【正文】 的信號檢測與處理電路以構成檢測系統(tǒng)，對檢測系統(tǒng)進行分析與調試，使之在機電一體化產品中實現(xiàn)預期的計測功能。，即理論分析和計算與實驗測試相結合的方法。：設計任務分析；系統(tǒng)方案選擇；系統(tǒng)構成框圖設計；環(huán)節(jié)設計與制造；總裝調試及實驗分析；系統(tǒng)運行及考核。：傳感器、基本檢測電路、放大器、解調器、濾波器、運放電路、A/D變換器、計算機。，分為模擬和數(shù)字運算電路2種。：傳感器、放大器、整形電路、辯向電路、細分電路、脈沖當量變換電路、計數(shù)器、寄存器、計算機。，并對檢測系統(tǒng)的非線性、零位誤差和增益誤差等進行補償和修正。，其作用是切換各路輸入信號。：CD4051八選一模擬開關主要由8路CMOS開關、譯碼電路和電平轉換電路3部分組成。／保持電路：由于采樣信號f*(t)在函數(shù)軸上仍是連續(xù)變化的模擬量，需用A/D轉換器將其轉換成數(shù)字量。A/D轉換過程需要一定時間，為防止產生誤差，要求在此期間內保持采樣信號不變。實現(xiàn)這一功能的電路稱采樣／保持電路。：1)中值濾波；2)算術平均濾波；3)滑動平均濾波。，由于傳感器、測量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產生很大影響，所以必須對它們進行補償，常用軟件方法進行補償。，概括起來有計算法和查表法2大類。，因而又稱為多項式插值法。采用這種方法進行非線性補償時，首先需根據傳感器的標定數(shù)據建立插值多項式，這是問題的關鍵。，由于傳感器、測量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產生很大影響，所以必須對它們進行補償，常用軟件方法進行補償。，儀器示數(shù)不為零。（隨動系統(tǒng)），是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確位置，速度或力輸出的自動控制系統(tǒng)。：比較元件、調節(jié)元件、執(zhí)行元件、被控對象、測量反饋元件。：穩(wěn)定性、精度和快速響應性。：1）電氣式；2）液壓式；3）氣動式。：1）慣性小，動力大；2）體積小、質量輕；3）便于計算機控制；4）成本低、可靠性好、便于安裝和維修?？梢园凑蛰斎氲拿}沖指令一步步地旋轉，即可將輸入的指令信號轉換成響應的角位移。：激磁式、反應式、混合式。，m相步進電動機可采用單相通電、雙相通電或單雙相輪流通電方式。分別稱為m相單m拍、m相雙m拍或m相2m拍通電方式。，齒距為360o/40=9o，若三相三拍，當轉子齒與A相定子齒對齊時，轉子齒與B相定子齒相差1/3齒距，即3o，與C相定子齒相差2/3齒距，即6o。：磁極的對數(shù)稱為“相”，相對的磁極為一相。：指步進電動機每拍轉過的角度。93.“拍”——步進電動機繞組的每一次通斷電操作。：每拍中只有一相繞組通電。：每拍中只有兩相繞組通電。：步進電動機通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)。：通過改變各相繞組的通電順序。：通過改變繞組的通斷電頻率，即輸入脈沖頻率，則可改變步進電動機的轉速。：①步距誤差；②最大靜轉矩；③啟動矩頻特性；④啟動慣頻特性；⑤運行矩頻特性；⑥步進運行和低頻振蕩；⑦最大相電壓和最大相電流。：當電樞繞組中通過直流電時，在定子磁場的作用下就會產生帶動負載旋轉的電磁轉矩，驅動轉子旋轉。：永磁式、他勵式。：通過控制電樞繞組中電流的方向和大小。：①電樞電壓控制；② 勵磁磁場控制。，其轉子轉速、電磁力矩和電樞電壓3者之間的關系。：①功放電路、②直流伺服電動機內部的摩擦對調速特性的影響、③負載變化對調節(jié)特性的影響。：額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、額定轉矩、最大轉矩、機電時間常數(shù)τj和電磁時間常數(shù)τd、熱時間常數(shù)、阻尼系數(shù)。：①必須輸入一定頻率的脈沖信號；②將輸入脈沖信號按照一定的順序分配到各相繞組；③分配到各相繞組的脈沖信號必須具有一定驅動功率。（驅動電路）有：①單壓驅動電路；② 高低壓驅動電路；③單壓斬波限流驅動電路；④ 細分驅動。，通過接口和功放電路驅動直流伺服電動機。（PWM）。①電壓脈寬變換器：其作用是根據控制指令對脈沖寬度進行調制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率管的導通時間，實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。②開關功率放大器：其作用是對電壓脈寬變換器輸出的信號US進行放大，輸出具有足夠功率的信號UP，以驅動直流伺服電動機。：①切換頻率的選擇；②大功率晶體管的選擇。：當伺服系統(tǒng)負載不大，精度要求不高時，采用開環(huán)控制，當負載較大或精度要求較高時，采用閉環(huán)或半閉環(huán)。：開環(huán)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性很容易滿足，設計時應主要考慮滿足精度要求，并通過合理的結構參數(shù)的設計，使系統(tǒng)具有良好的快速響應性。：①都要對系統(tǒng)輸出進行實時檢測和反饋，即都有反饋環(huán)節(jié)；②都是根據偏差對系統(tǒng)實施控制。區(qū)別：傳感器位置不同。：先考慮穩(wěn)定性要求，再滿足快速響應性及精度要求。：執(zhí)行元件參數(shù)及規(guī)格的確定；系統(tǒng)結構的具體設計；系統(tǒng)慣量、剛度等參數(shù)的計算。問：直流測速發(fā)電機和光電編碼器做轉速測量時各有何特點？ 答：（1）直流測速發(fā)電機由永久磁鐵與感應線圈組成，用電樞獲取速度信號。它具有靈敏度高、結構簡單等特點，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁式直流電動機組成低速脈寬調速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機的輸出信號是與輸入軸的轉速成正比的直流電壓信號，信號幅度大，信號調理電路簡單。由于輸出電壓信號有波紋，一般需要配置濾波電路。（2）光電編碼器（增量式）主要由旋轉孔盤和光電器件組成，具有體積小、使用方便、測量精度高等特點，常與直流電機配合使用構成脈寬調速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉角成比例的增量脈沖信號，可通過脈沖計數(shù)獲得角位置信號，也可定時取樣脈沖數(shù)的增量實現(xiàn)角 速度測量。因此，可同時測量轉角和轉速。TTL與COMS電平比較：：“1”邏輯電平電壓接近于電源電壓，“0”邏輯電平接近于0V。噪聲容限很大。：輸出高電平，輸出低電平=，輸入低電平：TTL和COMS高低電平不同（TTL 5V，CMOS ），所以互相連接時需要電平的轉換：用2個電阻對電平分壓。p 功耗：TTL門電路的空載功耗與CMOS門的靜態(tài)功耗相比，是較大的，約為數(shù)十毫瓦（mw）而后者僅約為幾十納（109）瓦；在輸出電位發(fā)生跳變時（由低到高或由高到低），TTL和CMOS門電路都會產生數(shù)值較大的尖峰電流，引起較大的動態(tài)功耗。p 速度：通常TTL門的速度高于CMOS門電路。傳感器的選擇：（1）靈敏度：高靈敏度意味著被測量稍有微小變化時，傳感器就有較大輸出，外界干擾信號容易混入，并被放大裝置放大。另外高靈敏度意味著測量范圍縮小。（2）響應特性：實際傳感器的響應總有一定延遲，但延遲時間愈短愈好。（3）線性范圍：線性范圍越大，工作量程越大。傳感器工作在線性區(qū)域內，是保證測量精確度的前提。例如：機械式傳感器中的測力彈性元件，材料的彈性極限是測力量程的基本因素。考慮被測量的變化范圍，例如變間隙型電容、電感傳感器。（4）可靠性：使用過程中注意傳感器規(guī)定的使用條件，減少使用條件的不良影響。例如：電阻應變式傳感器，濕度影響絕緣性；溫度會產生零漂。（5）精確度：要考慮經濟性。非精確度越高越好。先了解測試目的是定性分析還是定量分析。例如：研究超精密度切削機床運動部件的定位精度，主軸回轉誤差，振動及熱變形。（6）測量方式：接觸或非接觸，在線和非在線測量。第五篇：機電一體化答案，動力功能，信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。、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)五個子系統(tǒng)組成。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價值。3機電一體化共性關鍵技術有：檢測傳感技術、信息技術、自動控制技術、伺服驅動技術、精密機械技術、系統(tǒng)總體技術。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設計、適應性設計、變異性設5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。具有：軸向剛度高；運動平穩(wěn)；傳動精度高；不易磨損；使用壽命高等優(yōu)點。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內循環(huán)和外循環(huán)兩種。6滾珠絲杠副的精度分為10共七個等級。最高級為1級，最低級為10級。7齒輪傳動有兩軸平行、兩軸相交、兩軸交叉3種形式。傳動比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉角誤差最小原則、等效轉動慣量最小原則。8同步帶由包布層、帶齒、帶背和加強筋組成。9常用的間歇機構有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。這些傳動機構可將原動機構的連續(xù)運動轉換為間歇運動。10常見的導軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。11交流伺服電動機的調速方法有：變極調速、變轉差率調速、變頻調速。12錐環(huán)無鏈聯(lián)軸器利用錐環(huán)對之間的摩擦實現(xiàn)軸與轂之間的無間隙聯(lián)接傳遞轉矩，且可任意調節(jié)兩聯(lián)接件之間的角度位置。通過選擇所用錐環(huán)的對數(shù)，可傳遞不同大小的轉矩。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動機的比功率最高，直流伺服電動機次之，步進電動機最低。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進行電平轉換、提高驅動能力2．在機電一體化系統(tǒng)中應用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測機電一體化系統(tǒng)內部狀態(tài)的內部信息轉換器（2）檢測作業(yè)對象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。按輸出信號的性質分為：（1）開關型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調整法（2）軸向墊片調整法（3）雙片薄齒輪錯齒調整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調整（2）軸向壓簧錯齒調整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預緊調整式（2）雙螺母齒差預緊調整式（3）雙螺母墊片調整預緊式（4）彈簧式自動調整預緊式（5）單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式5．對傳感器的應用中，通常采取哪些技術措施來改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術（2）差分技術（3）穩(wěn)定性處理（4）？答：（1）微機控制系統(tǒng)整體控制方案的確定（2）控制算法的確定（3）微機計算機的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結構簡單、傳動比大、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點。（優(yōu)）點是什么？答：傳動比準確、傳動效率高、能吸震、噪聲低、傳動平穩(wěn)、能高速傳動、維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點。？答：（1）同步帶的承載繩疲勞拉斷（2）同步帶的打滑和跳齒（3）同步帶齒的磨損。（產品）對執(zhí)行元件的基本要求有哪些？答：（1）慣量小，動力大（2）體積小，重量輕（3）便于維修，安裝（4）易于微機控制。？答：（1）性能密度大（2）快速性好（3）位置控制精度高，調速范圍高，低速運行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動噪聲?。?）適應起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長。，同步帶傳動具有特點是什么？ 1)傳動比準確，傳動效率高。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動；3)不需潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴格，安裝精度要求高。5)制造工藝復雜，成本高。，其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動（2）槽輪傳動（3）蝸形凸輪傳動；基本要求：位移迅速，位移過程中運動無沖擊，停位準確可靠14導軌副應滿足的基本要求？答：導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結構工藝性好等。15．導軌副的組合形式包括哪幾種？答：（1）雙三角形（2）矩形和矩形組合（3）三角形和矩形組合（4）三角形和平面組合（5）？答：（1）采用鑲裝導軌（2）提高導軌精度與改善表面粗糙度（3），各級傳動比的最佳分配原則都有哪些？答：（1）重量最輕原則（2）輸出軸轉角誤差最小原則（3）?答：根據能量不同分為：（1）電動式 ：可使商用電源信號與動力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應注意電壓之大??；（2）液動式 ：要求操作人員技術熟練，液壓源壓力為（20~80）*10^5（3）氣動式 ：空氣壓力源的壓力為（5~7）*10^5Pa，？答：（1）提高系統(tǒng)的設計和制造質量（2）冗余技術（3）診斷技術