益成熟, 此时, 人们也发现了如果只是单方面的研究和发展不能保障机电一体化的优化发展。所以提出了机电一体化系统将理论和实践结合到一起进行研究。不过由于机电一体化的复杂性所以造成了机电一体化的研究只能停在理论的研究层面中。机电接口技术可以提供一个有效地方法进行各个系统的研究, 而且还将系统的设计、结合理论运用到实际的系统设计中。当前的机电一体化正在迈向智能化、网络化等方向发展, 在智能化系统中对各个系统之间的结合要求的更加紧密和严格, 还可以更加准确地传输各种信息。从当前机电一体化发展趋势来看, 机电接口技术的研究已经势在必行, 与此同时, 机电接口技术的研究可以促进机电一体化技术的发展。[4]

3 总结

接口技术不仅消除了机电一体化中的接口问题, 还使机电一体化系统中的各种数据信息、能量的传输以及转变都更加地顺利, 将系统中的和各个部分都整合到一起, 形成了完整的机电一体化系统。

参考文献

[1]叶志强.浅谈机电一体化中的接口技术[J].科技创新与应用, 2012.

[2]范艳花.机电一体化中接口技术的探讨[J].才智, 2012.

[3]胡鹏.机电一体化中接口技术的研究[J].科技信息 (科学教研) , 2007.

机电接口 篇8

一、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:一是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, 必须进行电平转换;另外, 在大负载时还需要进行功率放大。二是抗干扰隔离。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。三是进行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A/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。

(一) 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、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。

(二) 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。

(三) 开关信号通道接口。

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 (如继电器或报警指示器) 。它实质上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。

二、人机接口

人机接口是操作者与机电系统 (主要是控制微机) 之间进行信息交换的接口。

(一) 输入接口。

1. 拨盘输入接口。

拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备, 若系统需要输入少量的参数, 如修正系数、控制目标等, 采用拨盘较为方便, 这种方式具有保持性。拨盘的种类很多, 作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连, 以BCD码形式输入信息。

2. 键盘输入接口。

键盘是一组按键集合, 向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有:一是编码键盘, 自动提供被按键的编码 (如ASCII码或二进制码) ;二是非编码键盘, 仅仅简单地提供按键的通或断 (“0”或“1”电位) , 而按键的扫描和识别, 则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便, 但结构复杂, 成本高;后者电路简单, 便于设计。

(二) 输出接口。

在机电一体化系统中, 发光二极管显示器 (LED) 是典型的输出设备, 由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜, 因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单, 是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等, 在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。

三、结语