关于机电一体化系统的接口技术探讨

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机械系统与微电子系统的性质是两个不同的系统，因此系统间联系需要通过机电接口通过调整、匹配、缓冲，因此接 口起着举足轻重的作用：①功率作用：功率放大与行电平转换。-般的微机是 I/O芯片而且是 rITrL电平，控制设备不-定，所以必须实行电平转换：还有当大负载时还需要实行功率放大；②隔离作用。使用光电耦合器、脉冲变压器、继电器等，应在微机系统与控制设备的电器上加入隔离；预防干扰信号的串入；(A/D或 D/A转换的作用。若检测被控对象和控制信号为模拟量的情况下，应在微机系统与被控对象之间设置 A/D和 D/A转换电路，保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间能够匹配，如图 1。

2.2 输入接口的模拟信号被控对象运行状态的信号，它是变送器或传感器输出信号，通常这些输出信号是电流信号或模拟电压，它包括转速检测用的测速发电机以及温度检测用的热偶电阻、温敏电阻，位置46 广东科技2013 2第3-4期圈 1微机A/D与 D/A转换电路检测用的差动变压器等。计算机只能接受数字信号，要获取信息的目的，就要对被控对象实行控制，获得反映系统运行的状态信号，并将模拟电信号转换为数字信号-模拟信号输入接口。

2.3输出接口的模拟信号控制生产过程执行器的信号，主要是电流信号或模拟电压，-般包括电动机调速器、电动机变频调速、滑差电动机调速器等。计算机通过输出数字信号，再运算产生控制信号，实现控制生产过程的目的。模拟信号输出接口是应用数字信号转换成模拟电信号的接口。形成计算机输出数字信号转换为电流信号或模拟电压，驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。输出接口包括功率放大器、多路模拟开关、数字模拟信号转换器和控制接口几部分构成。

2.4 开关信号接口控制系统需要处理最基本的输入，输出信号，即数字量 (开关量)信号主要包括：开关的闭与断；指示灯的亮与灭；电动机的启动与停止；继电器或接触器的吸合与释放；阀门的打开与关闭等。彼此之间的共同特点是二进制逻辑1”和0”出现的。

数码的每-位都代表生产过程的-个状态，这些状态是作为控制依据。

2.4.1输入接 口 ，开关信号输入接 口的任务，是把来自设置开关信号，通过传送给计算机，包括逻辑电平信号、开关信号和-些设置开关信号。它是电平各异的数字信号，开关信号输入通道又称数字输入通道 (DI)-关信号只有两种情况逻辑状 ON和OFF”和数字信号1”和0”，这些电平与计算机的数字电平不相同，计算机连接的接口需考虑逻辑电平的变换和过程噪声隔离的设计情况，由转换电路、电平隔离、输入缓冲器与和地址译码电路等组成。

2.4.2 输 出接 口输出通道接口的作用：是把计算机通过逻辑运算处理后，形成开关信号传递，传送给开关执行器(如报警指示器与继电器)的过程。也是逻辑数字的输出通道接口，又称为数字输出通道接口 (D0) DO接1：3设计应考虑的是外部与内部公共地隔离，及驱动开关执行器的功率。包括由驱动器、输出锁存器和输出口地址译码电路等组成。

3 人机接口技术是操作者与机电系统 (主要是控制微机)之间通过人机接口，交换信息的接口。依照信息的传递方向，形成为两大类接口输入与输出。机电系统经过输出接 口为操作者显示系统的运行参数、数据结果及各种状态等信息；操作者根据信息反馈，通过输入接 口向机电系统输入各种控制指令，干预和纠正系统的运行状态，实现系统功能的要求，如图 2。

图2 机电-体化系统的基本组成3.1输入接口技术输入接口可以分为：①拨盘输入接口。拨盘是常见的-种输入设备，假如输入少量的参数，或控制 目标、修正系数等，拨盘运用较为方便，它具有保持性。拨盘有很多种类，最方便使用的是人机接 口输入信息的有 BCD码输出的 BCD码拨盘、十进制输入。BCD码拨盘直接与控制微机的扩展曰或并行口相连，用 BCD码形式输入信息。②键盘输入接 口。向计算机提供被按键的-组按键集合代码是键盘。-般键盘有.a.非编码键盘，仅仅提供按键的通或断 0”或1”电位)简单地程序，按键的识别和扫描，是靠设计的键盘程序来实现。b.编码键盘，能自动提供被按键的编码(如 ASCII码或二进制码)；前者便于设计，电路简单；后者♂构复杂，成本高，但使用方便。

3.2输出接口技术典型的输出设备是发光二极管显示器 (LED)，LED显示器具有可靠性高、寿命长、结构简单、体积孝价格便宜的特点，广泛被使用。主要常用的有 LED显示器里点阵式 LED显示器和7段发光二极管。点阵式 LED显示器用来显示表格、字母及复杂符号等，显示大屏幕及智能化仪器。7段 LED显示器原理是经过同名管脚上所加电平高低，控制发光二极管是否点亮，显示和形成不同字形方法∮口技术使系统中信息传递和能量转换更加流畅，把各部分有机地联系-起，形成完整的信息系统。

接口技术随着机电-体化技术的发展而变得至关重要；从某种意义而言，接 口技术设计是极其重要的功能，接口的好与坏直接涉及到机电-体化系统的控制性能，影响系统运行的稳定性和可靠性，因此，接 口技术是机电-体化系统的关键环节。

4 结束语接口技术是机电-体化系统中的重要部分，它涉及系统中信息和能量的传递和转换是否顺畅，产品的性能在很大程度上撒于接口的性能，也是各要素和各子系统之间的接口性能是综合系统性能优劣的决定性因素。应用机电接口技术是解决把机电及相关领域技术有机地融为-体，实现设计最优的机电-体化产品。