机电接口技术复习题及答案

1、机电接口技术填空题1、常用接口的分类方法有： 按变换和调整功能的特征分类 和 根据接口输入输出的性质分类 。2、所谓集成稳压器，就是用半导体工艺和薄膜工艺将稳压电路中的二极管、三极管、电阻、电容等元件制作在同一半导体或绝缘基片上，形成具有稳压功能的集成电路。3、工业生产中的干扰一般以脉冲的形式进入控制系统，干扰窜入系统的渠道主要有三条：即空间干扰(场干扰)、过程通道干扰、供电系统干扰。4、信号隔离是抵抗外界干扰的一个必要而有效手段，它可以实现以下两个功能：隔断外界的共模电压和隔断从外界串引进来的电磁干扰。5、光电隔离是由光电耦合器件来完成。6、光电耦合器件根据受光元件的不同可分为晶体管输出型和

2、晶闸管输出型两类，但从隔离方法的角度来看都是一样的，即通过电光电这种转换。7、固态继电器根据使用场合分为交流型和直流型两类，它们分别在交流或直流电源上做负载开关。8、固态继电器按触发形式可分为过零触发型固态继电器和随机导通型固态继电器。9、PID调节器由比例 、 积分 和 微分 三部分组成。10、机电系统中常用的功率器件有晶闸管、晶体管和功率场效应晶体管。11、直流电动机是一种将直流电转换为机械能的装置，它的最大优点是调速性能好，可以在宽广的范围内实现无级调速。12、改变电动机电枢电压是常用的直流他励电动机的调速方法。13、基本驱动控制电路包括不可逆PWM变换器和可逆PWM变换器。14、步进电

3、机的驱动电路包括单电压电路、双电压电路、斩波电路、调频调压电路、细分功放电路等。15、步进电机的环形分配器有硬件和软件两种方式。问答题1、机电接口技术的作用有哪些？答：信号处理接口、信号隔离接口、调节器与滤波器、功率驱动电路、电机驱动控制电路。2、接地设计的目的是什么？答：消除各电路电流流经一公共地线阻抗时所产生的噪声电压；避免磁场和地电位差的影响，即不使其形成地环路，如果接地方式处理不好，就会形成地环路，造成噪声耦合。3、信号隔离的目的和实质是什么？如何？答：信号隔离的目的在于从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使测控装置与现场仅保持信号联系，而不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的

4、干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰的目的。测控装置与现场信号之间、弱电和强电之间，常用的隔离方式有光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、隔离放大器等。另外，在布线上也应该注意隔离。实现抗干扰隔离可利用继电器的线圈接受电气信号，利用触点发送和输出信号，从而避免强电和弱电信号之间的直接接触。4、光电耦合器具有三个特点是什么？答：信号传递采取电-光-电的形式，能够避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰，抑制噪声干扰能力强；具有耐用、可靠性高和速度快等优点。5、简述线性光电隔离放大器的特点。答：线性光电隔离放大器利用发光二极管的光反向送回输入端，正向送至输出端，从而提高了放大器的精度和线性度。放大器的输入

5、端和输出端是用光隔离的，所以不存在电气连接。6、什么是固态继电器？固态继电器的主要性能特点有哪些？答：固态继电器(SOLIDESTATE RELAYS),简称SSR，利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可实现无触点无火花地接通和断开电路。固态继电器按使用场合可以分为交流型(AC-SSR) 和直流型(DC-SSR)两类，它们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用。固态继电器的主要性能特点有：（1）无机械触点，电路工作时不产生火花；（2）无机械和电磁等噪声；（3）抗干扰能力强；（4）驱动功率小；（5）可靠性高；（6）承受浪涌电流大；（7）对电源电压的适应能力强。7

6、、有源滤波器的分类？答：有源滤波器的分类：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。8、简述步进电机含义和特点。答：步进电机是一种电磁式增量运动执行元件，它可以将输入的电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移。因输入的是脉冲信号，运动是断续的，又称脉冲电机或阶跃电机。三相步进电机的工作方式：三相步进电机一般有单三拍、六拍及双三拍等工作方式。“单”、“双”、“拍”的意思是：“单”指定子绕组每次切换前后只有一相通电；“双”指每次有两相定子绕组通电；“拍”指从一种通电状态转到另一种通电状态。9、简述环形分配器的主要功能。答：环形分配器的主要功能是把来自变频信号源的脉冲序列按一定的规律分配后，经过

7、功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动。同时步进电机有正反转的要求，所以这种环形分配器的输出既是周期的，又是可逆的。10、简述直流电动机含义、特点和结构。答：直流电动机是一种将直流电转换为机械能的装置，它的最大优点是调速性能好，可以在宽广的范围内实现无级调速；另外，它的起动转矩大，过载能力强。直流电动机由定子和转子两大部分组成，在定子和转子之间是空气隙。三、分析题1、（1）对于图1所示的4N25光电耦合器的接口电路图，要求掌握其输入端ui与输出端uo之间的关系，即当输入端ui分别为高、低电平时，输出端的电平如何。再有就是电阻的作用是什么，如何选择。图2 晶闸管型

8、光电耦合器应用电路图1 4N25的光电耦合器的接口电路（2）图2所示的是用4N40控制220V电灯的电路图，要求掌握图中单片机8031的引脚P1.0的状态与电灯亮灭状态的关系，以及4N40输入端电阻的作用和计算方法。2、应会分析驱动电枢的电压、电流波形及二极管、晶体管的导通关断情况。分析时应注意电动机是电感性负载，同时本身还存在反电动势以及二极管和晶体管的导通条件。有制动作用的不可逆PWM变换电路图6-1 有制动作用的不可逆PWM变换器电路（a）电路原理图 （b）电动状态电压和电流波形（c）轻载电动状态电压和电流波形ub10tonTt-ub2udidUdE0tonTtidu（b）Ust10to

9、nTtid1（c）t2423MABT1CUs31ub1D12T2ub2D2（a）电路图如图6-1（a）所示。在0tton期间（ton为T1导通时间），ub1>0，T1导通；ub2<0，T2截止。电动机电枢电压为Us，电流id沿图中所示的回路1流通。tontT期间，ub1<0，ub2>0，T1截止，电动机电枢通过二极管D2沿回路2续流，由于晶体管T2两端所加电压为反向电压故其不能导通。若负载较大，到t=T时，电流id0，则T2始终不会导通。其电压和电流波形见图6-1（b）所示。若负载较轻，在t=t2时，id=0，T2得以导通，反电动势E沿回路3送过反向电流id，产生局部时

10、间的能耗制动作用。t=T时，T2截止，id沿回路4经D1续流，直到t=t4时衰减到零，T1才开始导通。电流波形如图6-1（c）所示。分析题1、（1）对于图1所示的4N25光电耦合器的接口电路图，要求掌握其输入端ui与输出端uo之间的关系，即当输入端ui分别为高、低电平时，输出端的电平如何。再有就是电阻的作用是什么，如何选择。图2 晶闸管型光电耦合器应用电路图1 4N25的光电耦合器的接口电路（2）图2所示的是用4N40控制220V电灯的电路图，要求掌握图中单片机8031的引脚P1.0的状态与电灯亮灭状态的关系，以及4N40输入端电阻的作用和计算方法。2、应会分析驱动电枢的电压、电流波形及二极管

11、、晶体管的导通关断情况。分析时应注意电动机是电感性负载，同时本身还存在反电动势以及二极管和晶体管的导通条件。有制动作用的不可逆PWM变换电路图6-1 有制动作用的不可逆PWM变换器电路（a）电路原理图 （b）电动状态电压和电流波形（c）轻载电动状态电压和电流波形ub10tonTt-ub2udidUdE0tonTtidu（b）Ust10tonTtid1（c）t2423MABT1CUs31ub1D12T2ub2D2（a）电路图如图6-1（a）所示。在0tton期间（ton为T1导通时间），ub1>0，T1导通；ub2<0，T2截止。电动机电枢电压为Us，电流id沿图中所示的回路1流通。tontT期间，ub1<0，ub2>0，T1截止，电动机电枢通过二极管D2沿回路2续流，由于晶体管T2两端所