【正文】 8255 8155AD0.....AD7＋5 VCE CS CE10/MCE CS XFER8253 0832A0A1 18 為了防止強電干擾以及其他干擾信號通過 I/O口控制電路進入計算機，影響其工作，通常的辦法是首先采用濾波吸收，抑制干擾信號的產生，然后采用光電隔 離的辦法，使微機與強電部件不共地，阻斷干擾信號的傳導。 晶閘管輸出型光電耦合電路圖 這種電路的輸出部分為光控晶閘管，光控晶閘管由單向和雙向兩種形式，這種光電耦合器常用在大功率的隔離驅動場合，本系統功率較大，故采用此種光電耦合電路。 （ 2）信息轉換電路： 微機應用系統中的微機發(fā)出的控制信號一般要經過功率放大后，才能驅動各類執(zhí)行元件。本系統設計采用的是晶體管調制（ PWM）驅動直流伺服電機半閉環(huán)控制系統。微機應用系統 I/O 控制回路中，還常用到 D/A、 A/D 轉換。本系統所采用的直流伺服電機控制回路中，就增加了 D/A 轉換環(huán)節(jié)。輸出控制時，微機每次都將運算后得到的以數字形式的控制參數輸入到數 /模轉換電路中進行轉換，轉換后的模擬電壓信號仍為弱電信號，還需要經過功率放大電路放大，然后控制電動機運行 。機械系統中的位置反饋信號可以是數字量信號，也可以是模擬量信號，視被測傳感元件不同而異。若位置反饋量是模擬量，則在位置反饋回路中應設置模 /數轉換裝置。在位置信號進入微機前，完成模 /數轉換工作。 直流伺服電機的控制回路 驅動電路的設計 日本法拉克（ FANUC）公司生產的直流伺服電機，其中 H 系列屬于大慣量系列，是大慣量控制 用電動機，它有較大的功率輸出，本系統中采用的是型號為 60H 的直流伺服電機 19 采用 晶閘管 脈寬 調制 驅動 （ PWM） 。 晶閘管 脈寬調制（ PWM）直流調速 驅動 原理：利用大功率晶體管的開關作用，將直流電源電壓 U （ cU ）轉換成一定頻率的方波電壓 aU ，施加于直流電動機電樞，通過對方波脈沖寬度的控制（ isUU? ），改變電樞平均電壓，從而 使電動機的轉速得到調節(jié)。 PWM 直流調速驅動原理 圖 PWM 系統的 主回 路電氣原理 圖 繪制控制系統原理框圖 20 控制系統原理框圖 五、傳感器的選擇與設計說明 通常 選擇 傳感器的步驟： （ 1）借助于傳感器分類表按照被測量的性質從經典應用中可以初步確定幾種可供選擇的傳感器類別； （ 2） 借助于幾種常用傳感器比較表，按被測量的檢測范圍，精度要求，環(huán)境要求等確定傳感器的結構形式和傳感器最后的類別； （ 3） 借助于傳感器的產品目錄選擇樣本最后查出傳感器的規(guī)格型 號。 選擇傳感器 本 數控銑床工作臺三維運動伺服進給系統 采用的是直流伺服電機驅動的半閉環(huán)控制系統，需連接傳感器，半閉環(huán)系統中通過傳感器檢測位于目標之前的中間環(huán)節(jié)部位的運動并進行反饋，我們這里需要檢測的是速度和位置，故需要選擇速度傳感器和位置檢測傳感器。 檢測的是模擬信號，在傳給微機控制系統之前還需要進行 A/D 轉換， 計算機 只能識別數字量的信號，所以還需要設計一個進行模數轉換的電路。 速度傳感器 分類 表 類型 精度 線性度 分辨力或靈敏度 特點 磁電感應式 5%～ 10% %～ % 靈敏度高，性能穩(wěn)定，使用方便，但是頻率下限受限制，體積較大，重量較重 電容式 177。 1 個脈沖 非接觸測量，結 21 構簡單，可靠性高，靈敏度、分辨力高 ，可測量轉速。需要采取屏蔽措施 測速發(fā)電機 %～ 1% ～ 5() 線性度好，靈敏度高，輸出信號大，性能穩(wěn)定 轉子陀螺 ＜177。 2%(176。 )/s %（滿度值） （ ～ 2） (176。 )/s 它是一種慣性傳感器，安裝簡單，使用方便，但較重，成本高，壽命短 從這幾個類別中，我們選擇速度傳感器類別為測速發(fā)電機。 它是一種能把機械轉速轉變?yōu)?電信號的傳感器。它與一般的發(fā)電機相比有如下兩個特點： (1) 輸出電壓與轉速嚴格地成線性關系； (2) 輸出電勢與轉速比的斜率大。 查取相關資料我們選擇型號為： ROTEX—BS70 電機 。 位置檢測傳感器 分類 表 類型 測量范圍 /mm 線性度 /% 分辨力 /μ m 優(yōu)點 缺點 電阻應變式 0～ 50 ～ 1 精度較高 動態(tài)范圍窄 電渦流式 1～ 5 1～ 3 ～ 5 結構簡單并能防水和油污 靈敏度隨檢測對象的材料而變 感應同步式 200～ 4 104 精度 在機床加工和自動控制中應用 較廣、動態(tài)范圍寬、精度高 安裝不便 光柵式 30～ 3000 精度可達～ 3μm/m ～ 10 從這幾個類別中，我們選擇位置傳感器類別為 光柵 式。 光柵測量裝置 是數控 機床和數顯系統常用的檢測元件。它具有精度高，響應速度較快等優(yōu)點 ， 光柵測量是一種非接觸式測量。 查取相關資料我們選擇型號為： CSY2021B 型傳感器 。傳感器包括：（基本型 2021 型含 24 種傳感器，序號 。增強型 CSY2021B 型含 28 種傳感器，序號 ） 。 22 光柵 位置 傳感器 傳感器與 微機 的 接口 電路 傳感器與微機接口連接 （見上頁圖） 六 、 課程設計總結與心得體會 設計的過程中必須嚴肅認真，刻苦 專研 ，一絲不茍，精益求精，才能在設計思想，方法和技能各方面獲得較好的鍛煉與提高。 機電一體化 課程設計是在老師的指導下獨立完成的。 我們 必須發(fā)揮設計的主動性，主動思考問題分析問題和解決問題。 設計中要正確處理參考已有資料和創(chuàng)新的關系。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復的工作，加快設計進程，同時也是提高設計質量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結構方案，合理選用已有的經驗設計數據，也是 設計工作能力的重要方面。 在 老 師的指導下訂好 設計進程計劃，注意掌握進度，按預定計劃保證質量完成設計 23 任務。 課程 設計應邊計算，邊繪圖，邊修改，設計計算與結構設計繪圖交替進行，這與按計劃完成設計任務并不矛盾，應從第一次設計開始就注意逐步掌握正確的設計方法。 整個設計過程中要注意隨時整理計算結果，并在設計草稿本上記下重要的論據，結果，參考資料的來源以及需要進一步探討的問題，使設計的各方面都做到有理有據。這對設計正常進行，階段自我檢查和編寫計算說明書都是必要的。 作為整個學習體系的有機組成部分，課程設計雖然安 排 理論課后 進行，但并不具有絕對獨立的意義。它的一個重要功能，在于運用學習成果，檢驗學習成果。運用學習成果，把課堂上學到的系統化的理論知識，嘗試性地應用于實際設計工作，并從理論的高度對設計工作的現代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內容與方法提供實踐依據。 對我們 機械 設計制造及其自動化 專業(yè)的本科生來說，實際能力的培養(yǎng)至關重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向實踐。這 也是一次預演和準備畢業(yè)設計工作。 通過課程設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準備，從而縮短從校園走向社會的心理轉型期。課程設計促進了 人才 培養(yǎng)計劃的完善和課程設置的調整。課程設計達到了專業(yè)學習的預期目的。在課程設計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對 機電一體化 設計流程的了解，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結合實際存在的問題在專業(yè)領域內進行更深入的學習。 由于時間緊迫，所以這次的 課程 設計存在許多缺點 ，比如結構 復雜 ，重量也很大 ，負載分析也較大 。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次 機電一體化的課程設計 ，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的機器。 七 、 參考資料 [1] 張建民等 .機電一體化系統設計 .3[M].北京：高等教育出版社， 2021. [2] 濮良貴 ,紀明剛等 .機械設計 .8版 [M].北京：高等教育出版社， 2021. [3] 吳宗澤 ,羅圣國 .機械設計課程設計手冊 .3版 [M].北京：高等教育出版社， 2021. [4] 王茁 ,李穎卓 ,張波 .機電一體化系統設計 .北京 ：化學工業(yè)出版社， 2021. [5] 尚濤等 .機電控制系統設計 .北京：化學工業(yè)出版社， 2021. [6] 袁中凡等 .機電一體化技術 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [7] 現代實用機床設計手冊編委會編 .機床設計手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021。 [8] 尹志強等 .機電一體化系統設計課程設計指導書 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021。