機電一體化考研總復(fù)習(xí)教材

1、第1章 章 概論 機電一體化 本章要求：本章要求： 掌握：機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素機電一體化 西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院及功能構(gòu)成、 掌握：機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素及功能構(gòu)成、構(gòu)成要素的相互聯(lián)接、設(shè)計流程、評價、 要素的相互聯(lián)接、設(shè)計流程、評價、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法及設(shè)計類型等。 化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法及設(shè)計類型等。了解：機電一體化工程與系統(tǒng)工程、機電一體化系統(tǒng) 了解：機電一體化工程與系統(tǒng)工程、設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系和基本概念。設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系和基本概念。第2章 機電一體化 一、機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成三大目的功能：三大目的功能：1.變換（加工、處理）功能 2.傳遞（移動、輸送）功能

2、 3.儲存（保持、積蓄、記錄） 功能 工業(yè)三大要素：工業(yè)三大要素：物質(zhì) 能量 信息第3章 機電一體化 動力 計測 控制 構(gòu)造 動力源 檢測元件 控制 器 機械本體 圖b機 電一體化產(chǎn)品五大要素與功能執(zhí)行機構(gòu)操作機械本體動力源控制與信息處理裝置檢測與傳感裝置 執(zhí)行機構(gòu)五要素第4章 機電一體化 全閉環(huán)系統(tǒng)：通過傳感 器直接檢測目標(biāo)運動并 進行反饋控制的系統(tǒng)。 半閉環(huán)系統(tǒng)：通過傳 感器檢測某一部位運動并進行反饋、間接控制目標(biāo)運動的 系統(tǒng)。圖1.9機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的相互聯(lián)系第5章 機電一體化1.7機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程1.根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)1.根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī) 性能指標(biāo)。 格、性

3、能指標(biāo)。 2.系統(tǒng)功能部件、 2.系統(tǒng)功能 部件、功能要素 系統(tǒng)功能部件 的劃分。的劃分。3.接口的設(shè)計3.接口的設(shè)計4. 整體評價4.整體評價5.可靠性復(fù)查5.可靠性復(fù)查6.試制與調(diào)試6.試制與調(diào)試第6章 機電一體化1.6機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法和設(shè)計類型1.6.1機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法 機電互補（取代）法：利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機 機電互補（取代）械產(chǎn)品中的復(fù)雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。結(jié)合（融合）法：是將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)成專用結(jié)合（融合） 或通用的功能部件，其要素之間的有機匹配比較充分。組合法：是將用結(jié)合法制成的功能部件、功能模塊，像積木組合法：

4、那樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)目的：目的：綜合運用機械技術(shù)和微電子技術(shù)各自的特長，設(shè)計最佳的機電一體化系統(tǒng)第7章 機電一體化1.6.2機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計類型開發(fā)性設(shè)計 開發(fā)性設(shè)計：是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn) 品或系統(tǒng)。 適應(yīng)性設(shè)計：是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對 適應(yīng)性設(shè)計：現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械結(jié)構(gòu)或為了進行微電子控制對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加值。變異性設(shè)計：是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改 變異性設(shè)計：變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所

5、變更的要求。第8章 機電一體化 機械系統(tǒng) 子系統(tǒng) 控制與信息處理系統(tǒng) 動力系統(tǒng) 傳感檢測系統(tǒng) 執(zhí)行元件系統(tǒng) 主要內(nèi)容1.機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計2.機電一體化系統(tǒng)的執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計3.機電一體化系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計4.機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計5典型機電一體化系統(tǒng)第9章 第2章章 機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計第10章 機電一體化 本章要求： 本章要求： 掌握：機械傳動部件的選擇與設(shè)計、掌握 機械傳動部件的選擇與設(shè)計、導(dǎo)向支撐部件的選擇機械傳動部件的選擇與設(shè)計與設(shè)計、旋轉(zhuǎn)支撐的選擇與設(shè)計、與設(shè)計、旋轉(zhuǎn)支撐的選擇與設(shè)計、 軸系部件的選擇 與設(shè)計。 與設(shè)計。 了

6、解：機電一體化系統(tǒng)的機座或機架內(nèi)容。了解 機電一體化系統(tǒng)的機座或機架內(nèi)容。機電一體化系統(tǒng)的機座或機架內(nèi)容應(yīng)用：針對具體系統(tǒng)選擇和設(shè)計機械部件。應(yīng)用針對具體系統(tǒng)選擇和設(shè)計機械部件。針對具體系統(tǒng)選擇和設(shè)計機械部件第11章 機電一體化 2.1概述2.1.2機電一體化對機械系統(tǒng)的基本要求高精度 精度決定質(zhì)量，首要要求 高精度：快速響應(yīng)：準(zhǔn)確完成任務(wù)快速響應(yīng) 良好的穩(wěn)定性 抗干擾力強 良好的穩(wěn)定性：第12章 機電一體化 2.1概述2.1.3機電一體化機械系統(tǒng)的組成傳動部件 導(dǎo)向支撐部件 旋轉(zhuǎn)支撐部件 軸系部件 機座或機架第13章 機電一體化 2.2機械傳動部件的選擇與設(shè)計2.2.1機械傳動部件及其功能要

7、求功能：傳遞運動（速度、位移）和動力（力、力矩）增速或減速；改變運動規(guī)律或形式 改變力的大小，形式 傳動部件實質(zhì)上是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)之間的一個機 械接口，用于對運動和力進行變換和傳遞，伺服系統(tǒng)中執(zhí)行元件以輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為主，而執(zhí)行機構(gòu)多為直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。第14章 機電一體化 22機械傳動部件的選擇與設(shè)計222絲杠螺母機構(gòu)基本傳動形式主要功能：主要功能：將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。第15章機電一體化 圖2.1圖2.1基本傳動形式 基本傳動形式分類：基本傳動形式分類：（根據(jù)絲杠和螺母相對運動的組合情況） 螺母固定、絲桿轉(zhuǎn)動并移動：只適用于行程較小的場合 螺母移動、絲桿

8、轉(zhuǎn)動：適用于工作行程較大的場合螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動：應(yīng)用較少螺母轉(zhuǎn)動并移動、絲桿固定：很少應(yīng)用第16章 機電一體化 差動傳動方式：差動傳動方式：用于各種微動機構(gòu)中第17章 機電一體化 滾珠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán)： 內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸 外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸第18章 機電一體化 外循環(huán)：多圈一個循環(huán)，外循環(huán)：多圈一個循環(huán)，在循環(huán)過程中一部分滾珠與絲杠脫離接觸內(nèi)循環(huán)：一圈一個循環(huán)，內(nèi)循環(huán)：一圈一個循環(huán)，在循環(huán)過程中滾珠與絲杠始終不脫離接觸第19章 機電一體化 3.滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型（3）消除軸向間隙的調(diào)整方法消除

9、軸向間隙的調(diào)整方法 滾珠與螺母原有的間隙承載時滾珠與滾道彈性變形引起的間隙 當(dāng)絲杠改變轉(zhuǎn)動方向時，間隙會使運動產(chǎn)生空回，從而影響機構(gòu)的傳動精度和穩(wěn)定性。 通常采用雙螺母預(yù)緊的方法消除間隙，提高剛度。雙螺母消除軸向間隙的三種結(jié)構(gòu)形式： 三種結(jié)構(gòu)形式：三種結(jié)構(gòu)形式墊片調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式齒差 調(diào)隙式 軸向間隙包括兩部分第20章 機電一體化1、墊片調(diào)隙式 調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，該形式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移， 該形式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào) 整方便，應(yīng)用廣， 但僅適用于一般精度機構(gòu)。整方便，應(yīng)用廣，但僅適用于一般精度機構(gòu)。2、螺紋調(diào)隙式、通過圓螺母調(diào)整，消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，通過圓螺母

10、調(diào)整，消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，再用鎖緊螺母鎖緊，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，但調(diào)整精度較差。鎖緊，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，但調(diào)整精度較差。第21章機電一體化 3、齒差調(diào)隙式、兩螺母的凸緣上制有圓柱外齒，兩螺母的凸緣上制有圓柱外齒，齒數(shù)分別為Z 1、Z2，分別與內(nèi)齒輪嚙合（兩個內(nèi)齒輪的齒數(shù)與外齒輪的齒數(shù)相同），調(diào)整時先取下內(nèi)齒輪，使兩兩個內(nèi)齒輪的齒數(shù)與外齒輪的齒數(shù)相同），調(diào)整時先取下內(nèi)齒輪， ），調(diào)整時先取下內(nèi)齒輪螺母產(chǎn)生相對位移（即在同方向轉(zhuǎn)過一個齒或幾個齒，根據(jù)間隙大小），螺母產(chǎn)生相對位移（即在同方向轉(zhuǎn)過一個齒或幾個齒，根據(jù)間隙大?。?，然后將內(nèi)齒輪復(fù)位固定，達到消除間隙的目的。然后將內(nèi)齒輪復(fù)位固定，達到消

11、除間隙的目的。產(chǎn)生的軸向相對位移（即消除的間隙）產(chǎn)生的軸向相對位移（即消除的間隙）3為：軸向相對位移1 1 3 = （ ） ZIO Z1 Z 2其中： 為兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)其中：Z為兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)I0為絲杠的基本導(dǎo)程 例：若Z1=99 , Z2=100 , Z=1,I0=6mm ,，則3 =0.6m該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工和裝配工藝性差，該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工和裝配工藝性差，但 是調(diào)整的精度高，工作可靠。 是調(diào)整的精度高， 工作可靠。第22章 機電一體化 舉例：舉例：a.當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損需要定期調(diào)整時，應(yīng)當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損需要定期調(diào)整時選用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒

12、差 緊式結(jié)構(gòu)； 選用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；b.當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整預(yù)緊力時b.當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整預(yù)緊力時，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整緊式結(jié)構(gòu)。應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。c當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整預(yù)緊力時，可當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整預(yù)緊力時采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整緊式結(jié)構(gòu)。采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。第23章 機電一體化 2.2機械傳動部件的選擇與設(shè)計2.2.4齒輪傳動部件 2.齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的選擇齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的選擇總原則：盡量采用較大傳動比的單級

13、傳動總原則多級傳動時，各級傳動比的分配遵循如下原貝多級傳動時，各級傳動比的分配遵循如下原則原則1、重量最輕原則 、小功率傳動時，i的分配各級相等 各級相等； 各級相等 大功率傳動時，i的分配傳動比i的分配先大后小先大后小。先大后小2、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則先小后大 先小后大，并且提高末一級齒輪副的精度，使輸出軸先小后大 轉(zhuǎn)角誤差最小。3、最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則 最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則傳動比i的分配先小后大級數(shù)越多等效轉(zhuǎn)動慣量越小先小后大，級數(shù)越多等效轉(zhuǎn)動慣量越小先小后大 級數(shù)越多等效轉(zhuǎn)動慣量越小，但級數(shù)太多時，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且等效轉(zhuǎn)動慣量降低不明顯。對數(shù)減少 傳動精度提高第24章 機電一體化 設(shè)各

14、級齒輪換算到末級輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為$ max $ max =刀$ k/ i（ kn ） k =1 n 式中$ k 第k個齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差i（ kn ）第k個齒輪的轉(zhuǎn)軸至n級輸出軸的傳動比 則四級齒輪傳動系統(tǒng)中各級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差（$1,$ 2，$）換算到末級輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為$ max $ 1 $ 2 + $ 3 $ 4 +$ 5 $ 6 +$ 7 = + + + +$ 8 i i2i3i4 i3總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小。第25章 機電一體化 三種傳動比分配原則的選擇在設(shè)計齒輪傳動裝置時，在設(shè)計

15、齒輪傳動裝置時，上述三條原則應(yīng)根據(jù)具體工作條件綜合考慮。作條件綜合考慮。1 ）對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按重量最輕原 ）對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈可按重量最輕原可按則設(shè)計。設(shè)計。2）對于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟 停頻繁和動態(tài)性能好的降速傳動）對于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、鏈，可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則和等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 原則設(shè)計。原則設(shè)計。 設(shè)計3）對于傳動精度要求高的降速齒輪傳動鏈可按輸出軸 可按輸出軸）對于傳動精度要求高的降速齒輪傳動鏈，可按 轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計若為增速傳動，則應(yīng)在開始幾設(shè)計。轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計。若為 增速傳動則應(yīng)在開始幾級就增

16、速。級就增速。第26章機電一體化 2.2.4齒輪傳動部件 3諧波齒輪傳動一、諧波齒輪傳動原理 利用行 星輪系傳動原理，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，迫使柔 性齒輪產(chǎn)生可控制的變形波（近似諧波），并 和剛輪作用引起齒間相對位移，傳遞運動和動傳遞運動和動 力。由 三個基本構(gòu)件組成：波發(fā)生器柔輪波發(fā)生器、柔輪波發(fā)生器柔輪、剛輪,第27章實質(zhì)是一種新剛輪新型減速器。型減速器諧波齒輪傳動原理第28章 機電一體化 設(shè)3g 和wH分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則33H z g i = = w g w H zr H當(dāng)柔輪固定 柔輪固定時，w r =0,則 柔輪固定“ +岡J輪與波形發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相同相同iHg zg w

17、 H = = w g z g zr 2）當(dāng)剛輪固定 岡U輪固定時，w g =0,貝U岡U輪固定 柔輪與波形發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反一相反wH zriHr = = w r zr z g第29章 機電一體化 2.2機械傳動部件的選擇與設(shè)計2.2.4齒輪傳動部件 4.齒輪傳動間隙（齒側(cè)間隙）的調(diào)整方法齒輪傳動間隙（齒側(cè)間隙） （1）圓柱齒輪傳動 ） 偏心套（軸）調(diào)整法：結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償軸向墊片調(diào)整法：同上 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其側(cè)隙能自動補償周向彈簧式：僅適用于讀數(shù)裝置而不適用于功率驅(qū)動裝置可調(diào)拉簧式第30章 機電一體化 4.齒輪傳動間隙的調(diào)整方法（2）斜齒輪傳動）墊片錯齒調(diào)整法

18、：墊片錯齒調(diào)整法 結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整費時，且齒側(cè)側(cè)隙不能自動補償 軸向壓簧錯齒調(diào)整法：軸向壓簧錯齒調(diào)整法結(jié)構(gòu)不緊湊，軸向尺寸大，但其側(cè)隙可以自動補償 原理都與錯齒調(diào)整法基本相同，原理都與錯齒調(diào)整法基本相同，也是用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小個寬齒輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小段距離。 段距離。第31章機電一體化 2.2機械傳動部件的選擇與設(shè)計2.2.5撓性傳動部件 適合于軸間距離大的軸之間傳遞回轉(zhuǎn)運動適合于軸間距離大的軸之間傳遞回轉(zhuǎn)運動軸間距離大的軸之間傳遞 同步帶傳動：鋼帶傳動： 繩輪傳動：第32章 機電一體化 2.2機械傳動部件的選擇與設(shè)計

19、2.2.6間歇傳動部件功能：功能:將原動機的連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為間歇運動基本要求： 基本要求：移位迅速、移位過程中運動無沖擊、停位準(zhǔn)確可靠。 棘輪傳動機構(gòu)：槽輪傳動機構(gòu)：蝸 形凸輪傳動機構(gòu)：第33章 機電一體化 2.3導(dǎo)向支撐部件的選擇與設(shè)計2.3.1導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求 導(dǎo)軌副的組成、功用：功用：支撐和導(dǎo)向 組成： 組成：承導(dǎo)件和運動件第34章機電一體化 2.4旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計運動件轉(zhuǎn)動時，軸線與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度方向精度：運動件轉(zhuǎn)動時，其軸線與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。置中精度：在任意截面上，運動件的中心與承導(dǎo)件中心之間產(chǎn)生偏移的程度。在

20、任意截面上，運動件的中心與承導(dǎo)件中心之間產(chǎn)生偏移的程度中心與承導(dǎo)件中心之間產(chǎn)生偏移的程度。溫度敏感性：溫度變化時，由于承導(dǎo)件和運動件尺寸的變化，引起支承中摩擦溫度敏感性：溫度變化時，由于承導(dǎo)件和運動件尺寸的變化，引起支承中摩擦尺寸的變化 阻力矩的增大或運動不靈活的現(xiàn)象。阻力矩的增大或運動不靈活的現(xiàn)象。P64結(jié)論第35章 機電一體化 2.5軸系部件的選擇與設(shè)計2.5.1軸系設(shè)計的基本要求軸系組成：安裝在軸上的齒輪、軸系組成：軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等安裝在軸上的齒輪 帶輪等傳動部件，主要作用：傳遞轉(zhuǎn)矩及傳遞精確的回轉(zhuǎn)運動主要作用：傳遞轉(zhuǎn)矩 傳遞精確的回轉(zhuǎn)運動第36章 機電一體化 2.6機電一體

21、化系統(tǒng)的機座或機架2.6.1機座或機架的作用及基本要求 作用：支撐作用 支撐作用；承受其他零部件的重量和工作載荷作用：1.支撐作用2.基準(zhǔn)作用 基準(zhǔn)作用：保證各零部件相對位置基準(zhǔn)作用第三章執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計機電一體化 本章要求 了解：機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的執(zhí)行元件、了解：機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的執(zhí)行元件、常用的控制用電動機的概念和種類掌握：步進電動機及其驅(qū)動、直流（DC）、交流（AC）掌握：步進電動機及其驅(qū)動、直 流（）、交流（）、交流伺服電動機及其驅(qū)動。伺服電動機及其驅(qū)動。應(yīng)用：針對具體系統(tǒng)選擇合適的電動機。應(yīng)用：針對具體系統(tǒng)選擇合適的電動機。體化系統(tǒng)的機械機電置聯(lián)接部位的能量轉(zhuǎn)的控制下

22、，將輸入的各機電一體化 3.1執(zhí)行元件 定義：執(zhí)行元件是處于定義：執(zhí)行元件是處于機電一一體化系統(tǒng)的機械 運行機構(gòu)與運行機構(gòu)與微電子控制 裝裝置聯(lián)接部位的 換元件，換元件，能在控制裝置 的控制下，種形式的能量轉(zhuǎn)換為機 種形式的能量轉(zhuǎn)換為機 械能。 械機電一體化 3.1.2機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求慣量小、動力大：快速響應(yīng)性好，承載能力強慣量小、動力大 體積小、重量輕：易于安裝及與機械系統(tǒng)聯(lián)接 體積小、重量輕 便于維修、安裝：最好不需要維修便于維修、安裝宜于微機控制 宜于微機控制：主流是電氣式，其他需增加接口名詞定義：名詞定義：比功率表征執(zhí)行元件動力大小的綜合性能指標(biāo)，包含了功率，加速表征

23、執(zhí)行元件動力大小的綜合性能指標(biāo)，包含了功率，比功率表征執(zhí)行元件動力大小的綜合性能指標(biāo)三個因素，其值為T性能與轉(zhuǎn)速三個因素，其值為2/J比功率密度一一執(zhí)行元件單位重量所能達到的比功率，其值為（T2/J）/G執(zhí)行元件單位重量所能達到的比功率，其值為比功率密度 執(zhí)行元件單位重量所能達到的比功率 功率密度一一執(zhí)行元件單位重量所能達到的輸出功率，其值為 P/G執(zhí)行元件單 位重量所能達到的輸出功率，其值為功率密度執(zhí)行元件單位重量所能達到的輸出功率機電一體化 3.2.3伺服電動機控制方式的基本形式機電一體化1.開環(huán)方式：沒有檢測反饋環(huán)節(jié) 開環(huán)方式：開環(huán)方式2.半閉環(huán)方式:有檢測反饋環(huán)節(jié)，通過傳感器檢測位于半

24、閉環(huán)方式：有檢測反饋環(huán)節(jié)，半閉環(huán)方式 目標(biāo)（執(zhí)行機構(gòu)）之前的某個中間部位目標(biāo)（執(zhí)行機構(gòu)）之前的某個中間部位（如伺服電動機）運動并進行反饋、如伺服電動機）運動并進行反饋、間接控制目標(biāo)運動 間接控制目標(biāo)運動 目標(biāo)3.閉環(huán)方式：有檢測反饋環(huán)節(jié)，通過傳感器檢 測閉環(huán)方式：有檢測反饋環(huán)節(jié)，執(zhí)行機構(gòu)）運動并進行反饋，目標(biāo)（執(zhí)行機構(gòu)）運動并進行反饋，直接控制目標(biāo)運動 直接控制目標(biāo)運動 閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制的區(qū)別與聯(lián)系 聯(lián)系：從控制原理上講是一樣的，聯(lián)系：從控制原理上講是一樣的，都是對系統(tǒng)輸出進行實時檢測和反饋，并根據(jù)偏差對系統(tǒng)實施控制。和反饋，并根據(jù)偏差對系統(tǒng)實施控制。區(qū)別：區(qū)別：傳感器檢測信號位置不同機電

25、一體化步進電動機的特點3.3步進電動機及其驅(qū)動步進電動機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频碾姎鈭?zhí)行元件，電機繞組每步進電動機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频碾姎鈭?zhí)行元件，電機繞組每 接受一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度（即步距角），低頻率運行時，明接受一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度（即步距角），低頻率運行時，明 顯可見電機軸是一步一步轉(zhuǎn)動的，故稱為步進電動機。 轉(zhuǎn)子角位移大小電脈沖數(shù)轉(zhuǎn)子角位移大小一一電脈沖數(shù)大小電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 電脈沖頻率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速電脈沖頻率轉(zhuǎn)速電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向繞組的通電順序 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一一繞組的通電順序 轉(zhuǎn)向繞組的便于微機數(shù)字控制 不易受干擾因 素的影響誤差不會長期積累 控制性能好機電一體化 二、

26、步進電動機的種類按勵磁相數(shù)分：有三相、四相、五相等步進電動機 按運轉(zhuǎn)方式分：有旋轉(zhuǎn)式步進電動機和直線式步進電動機按運轉(zhuǎn)方式分：有旋轉(zhuǎn)式步進電動機和直線式步進電動機旋轉(zhuǎn)式步進電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為三種：旋轉(zhuǎn)式步進電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為三種：可變磁阻(VRVariable Reluctanee )型 可變磁阻(VRVariable Reluctanee )型 永磁(PMPermanent Mag net)型(PMPerma nent Mag net) 型 混合 HBHybrid)型 HBHybrid)型反應(yīng)式（BY永磁式、永磁式混合式電機外機電一體化 步進電機型號表示：BF勵磁繞組相數(shù)或代號BYG混合

27、式步進電機永磁式、混合式）步進電機反應(yīng)式徑（電機外徑（mm）機電一體化 通電方式 從一相通電換接到另一相通電稱為一拍從一相通電換接到另一相通電稱為一拍 每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個步距角，每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個步距角，即一拍一步” 一拍一步”三相勵磁繞組依次單獨通電運行，換接三次完成一個通電 循環(huán)，稱 相勵磁繞組依次單獨通電運行，換接三次完成一個通電循環(huán)，三相單三拍通電方式 通電方式， 為三相單三拍通電方式，如A B C A 三相勵磁繞組每次有兩相同時通電運行，換接三次完成一個通電相勵磁繞組每次有兩相同時通電運行，換接三 循環(huán)，稱為三相雙三拍通電方式，三相雙三拍通電方式 循環(huán)，稱為三相雙三拍通電方式，女口

28、AB BC CA AB 三相勵磁繞組一次單相， 一次雙相交替通 電運行，換接六次完成一 相勵磁繞組一次單相，一次雙相交替通電運行， 換接六 交 替通電運行 個通電循環(huán)，稱為三相六拍通電方式，三相六拍通電方式 個通電循環(huán)，稱為三相六拍通電方式，如A AB B BC C CA A 一般情況下， 相步進電動機可采用N相單 相單N拍 相雙N拍一般情況下，N相步進電動機可采用 相單 拍， N相雙拍或N相相雙相2N拍三種通電方式工作。拍三種通電方式工作。1機電一體化 綜上所述，可以得出關(guān)于步進電動機的以下結(jié)論：結(jié)論 綜上所述，可以得出關(guān)于步進電動機的以下結(jié)論：1）定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)

29、過一個確）定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，定的角度，即步進電動機的步距角； 定的角度，即步進電動機的步距角；2）改變定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變；）改變定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變；3 ）定子繞組通電狀態(tài)的改變越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，）定子繞組通電狀態(tài)的改變越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高；即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高；4）步距角a與定子繞組的相數(shù)，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電方式有關(guān)，）步距角a與定子繞組的相數(shù)，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電方式有關(guān)，其計算公式為： 其計算公式為：a = 360 kNz式中，轉(zhuǎn)子齒數(shù)； 式中，z 轉(zhuǎn)子齒

30、數(shù)；N 定子繞組的相數(shù)；定子繞組的相數(shù)；定子繞組的相數(shù) k 通電方式系數(shù)，單拍（即N相N拍）時，k=1 ；通電方式系數(shù)， 通電方式系數(shù) 單拍（相拍；雙拍（雙拍（即N相2N拍）時，k=2機電一體化 5）當(dāng)通電脈沖的頻率為時，由于轉(zhuǎn)子每經(jīng)過kNZ個脈沖旋轉(zhuǎn)一周，）當(dāng)通電脈沖的頻率為由于轉(zhuǎn)子每經(jīng)過 個脈沖旋轉(zhuǎn)一周，個脈沖旋轉(zhuǎn)一周 故步進電動機每分鐘的轉(zhuǎn)速 60 f f a n= = kNz 6可見，反應(yīng)式步進電動機的轉(zhuǎn)速與拍數(shù) kN，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z,及脈沖的 可見，反應(yīng)式步進電動機的轉(zhuǎn)速與拍數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù) 頻率有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)一定，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率成正比，頻率有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)一定，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率成

31、正比，改變 脈沖的頻率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。脈沖的頻率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。a單位：角度 單位：矩角特性曲線近似正弦波0 e =0是理想的穩(wěn)定平衡位置 是理想的穩(wěn)定平衡位置。因為此時若有外力矩干擾使轉(zhuǎn)子偏離它的穩(wěn)定平衡位置，子偏離它的穩(wěn)定平衡位置，只 要偏離的角度在-n +n之間，一 之間，要偏離的角度在 之間 旦干擾消 失，旦干擾消失，電機的轉(zhuǎn)子在靜轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)矩的作用下，將自動恢復(fù)到0 e =0這一位置，從而消除失 這一位置， 調(diào)角。 調(diào)角。Tj = T jm ax sin 0 e Tj Tjmax 0 e矩-角特性曲線-0 e = 土為不穩(wěn)定平衡位置 雖然此時j也等于零，但 是如果有外力

32、矩為不穩(wěn)定平衡位置，雖然此時為不穩(wěn)定平衡位置雖然此時T也等于零，的干擾，使轉(zhuǎn)子偏離該位置，當(dāng)干擾消失時，轉(zhuǎn)子回不到原來的位置，的干擾，使轉(zhuǎn)子偏離該位置，當(dāng)干擾消失時，轉(zhuǎn)子回不到原來的位置，而是在靜轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定到0的位置上。而是在靜轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定到0 e=0或2 n的位置上。的位置上-nV0 e V n之間的區(qū)域稱為靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)在這一區(qū)域內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上 V之間的區(qū)域稱為靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)。在這一區(qū)域內(nèi)之間的區(qū)域稱為靜態(tài)穩(wěn)定區(qū) 在這一區(qū)域內(nèi)，的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與靜轉(zhuǎn)矩相平衡時，轉(zhuǎn)子能穩(wěn)定在某一位置；的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與靜轉(zhuǎn)矩相平衡時，轉(zhuǎn)子能穩(wěn)定在某一位置；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩消轉(zhuǎn)子又能回到初始穩(wěn)定平衡位置。失，轉(zhuǎn)

33、子又能回到初始穩(wěn)定平衡位置。五、步進電機的運行特性2、起動轉(zhuǎn)矩Tq :相鄰兩通電狀態(tài)時，矩角特性交點的靜轉(zhuǎn)矩，反映了 、起動轉(zhuǎn)矩T電機的承載能力 TL Tq后一個通電相的靜態(tài)穩(wěn)定 區(qū)為前一個通電相的動態(tài)穩(wěn)定區(qū)，后一個通電相的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)為前一個通電相的動態(tài)穩(wěn)定區(qū)，即改變通電動態(tài)穩(wěn)定區(qū) 狀態(tài)的瞬間，只要轉(zhuǎn)子在這個區(qū)域內(nèi)，就能趨向新的穩(wěn)定平衡位置。狀態(tài)的瞬間，只要轉(zhuǎn)子在這個區(qū)域內(nèi)，就能趨向新的穩(wěn)定平衡位置。動態(tài)原一個3、矩頻特性：步進電機運行時，輸出轉(zhuǎn)矩與輸入脈沖頻率的關(guān)系由圖看出：轉(zhuǎn)矩隨脈沖頻率的升高而降低由圖看出：動態(tài)轉(zhuǎn)矩隨脈沖頻率的升高而降低因：定子控制繞組有一定的電感量，回路有電氣時間常數(shù)，

34、電感電流變化有-過渡過程，達不到電流穩(wěn)態(tài)值。高速時，負(fù)載能力變差，這是其應(yīng)用受到限制的原因之一機電一體化（一）脈沖分配器 一脈沖分配器（也稱環(huán)形分配器）是一個數(shù)字邏輯單元， 脈沖分配器（也稱環(huán)形分配器）是一個數(shù)字邏輯單元，它接收一個單相的脈沖信號，的脈沖信號，根據(jù)運行指令把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系加到功率放大 器上，使步進電動機按選定的運行方式工作。器上，使步進電動機按選定的運行方式工作。 環(huán)形脈沖分配 使電動機繞組的通斷電順序按輸入脈沖的控制而 循環(huán) 使電動機繞組的通斷電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)環(huán)形脈沖分配 變化的過程。實現(xiàn)環(huán)行脈沖分配的方法有兩類（三種）：實現(xiàn)環(huán)行脈沖分配的方法有兩類（三

35、種）：方法有兩類1.軟環(huán)分（計算機軟件分配器 ）軟環(huán)分（2.硬環(huán)分（小規(guī)模集成電路搭建的硬件分配器，專用環(huán)行分配器）硬環(huán)分（小規(guī)模集成電路搭建的硬件分配器，專用環(huán)行分配器）（二）功率放大器 二 功率放大器是要進行脈沖功率的放大，功率放大器是要進行脈沖功率的放大，因為從脈沖分配器能夠輸出的電流脈沖功率的放大 很?。ê涟布墸?，而步進電動機工作時需要的電流較大（ 很?。ê涟布墸竭M電動機工 作時需要的電流較大（一般幾安到幾十），而步進電動機工作時需要的電流較大安），因此需要進行功率放大，以增大脈沖電流，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動。），因此需要進行功率放大，以增大脈沖電流，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動。因此需要進行功率放大

36、 功率放大電路的種類很多，它們對電機性能的影響也各不相同。功率放大電路的種類很多，它們對電機性能的影響也各不相同。脈沖放大器是每相繞組一套。脈沖放大器是每相繞組一套。常見的驅(qū)動電路有以下幾種：單電壓驅(qū)動 雙電壓驅(qū)動斬波恒流驅(qū)動調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動細(xì)分驅(qū)動來控制輸出轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)給定，通過接口機電一體化 四、直流伺服電動機的驅(qū)動機電一體化系統(tǒng)多采用永磁式直流伺服電動機作為執(zhí)行元件，機電一體化系統(tǒng)多采用永磁式直流伺服電動機作為執(zhí)行元件，通永磁式直流伺服電動機作為執(zhí)行元件過控制電樞電壓來控制輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩?？刂菩盘栍捎嬎銠C控制 控制電樞電壓來控制輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩 系統(tǒng)給定，通過接口和功放電路驅(qū)動直流伺服電動

37、機。和功放電路驅(qū)動直流伺服電動機。功放電路又稱功率放大器,目前主要有兩種： 功和晶體管脈寬調(diào)制放電路又稱功率放大器，目前主要有兩種：晶閘管功率放大器（和晶體管脈寬調(diào)制（PWM ）功率放大器。則直流伺服電動機相應(yīng)）功率放大器。的驅(qū)動方式也有兩種：晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動和晶體管脈寬調(diào)制 驅(qū)動方式也有兩種： 結(jié)構(gòu)簡單、（PWM ）直流調(diào)速驅(qū)動。后者與前者相比具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、）直流調(diào)速驅(qū)動。后者與前者相比具有結(jié)構(gòu)簡單功耗低、 效率高、工作可靠等優(yōu)點，近年來得到了非常廣泛的應(yīng)用。效率高、工作可靠等優(yōu)點，近年來得到了非常廣泛的應(yīng)用。機電一體化 晶體管脈寬調(diào)制（PWM ）直流調(diào)速驅(qū)動原理：利用大功率晶體管

38、脈寬調(diào)制（）直流調(diào)速驅(qū)動原理 利用大功率 晶體管的開關(guān)作用，晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，電壓，施加于直流電機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，使電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。改變電樞的平均電壓，使電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。圖3.30 PWM直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)原理第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇與接口設(shè)計機電一體化 本章要求 了解：微機控制系統(tǒng)；常用檢測傳感器的 性能特點、選用 及其微機接口。 掌握：單片機的結(jié)構(gòu)特點及其最小應(yīng)用系 統(tǒng)、數(shù)字顯示器及鍵盤 的接口電路、微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入輸出控制的可靠性設(shè)計。機電一體化 4.1

39、微機控制系統(tǒng) 4.1.2微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路確定系統(tǒng)整體控制方案 確定控制算法 選擇微型計算機 系統(tǒng) 1控制形式構(gòu)思 2執(zhí)行元件3特殊控制要求 4微機的作用、任務(wù)、功能微機的作用、任務(wù)、5估 算成本控制系統(tǒng)體設(shè)計1選擇件設(shè)計的控制的控制算法體的控制的控制 要求系統(tǒng)2行控制算法的3控制算法的2.單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)及其擴展機電一體化 最小應(yīng)用系統(tǒng)：單片機維持基本工作需要必須具有的最小系統(tǒng)組成。最小應(yīng)用系統(tǒng)：單片機維持基本工作需要必須具有的最小系統(tǒng)組成。通常是指用一片單片機，加上時鐘電路、復(fù)位電路、電源等組成的控制系統(tǒng)。指用一片單片機，加上時鐘電路、復(fù)位電路、電源等組成的控制系統(tǒng)。這種 系統(tǒng)往往

40、使用片內(nèi)帶有 ROM或EPROM的單片機。 或的單片 機。系統(tǒng)往往使用片內(nèi)帶有的單片機 擴展應(yīng)用系統(tǒng)：是指在最小應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，擴展應(yīng)用系統(tǒng)：是指在最小應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，因單片機本身硬件資源的限制而經(jīng)擴展后的單片機控制系統(tǒng)。件資源的限制而經(jīng)擴展后的單片機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)擴展包括 基本系統(tǒng)擴展：指對片外基本系統(tǒng)擴展：指對片外 EPROM，RAM的擴展，的擴展 人-機對話通道擴展：顯示器、鍵盤 機對話通道擴展： 機 對話通道擴展顯示器、操作者信息交換微機系統(tǒng)前向通道擴展對被控對象 進行數(shù)據(jù)采集或現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)視的信息前向通道擴展：對被控對象進行數(shù)據(jù)采集或現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)視的信息 通道稱為前向通道。通道稱為

41、前向通道。前向通道 輸入通道數(shù)目的擴展；信號轉(zhuǎn)換（）、隔離 輸入通道數(shù)目的擴展；信號轉(zhuǎn)換（ A/D ）、隔離）、隔離。 后向通道擴展 對控制對象輸出控制信息的通道稱為后向通道。 后向通道擴展：對控制對象輸出控制信息的通道稱為后向通道。對控制對象輸出控制信息的通道稱為后向通道輸出通道數(shù)目的擴展；信號轉(zhuǎn)換（）、隔離 輸出通道數(shù)目的擴展；信號轉(zhuǎn)換（ D/A ）、隔離。）、隔離。機電一體化 EPROM A/D 隔離RAM I/O 通道擴展單片機人機對話通 道擴展顯示器隔離D/A擴展原則： 擴展原則： 不需要完整性，不需要完整性，合理擴展鍵盤擴展系統(tǒng)綜合框圖機電一體化4.5數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路4.

42、5.1數(shù)字顯示器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、七段顯示塊的結(jié)構(gòu)和字形 圖4.32七段LED顯示塊 字形0 1 2 . g 00 11 00 11 01 10 f1 0 0 1 0 1 e 1 0 0 1 1 0 d 1 0 0 1 1 0 c 1 0 1 0 0 1 b 1 0 1 0 1 0 a 1 0 0 1 1 0段選碼（控制發(fā)光二極管的位字節(jié)數(shù)據(jù) 位字節(jié)數(shù)據(jù)） 段選碼（控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)）3FH C0H 共陰極（共陽極） 共陰極（共陽極）06H F9H 5BH A4H二、靜態(tài)顯示方式 圖4.33三位靜態(tài)顯示器接口定義：當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，定義：當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光

43、二極管恒定地導(dǎo)通或截止工作原理：共陰極或共陽極連接在一起接地或十；每位的段選線(a dp)工作原理：共陰極或共陽極連接在一起接地或十5V;每位的段選線 與一個8位并行口相連。每一位可獨立顯示，與一個 位并行口相連。每一位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符，由于每一位由一個由于每 一位由一個8段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符由于每一位由一個 位輸出口控制段選碼，故在同一時間里每一位顯示的字符可以各不相同?？刂贫芜x碼，故在同一時間里每一位顯示的字符可以各不相同。優(yōu)點： 優(yōu)點：各LED能穩(wěn)定地同時顯示各自字形 能穩(wěn)定地同時顯示各自字形缺點： 缺點：只適用

44、于位數(shù)很少的情況三、動態(tài)顯示方式 定義：一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描）定義：一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描）工作原理：將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個口控制，工作原理：將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O 口控制，而共陰極點或共陽極點分別由相應(yīng)的I/O 口線控制。八位口線控制。八位LED動態(tài)顯示電路只需極點或共陽極點分別由相應(yīng)的要兩個8其中一個控制段選碼另一個控制位選字 段選碼， 位選字。 要兩個 位I/O 口。其中一個控制段選碼，另 一個控制位選字。由于所有的段選碼皆由一個I/O控制，因此，在每個瞬間，八位 控制，因此，在每個瞬間，八位 LED只可能顯示相 的段選碼皆由一

45、個 同的字 符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制I/O 口輸出相應(yīng)字符 瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬 間，段選控制 段選碼，位選控制I/O 口在該顯示位送入選通電平共陰極送低電平、共陽口在該顯示位送入選通電平 （共陰極送低電平 共陰極送低電平、段選碼，位選控制 極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符如此輪流，以保證該位顯示相應(yīng)字符。極送高電平 以保證該位顯示相應(yīng)字符。 如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)顯示 字 符，并保持延時一段時間，以造成視覺暫留效果。字符，并保持延時一段時

46、間，以造成視覺暫留效果。不斷循環(huán)送出相應(yīng)的段選碼、位選碼，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。段選碼、位選碼，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。優(yōu)點：需要的口少，優(yōu)點：需要的I/O 口少，只需要一個送字形的口和一個送字位的口；口少 只需要一個送字形的口和一個送字位的口；利用了視覺殘留效應(yīng)，適用于位數(shù) 較多的情況利用了視覺殘留效應(yīng)，適用于位數(shù)較多的情況用I/O線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置30 ,.鍵負(fù)邏輯，正邏輯,機電一體化 4.5.2鍵盤接口 一、行列式鍵盤的構(gòu)成線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。又稱矩陣式鍵盤線組成行在行列的交點上。又稱矩陣式鍵盤2X2 4 4X4 16 5X6 -盤結(jié)構(gòu) 鍵值三

47、種表示方式：鍵值三種表示方式：三種表示方式負(fù)邏輯，正邏輯，依次排列鍵值4.5.3鍵盤、顯示器接口電路鍵盤、一、光電隔離電路設(shè)計 1、光電隔離電路、基本工作原理：當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時， 有光發(fā)出，基本工作原理：當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，有光發(fā)出，光敏三極管導(dǎo)通當(dāng)發(fā)光二極管不導(dǎo)通時，沒有光發(fā)出，當(dāng)發(fā)光二極管不導(dǎo)通時，沒有光發(fā)出，光敏三極管截止圖4.46光電隔離電路當(dāng)控制信號為高電平時，當(dāng)控制信號為高電平時，輸出信號幾乎等于加在三極管集電極上的電壓當(dāng)控制信號為低電平時， 當(dāng)控制信號為低電平時，輸出信號幾乎等于零作用：作用：隔離 電平轉(zhuǎn)換提高驅(qū)動能力常用檢測傳感器的性能特點、4.8常用檢測傳感器的性能特點、選

48、用及其微機接口 一、檢測傳感器概述 定義：將機電一體化系統(tǒng)中被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?定義：將機電一體化系統(tǒng)中被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。作用：是機電一體化系統(tǒng)的一個重要組成部分，將機電一體化系統(tǒng)自身 作用：是機電一體化系統(tǒng)的一個重要組成部分，將機電一體化系統(tǒng)自身的、作業(yè)對象的、作業(yè)環(huán)境的工作狀態(tài)參數(shù)進行檢測，并將檢測到的狀態(tài)參數(shù)從物理變化量變?yōu)殡娦盘?，提供給信息處理及控制系統(tǒng)，以有效的控制機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的動作。檢測系統(tǒng)組成原理如下圖：檢測系統(tǒng)組成原理如下圖：非電量電量信號處U0(I0 ,f)理電路顯示器數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行機構(gòu)傳感器機電一體化 5、傳感器

49、的微機接口 基本組成元件： 基本組成元件：1 ）輸入放大 器）2） 2）抗頻混濾波器 3）采樣保持電路 ）4）模擬多路開關(guān) ）5）A/D 轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器第7章章 機電一體化系統(tǒng)機電有機結(jié)合的分析與設(shè)計機電一體化 本章要求： 本章要求： 了解：機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計、了解:機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計、動態(tài)設(shè)計及 可靠性、安全性設(shè)計。 可靠性、安全性 設(shè)計。穩(wěn)態(tài)設(shè)計包括使機電一體化穩(wěn)態(tài)設(shè)計包括使系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)達到技術(shù)要求、系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)達到技術(shù)要求、執(zhí)行元件的參包括使系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)達到技術(shù)要求 數(shù)選擇、功率（或轉(zhuǎn)矩）的匹配及過載能力的驗算、數(shù)選擇、功率（或轉(zhuǎn)矩）的匹配及過載能力的驗算、各主要元部件的選擇與控制電路設(shè)計、信號的有效傳遞、各級增益的分配、的選擇與控制電路設(shè)計、信號的有效傳遞、各級增益的分配、各級 之間阻抗的匹配和抗干擾措施等，之間阻抗的匹配和抗干擾措施等，為后面動態(tài)設(shè)計中的校正補償裝置的引入留有余地。 置的引入留有余地。動態(tài)設(shè)計主要是設(shè)計校正補償裝置，使系統(tǒng)滿足動態(tài)技術(shù)指標(biāo)要動態(tài)設(shè)計主要是設(shè)計校正補償裝置，主要是設(shè)計校正補償裝置求;通常要進行計算機仿真， 或借助計算機進行輔助設(shè)計通常要進行計算機仿真，要進行計算機仿真作用：考慮了機電參數(shù)的有機結(jié)