機電一體化知識點

1、機電一體化的概念：

機電一體化又稱機械電子學，它是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算

機信息技術(shù)、自動控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機地加以綜合，實現(xiàn)整個機械系統(tǒng)最優(yōu)

化而建立起來的一門的科學技術(shù)。機電一體化包括機電一體化技術(shù)和機電一體化系統(tǒng)兩方面

的內(nèi)容。典型的機電一體化系統(tǒng)有數(shù)控機床、工業(yè)機器人、汽車等。

2、機和電的關(guān)系：

在機電一體化系統(tǒng)中，“機”指機械部分，包括結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器機構(gòu)等?！半姟?/p>

指電子部分，包括控制電路和電氣連線等。二者關(guān)系是，“機”是基礎(chǔ)，“電”是核心。機電

系統(tǒng)在電的控制下，協(xié)調(diào)各機械部件(傳感器、電機、結(jié)構(gòu)等)完成各種指令及功能。

3、機電一體化的范疇：凡是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與機械和電子技術(shù)相互結(jié)合而形

成的各種技術(shù)、產(chǎn)品以及系統(tǒng)都屬于機電一體化的范疇

4、機電一體化的發(fā)展趨勢：

1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展。

2）功能上，向小型化、輕型化、多功能化方向發(fā)展。

3）層次上，向系統(tǒng)化、復合集成化的方向發(fā)展。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用采用開放式和模式化的總線

結(jié)構(gòu)，并具有強大的通訊功能，如RS232、RS485、CAN等。

4）機電一體化單元向模塊化方向發(fā)展，利用標準模塊解決系統(tǒng)集成中的不匹配、不兼容問

題。

5）機電一體化產(chǎn)品向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視意義重大。

6、機電一體技術(shù)的主要特征

1）整體結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。在設(shè)計機電一體化系統(tǒng)時，綜合運用機械、電子、硬件、軟件等

各種知識和理論，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。

2）系統(tǒng)控制智能化。機電一體化系統(tǒng)具有自動控制、自動檢測、自動信息處理、自動

診斷、自動記錄、自動顯示等功能。

3）操作性能柔性化。通過軟件和程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)機構(gòu)的控制和協(xié)調(diào)。操作流程通過軟

件設(shè)定，靈活、方便。

7、機電一體化的目的功能：

任何一種機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)都是為滿足人們某種需要而開發(fā)生產(chǎn)的，都具有相應(yīng)的

目的功能。概括起來必須具有三大目的功能：1）變換(加工、處理)功能；2）傳遞(移動、

輸送)功能；3）存儲(保存、記錄)功能。

17、機電一體化系統(tǒng)開發(fā)工程路線主要分為以下幾個階段：可行性論證、初步設(shè)計、詳細

設(shè)計、實施和測試、運行和維護。

39、電平檢測電路概述

功能：實現(xiàn)對兩個輸入模擬量進行比較，并輸出邏輯電平，根據(jù)邏輯電平可

以指示兩輸入模擬量的大小關(guān)系。

組成：電壓比較器、二極管、邏輯器件等。

應(yīng)用：溫度、液位等上下限檢測等。

10、可變磁阻式自感型電感傳感器工作原理

1）可變磁阻式自感型電感傳感器由線圈、鐵芯、銜鐵、氣隙組成。

2）傳感器磁路的自感L由公式

確定。

式中：W為線圈的匝數(shù)、μ0為空氣導磁率。公式表明，自感L與氣隙σ的大小成反比，

與氣隙的導磁截面積S0成正比。

3）當固定S0不變而改變σ時，L與σ呈非線性關(guān)系。通過測量自感的變化，我們就可

以得到氣隙間距的變化，這就是該傳感器的工作原理。

56、信號的濾波電路概述

濾波器的主要參數(shù)有截止頻率、帶寬、品質(zhì)因數(shù)(Q值)和倍頻程選擇性等。

，其中K為通頻帶增益。用分貝表示就是-3dB。

1

寬決定了濾波器的頻率分辨力，帶寬越小，分辨力越高。

2

1

1

分的衰阻能力。濾波器的階數(shù)越高、衰減越快，選擇性越好。

現(xiàn)在使用最多的工業(yè)控制微機主要集中在PC總線工控機、STD總線工控機、單片機或單板

機組成的微機系統(tǒng)和可編程控制器等幾大類

10、單片機概念

（1）體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。

（4）應(yīng)用廣泛，既可用于過程控制、機電一體化產(chǎn)品等場合，又可用于測量儀器、醫(yī)療

儀器、家用電器、計算機網(wǎng)絡(luò)及通訊等領(lǐng)域。此外在航空、航天等軍工領(lǐng)域，單片機應(yīng)用也

十分廣泛。當今社會，單片機的應(yīng)用無所不在。

3）當開關(guān)閉合時，低電平0V送給單片機采樣。

29、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標：

1)轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換時間是A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間。轉(zhuǎn)換時間的

倒數(shù)即為轉(zhuǎn)換速率。

2)分辨率。A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率習慣上用輸出二進制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。12

位AD的分辨率為1/2^12。

3）A/D轉(zhuǎn)換精度。A/D轉(zhuǎn)換精度定義為一個實際A/D轉(zhuǎn)換器與一個理想A/D轉(zhuǎn)換

器在量化值上的差值，可用絕對誤差和相對誤差表示。

控制系統(tǒng)檢測的信號概括起來有三種：開關(guān)信號(如限位開關(guān)、時間繼電器等)、模擬信號(如

熱敏電阻、應(yīng)變片等)、頻率信號(如霍爾速度傳感器、超聲波無損探傷等)。

1、檢測系統(tǒng)的定義：

檢測系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)中的一個重要組成部分，用于檢測有關(guān)外界環(huán)境及自身

狀態(tài)的各種物理量(如力、溫度、距離、變形、位置、功率等)及其變化，并將這些信號轉(zhuǎn)換

成電信號，然后再通過相應(yīng)的變換、放大、調(diào)制與解調(diào)、濾波、運算等電路將所需要的信號

檢測出來，反饋給控制裝置并顯示。實現(xiàn)上述功能的傳感器及其信號處理電路就構(gòu)成了機電

一體化系統(tǒng)中的檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)由于使用的傳感器不同分為模擬式傳感器檢測系統(tǒng)和數(shù)

字式傳感器檢測系統(tǒng)。

2、模擬式傳感器檢測系統(tǒng)的組成，及各部分的作用

1）系統(tǒng)組成：模擬傳感器、基本轉(zhuǎn)換電路、量程切換電路、放大電路、調(diào)制解調(diào)電

路、濾波電路、運算電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計算中心、顯示執(zhí)行機構(gòu)、電源等。

2）各部分的作用：

模擬傳感器負責將被測的位移、溫度等非電物理量轉(zhuǎn)換成電阻、電容、電感等電參量

或直接轉(zhuǎn)換成電壓、電流等模擬信號。

基本轉(zhuǎn)換電路負責將電阻、電容、電感等電參量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等模擬信號。

量程切換電路：根據(jù)信號的不同測量范圍，切換量程，實現(xiàn)高精度測量。

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路負責將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供CPU處理

振蕩器實現(xiàn)信號的調(diào)制與解調(diào)。

3、數(shù)字式傳感器檢測系統(tǒng)的組成，及各部分的作用

1）系統(tǒng)組成：數(shù)字傳感器、放大電路、整形電路、分頻電路、辯向電路、計數(shù)電路、

寄存電路、計算機和顯示執(zhí)行機構(gòu)組成。

2）各部分的作用：

數(shù)字傳感器負責將檢測的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字式的脈沖信號，脈沖頻率表示物理量的大小。

放大電路和整形電路負責將不規(guī)則的脈沖信號調(diào)整成標準的數(shù)字脈沖信號，幅度和上

升下降沿適合后續(xù)測量。

分頻電路也叫細分電路，目的是提高計數(shù)精度。

辯向

電路識別信號是增大還是減小。計數(shù)器負責脈沖計數(shù)。計算機根據(jù)計數(shù)結(jié)果控制和顯示。

4、機電一體化對檢測系統(tǒng)在性能方面的要求：精度、靈敏度和分辨率高；線性、穩(wěn)定

性和重復性好；抗干擾能力強，靜、動態(tài)特性好。

此外，某些系統(tǒng)對傳感器及其檢測系統(tǒng)提出了一些特殊要求，如體積小、重量輕、價格

便宜、便于安裝與維修、耐環(huán)境性能好等。

5、傳感器的概念

傳感器是一種以一定精度將被測物理量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、易于測量

的某種電參數(shù)物理量的測量部件或裝置。被測物理量可以是力、溫度、位移、速度、位

置等。電參數(shù)物理量可以是電阻、電容、電感、電壓、電流等。一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換

元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

所謂靜態(tài)特性是指當被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸出與輸入的關(guān)系特性。衡量傳

感器靜態(tài)特性的重要指標有線性度、靈敏度、遲滯、重復性、分辨力、零漂、精度等。

8、傳感器的動態(tài)特性

2、計算機接口技術(shù)概括起來一般分為如下幾種：

系統(tǒng)間通信接口技術(shù)。一般包括CAN通信技術(shù)、RS232、RS485通信