问答集：机电一体.doc

一基本知识1， 机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术。2， 机电一体化的共性相关技术可以简单归纳为六个方面：检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、精密机械技术、伺服传动技术、系统总体技术。3， 能检测各种物理量，将测得的各种参量转换为电信号，并输送到信息处理部分的功能器件统称为检测传感元器件或装置。4， 机电一体化发展特点是什么，具体说明5， 压力传感器主要有多种类型，比如压阻式、压电式、应变式等6， 信息处理技术包括信息的输入输出、交换、运算、存储和输出等技术。7， 在机电一体化技术中，自动控制技术主要是解决如何提高产品的精度、提高加工效率、提高设备的有效利用率等几个主要方面的问题。8， 伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置。9， 如果将机电一体化的发展重点归纳为三个方面，这三个方面应该是：性能方面、功能方面、层次方面。10， 位移传感器有两种形式：直线位移传感器和角位移传感器。11， 电感式传感器把位移量的变换转化为线圈电感的变化，差动变压器传感器把位移量的变换转化为两个线圈之间的互感变化。12， 感应同步器可直接用于测量位移，有两种工作方式：相位工作方式和幅值工作方式。请注意两种工作方式情况下两个绕组的输入信号有什么不同。13， 感应同步器滑尺的正弦绕组和余弦绕组之间相互错开1/4（90o）节距。14， 编码器一般分为增量型和绝对性两种，两种编码器各有特点（需要了解）。编码器一般用于对角位移的测量，也可以测量经过转换的直线位移的测量。15， 增量型编码器的A、B两相脉冲量只反映码盘转动的位移，而不能反映其绝对位置。16， 绝对型编码器在码盘周边的每一位置上可由表示该位置的位移编码。17， 绝对性编码器常见的编码方式有：8421码、雷格码。18， 光栅位移传感器是基于莫尔条纹法检测原理进行位移检测的。19， 在光栅位移传感器中，当光栅移动一个栅距W时，莫尔条纹移动一个条纹间隔B。20， 测速发电机是一种将机械转速转变为电信号的传感器。21， 测速发电机分交流测速发电机和直流测速发电机两大类。22， 步进电机在机电一体化中主要实现以下功能：将脉冲数变换为转轴的角位移。23， 步进电机的特点是定位精度高，且没有累计误差，但转换速度不快，约在毫秒级。24， 步进电机按转矩产生的原理不同可以分为反应式步进电机（转子无励磁绕组）和励磁式步进电机。25， 步进电机工作过程中。电流切换一次转子移动的角度称为空间单位步距角，简称步距角。26， 步进电机齿距角z和步距角b之间的关系为：和步距角b=z/m，其中m为步进电机定子相数。27， 环形分配器主要作用是使电动机各项绕组按一定顺序导通和切断，并根据输入指令使步进电机正传或反转，可用于对于步进电机进行控制。环形分配器不对控制信号进行功率放大。28， PMM8713、CH250的是集成环形分配器芯片。29， 直线电机电枢产生的感应电动势为Ea=Cen，其中Ea为，Ce为，为，n为，为。直流电机的输出转矩与转子线圈中的电流成正比。30， 直线电机的电压平衡方程为U=Ea+IaRa，其中为U，Ea为，Ia为，Ra为。31， 根据可知，直流电机调速可通过调整电源电压U和在转子绕组中串电阻的方法实现。根据此关系，可以画出直流电机的静态特性曲线n-Ia曲线。32， 通常，可控硅整流电路按整流方式可分为单相半波整流（1个晶闸管）、单相桥式整流（4个晶闸管）、三相半波整流和三相桥式整流四种。33， 通常，可控硅整流电路的负载按其性质可分为电阻性、电感性、电容性和综合性四种。34， 从晶闸管开始承受正电压起到导通开始的角度称为晶闸管的控制角，晶闸管导通的角度称为导通角。35， 桥式整流电路中，由于负载在两个半波中都有电流通过，属于全波整流。36， 电机的调速方式主要有机械有级调速（比如减速器）、机械-电气调速有级和电气无级调速三种。37， 对直流电机的驱动电压的控制，可以通过调节晶闸管的触发控制角来实现。38， 直流电机的调速方式中，典型的方法是通过调整定子回路电压实现。交流电机的调速可以通过多种方式实现，如改变定子回路电压、改变定子回路电压频率、改变定子回路的极对数，但主要还是通过改变定子回路电压频率实现的39， 根据控制变量不同，通常直流电机可工作在电压方式、电流方式、速度方式和位置方式。40， 鼠笼式异步电机的速度调整方法可以分为两类：改变定子同步转速n1；改变转差。41， 鼠笼式电机的同步转速调整方法：改变极对数p；改变电源频率f1。在额定工作状态下，异步电机的转差0s1。42， 鼠笼式电机改变转差调速的方法：定子调压调速；弱磁调速。43， 直流电机的电压调速、异步电机的定子调压法调速均可以通过晶闸管实现，但二者的控制方法和电路有较大差别。44， 晶闸管交-直-交变频器有整流器、中间滤波器、逆变器三部分组成。45， PWM主要依据的是面积等效原理。经过调制后的PWM可用于控制各种直流、交流、相对低频的信号。46， PWM型变频控制器的控制方式分为变幅脉宽调制和恒幅脉宽调制。PWM的脉宽调制方法分单极性调制和双极性调制。47， PWM恒幅脉宽调制法，可通过调节逆变器输出电压的脉冲宽度和输出电压的频率，同时实现调压和调频。48， A/D转换器用于将传感器送来的信号转换为计算机能接受的信号，即从电压信号到数字信号。A/D转换器常利用的工作原理有逐次逼近原理、双积分原理，A/D转换器芯片的例子有ADC0808、ADC0809、AD574系列。A/D转换器的位数越多，转换精度越高、量化误差越小、分辨率越高。49， D/A转换器的任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压信号或模拟电流信号，以便驱动响应的执行器，达到控制对象的目的。D/A转换器主要依赖于T型电阻网络进行转换，D/A芯片的例子有DAC0832、DAC1210。位数越多，D/A转换器的分辨率越高、转换精度越高。50，二、问题：1， 机电一体化是如何产生的？（参考：机电一体化技术是自动化技术发展到一个阶段的必然产物，是自动化领域中机械技术与电子技术有机结合而产生的新技术，是在信息论、控制论和相信通仑基础上建立起来的一种应用技术。机电一体化得以发展的根本原因，在于生产的发展和科学技术的进步。）2， 未来机电一体化发展前景如何？（参考：在性能上向高精度、高性能、高效率、智能化方向发展；在功能上向小型化、轻型化、智能化、多功能方向发展；在层次上向系统化、复合集成化方向发展。）3， 机电一体化相关的技术有哪些？（共6项）4， 简单叙述感应同步器幅值工作方式的原理原理（相位工作方式）5， 电感式位移传感器有什么优点？6， 测量放大器与普通运算放大器有什么区别？7， 位移传感器的例子有：；速度传感器的例子有：；压力传感器的例子有：。8， 简述回转编码器的工作原理。 回转编码器是一种角位移传感器。通常在一个圆盘上开有若干条狭缝，在它的一边放上发光器件，另一边放上光敏器件。当圆盘转动时，就可以在光敏器件上得到与旋转角度相对应的脉冲信号，这就是编码器的就爱你但工作原理。9， 正确判断回转编码器的狭缝分布、测量到的脉冲图形、旋转方向之间的关系。10， 回转编码器为什么要采用A、B两组信号？ 主要为了辨别码盘的旋转方向，同时也可以通过4倍频电路来提高分辨律。11， 利用回转编码器测量角速度时，如果用编码器输出信号控制计数器的起动与停止，计数器的时钟频率选择时需要注意什么？ 时钟频率太小，测量误差就会增大；为防止计数器溢出，时钟频率不能太高。12， 步进电机的转子为三相（A、B、C），其单三拍、双三拍、六拍工作方式工作的通电顺序如何？（略）13， 什么是步进电机的步距角？步距角决定于那些因素？14， 画一个步进电机的单电压驱动电路。如图。15， 如图电路是步进电机的单相功放电路，说明图中各项的含义。解释电路中各个元件的含义，解释VD、VT的作用。16， 画一个步进电机的双电压驱动电路。说明图中各项的含义。解释电路中各个元件的含义，解释器工作原理。17， 简述续流回路的作用。在（步进）电机的绕组通断控制开关VT截止后，电机的绕组由于多种原因产生感应电压，为防止该感应电压对控制开关VT产生冲击，在放大器中需要设置续流回路，用于泄放感应感应电压，保护控制开关VT。18， 简述晶闸管的半波整流原理： (1) 导通条件之一：阳极加正电压，阴极加负电压 (2) 导通条件之二：在某时刻加触发脉冲 (3) 在信号的负半周内，导通条件不足，断。 (4) 重复以上过程，实现半波整流。19， 画图说明利用晶闸管调压方法对交流电机进行调压调速的原理。20， 根据，画出直线电机的转速-电流（力矩）特性，说明可以通过哪些措施实现对直流电机的调速。措施：(1)调整电源电压U(2)在转子绕组中串电阻21， 对于负载转速自动调速系统（即负载转角反馈控制系统），当负载增大时，导致转速下降后，系统如何实现对转速的自动调整。参考下图：按以下要点说明：负载nugeukEdan22， 鼠笼式三相异步电动机有那些特点（有点）？ 结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜。23， 晶闸管调压调速的特点？晶闸管调压调速系统线路优点：简单、装置体积小、使用维修方便、价格低廉；缺点：低速时转差功率消耗大、运行效率低、采用香味控制方式时，电机将产生附加谐波损耗，并对其输出力产生影响。24， 晶闸管变频调速器包括哪几部分？各有什么作用？晶闸管交-直-交变频器有整流器、中间滤波器、逆变器三部分组成。整流器的作用是将恒压恒频交流电变换为直流电；中间滤波器对整流后的电压或电流进行滤波；逆变器的作用是将直流电变换调制为可调频率的交流电，是变频器的主要部分。25， 为什么要在晶闸管交-直-交变频器的逆变器中，需要增设专门的换流电路？晶闸管特点：导通可控、关断不可控；逆变器需要导通、关闭均可控26， 简述双积分方式A/D转换器的理论依据。27， 简述逐次逼近式A/D转换器的理论依据。28， 简述T型电阻网络的特点。29， 图1电路是步进电机的单相攻防电路，说明图中各项的含义。解释VD的作用。 30， 简述晶闸管对直流电机进行调压的基本原理，画图说明。31， 画图说明利用晶闸管调压方法对交流三相异步电机进行调压调速的原理。32， 计算机CPU读取A/D转换器结果的方法有哪些？各有什么特点？定时读取法：结构简单，但转换速率慢查询读取法：机构比较简单，可靠性高，但占用CPU时间多，一般用于实时性要求不高、控制回路少的场合。中断读取法：CPU与A/D同步并行进行，CPU运行效率高。但接口设计复杂，所需要的硬件多，成本相对高。三、计算分析1， 如图为感应同步器的原理示意图，当感应同步器工作在相位工作方式（或幅值工作方式）时，回答以下问题：（1） 输入电压Us和Uc具有什么样的形式；（2） 写出输出电压U的表达式；（3） 解释在这种方式下的工作原理。2， 电动机的转速范围为603000 转/分。利用回转编码器测量其转速，编码器为100脉冲/转，用编码器输出信号的上升沿起动计数器，下降沿停止计数器并输出，计数器为8为计数器。（1）为防止低速时计数器溢出，请你确定一个比较合理的计数器时钟频率。 （参看周祖德书p23：0.01f256，f25.6kHz，取f=25.6kHz） （2）当计数器频率为25.5kHz，电机为最高转速时，计数器对应的值是多少？ （参看周祖德书p23：25500/(100*3000/60)=5.1）3， 参考下图，画出参考信号ui(t)经过PWM调制器调制后的信号uo(t)，uc(t)为单极性三角波载波信号。4， 一个8位A/D转换器，参考电压为Vref=5 V。(1)其绝对分辨率和相对分辨率分别是多少？(2)当来自传感器放大器的信号为2