机电接口技术

1、中央广播电视大学出版社中央广播电视大学出版社授课教师授课教师 ：高兴华：高兴华 课件制作：高兴华课件制作：高兴华机电接口技术机电接口技术 王王 岚岚 主编主编教育部人才培养模式改革和开放教育试点教教育部人才培养模式改革和开放教育试点教材材机械设计制造及其自动化专业系列教材机械设计制造及其自动化专业系列教材 目 录n 概概 述述 n第第1章章 直流集成稳压电源及抗干扰技术直流集成稳压电源及抗干扰技术 n第第2章章 信号处理电路信号处理电路 n第第3章章 信号隔离电路信号隔离电路 n第第4章章 调节器和滤波电路调节器和滤波电路n第第5章章 功率驱动电路功率驱动电路n第第6章直流电动机的驱动与控制章

2、直流电动机的驱动与控制n第第7章步进电机的驱动与控制章步进电机的驱动与控制n第第8章章交流电动机的驱动与控制交流电动机的驱动与控制n第第9章综合应用举例章综合应用举例 绪绪 论论1、机电接口技术概念、机电接口技术概念 能够实现机电一体化系统各个部分有机能够实现机电一体化系统各个部分有机连接和转换的技术为机电接口技术连接和转换的技术为机电接口技术.机电接口技术内涵机电接口技术内涵: 机电一体化的发展使其六大机电一体化的发展使其六大关键的技术相互交叉相互渗透更为紧密，其关键的技术相互交叉相互渗透更为紧密，其中能够把各功能单元连接起来而成为一个有中能够把各功能单元连接起来而成为一个有机的整体的接口技

3、术变得更为重要形成了相机的整体的接口技术变得更为重要形成了相对独立的一门技术对独立的一门技术机电接口技术。机电机电接口技术。机电接口技术为机电一体化系统设计提供了一种接口技术为机电一体化系统设计提供了一种新方法和手段，使机电接口技术的向智能化、新方法和手段，使机电接口技术的向智能化、标准化、微型化和人格化方向发展标准化、微型化和人格化方向发展。 接口技接口技术是机电一体化系统各个部分的桥梁术是机电一体化系统各个部分的桥梁; 机电接机电接口是实现系统集成的关键技术之一口是实现系统集成的关键技术之一.绪绪 论论 2.常用接口的分类常用接口的分类 (1) 按变换和调整功能的特征分类按变换和调整功能的

4、特征分类 1) 零接口; 2)被动接口; 3) 主动接口; 4)智能接口 (2) 根据接口输入根据接口输入-输出的的性质分类输出的的性质分类 1) 信息接口; 2)机械接口; . 3)电气接口; 4)环境接口 3.机电接口的作用机电接口的作用 (1)信号处理接口; (2)信号隔离接口; (3)调节器和滤波器; (4)功率驱动电路; (5)电机驱动控制电路第第1章章 直流集成稳压电源及抗干扰技术直流集成稳压电源及抗干扰技术1.1 集成稳压器的基本工作原理及主要参数集成稳压器的基本工作原理及主要参数 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半导体或

5、绝缘基片上，形成具有稳压功能的集成电路它能将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点在各种电源电路中得到了普遍的应用。 集成稳压器可分为串联调整式、并联调整式和开式稳压器三大类。1.1.1 集成稳压器的工作原理集成稳压器的工作原理) 1(11ViVoVoG-ViGVoGGG集成稳压器原理结构图稳压原理分析1 1、一种实际的串联式稳压电源、一种实际的串联式稳压电源2 2 、稳压原理、稳压原理UoUB2UBE2( = UB2-UZ）UC2Uo例如当例如当 UI 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 Uo升高时

6、升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2实例分析UB2的电位当当输入电压输入电压或或负载电流负载电流引起引起输出电压输出电压Uo变化时，取样电变化时，取样电路将输出电压路将输出电压Uo按比例取出，送入比较放大器与基准电按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管压进行比较，差值被放大后去控制调整管T1，以使输出，以使输出Uo保持稳定保持稳定。调整管调整管：与负载串联，通过全部负载：与负载串联，通过全部负载电流。可以是单个功率管，复合管电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。或用几个功率管并联。比较放大器比较放大器：可以是单管

7、放大电路，：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。差动放大电路，集成运算放大器。基准电压基准电压：可由稳压管稳压电路组成。：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取样电路：取出输出电压：取出输出电压Uo的一部分的一部分和基准电压相比较。和基准电压相比较。 因调整管与负载接成射极输出器因调整管与负载接成射极输出器 式，为深度串联电压负反馈，故称式，为深度串联电压负反馈，故称为为串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路; 由此构成的由此构成的成稳压器为成稳压器为串联式稳压器。串联式稳压器。R3T1T2UZRW1R2RR1RLUO+_+_UIUB2RWRW2集成稳压器的主要参数集成稳压器的主要参数

8、 1.1.2 极限参数极限参数 a.最大输入电压 b.最大输出电流 c.最大耗散功率 d.最大瞬态功耗 f.最高结温1.1.3 工作参数工作参数 a.输出电压范围 b.输出电流范围 c.最小输入输出电压差 d.最大输入输出电压差 f.最小输出电流 g.静态工作电流1.1.4 质量参数质量参数 a.电压调整率 b.电流调整率 c.纹波抑制比 d.输出电压温度系数 f.输出电压时漂 g.输出噪声电压 h.短路电流 e.输出阻抗1.2 典型直流稳压集成电路典型直流稳压集成电路1.固定型正电压输出稳压电路7800系列 78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有5V、6V、9V

9、、12V、15V、18V、24V等规格，最大输出电流为1.5A。它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。78xx系列集成稳压器为三端器件：1脚为输入端，2脚为接地端，3脚为输出端，使用十分方便。 7805系列外形 （1） 78xx系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，Ci、Co分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。当输出电流较大时，7805应 配上散热板。 输入电压应满足：式中： 稳压电路允许的最大输入电压； 稳压电路的输出电压； 稳压电路输入与输出之间的最

10、小 压差，二极管D起输出短路保护作用。7800系列集成稳压器的典型应用电路接线图几种常见的硅整流桥几种常见的硅整流桥+ A C -+-+ - （2）提高输出电压应用 a.如下图所示是采用稳压管来提高输出电压，此时输出电压表示为：式中选用稳压电路产品的输出电压； 外接稳压管 的稳定电压。电路中二极管D D是输出保护二极管，一般处于截止状态，一旦输出电压低于 或输出对地短路时，D D将导通，将输出电流旁路，保护输出级不受损坏。 （3）电阻升压法提高输出电压应用扩大输出电流应用原理图提高输入电压应用原理图（4）其它应用 2. 固定型负电压输出稳压电路固定型负电压输出稳压电路7900系列系列 79xx

11、系列集成压器是常用的固定负输出电压的三端集成稳压器，除输入电压和输出电压均为负值外，其他参数和特点与78xx系列集成稳压器相同79xx系列集成稳压的三个引脚为：1脚为接地端，2脚为输入端，3脚为输出端。 79xx系列集成稳压器的应用电路也很简单。下图所示为输出-5V直流电压的稳压电源电路，IC采用集成稳压器7905，输出电流较大时应配上散热板。 同时运用78xx和79xx稳压器，可以组成正、负对称输出的稳压电路。下图所示为5V稳压电源电路，IC1采用固定正输出集成稳压器7805，IC2采用固定负输出集成稳压器7905，VD1、VD2为保护二极管，用以防止正或负输入电压有一路未接入时损坏集成稳压

12、器。 扩展输出电流应用原理图正负输出的稳压器原理图扩展输出电压应用原理图 3. 三端可调型正电压输出稳压电路三端可调型正电压输出稳压电路317系列系列 317317系列集成稳压器是最具有代表性的稳压电路系列集成稳压器是最具有代表性的稳压电路, ,其其输出电压可调范围为输出电压可调范围为1.237V;1.237V;输出电流为输出电流为0.11.5A;0.11.5A;工作工作温度可以分为温度可以分为-55+150,-25+125 -55+150,-25+125 和和0+125 0+125 三类三类; ;电压调整率的典型值为电压调整率的典型值为10.0110.01/V./V.其内部含有过流过热其内部

13、含有过流过热和调整管安全工作区保护电路和调整管安全工作区保护电路, ,具有安全可靠应用方便和具有安全可靠应用方便和性能优良等特点性能优良等特点. .国外的代表型号是国外的代表型号是LM317,LM317,国产型号为国产型号为CW317CW317.LM317实物外形实物外形(1) (1) 三端可调型正电压输出稳压电路三端可调型正电压输出稳压电路LM317LM317LM317系列集成稳压器的一般应用电路如下图所示。输出端 与调整端Adj之间的基准电压值为 。电容 有利于提高纹波抑制能力， 能消除振荡。此时输出电压 为： 一般为50A。 (2)带有保护电路的接法带有保护电路的接法慢启动电路原理图固定

14、低压输出原理图4 4 三端可调型负电压输出稳压电路三端可调型负电压输出稳压电路337337系列系列实物图一般应用电路原理图317317和和337337组成正负对称电源应用组成正负对称电源应用5 DC/DC5 DC/DC隔离电源隔离电源桥式电源开关稳压电源推挽式变换电源6 6 基准电源基准电源1.3 接地技术和电源抗干扰技术接地技术和电源抗干扰技术1.干扰来源及抗干扰设计n干扰来源n供电系统的抗干扰设计常用计算机电源系统常用计算机电源系统2.接地技术3.接地方法接地方法n地线分类 数字地 模拟地 功率地 信号地 交流地 直流地 屏蔽地 n接地原则 （1）一点接地和多点接地的应用原则高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。（2）交流地与信号地不能共用（3）浮地和接地的比较全机浮空方法简单，但全机与地的绝缘电阻不能小于50 M。（4）数字地印