机电一体化知识点

1、机电一体化的概念：

机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算

机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优

化而建立起来的一门的科学技术。机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面

的内容。典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。

2、机和电的关系：

在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。“电”

指电子部分，包括控制电路和电气连线等。二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。机电

系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。

3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形

成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴

4、机电一体化的发展趋势：

1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。

2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。

3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。系统结构采用采用开放式和模式化的总线

结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。

4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问

题。

5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。

6、机电一体技术的主要特征

1）整体结构最优化。在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等

各种知识和理论，实现系统优化。

2）系统控制智能化。机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动

诊断、自动记录、自动显示等功能。

3）操作性能柔性化。通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。操作流程通过软

件设定，灵活、方便。

7、机电一体化的目的功能：

任何一种机电一体化产品或系统都是为满足人们某种需要而开发生产的，都具有相应的

目的功能。概括起来必须具有三大目的功能：1）变换(加工、处理)功能；2）传递(移动、

输送)功能；3）存储(保存、记录)功能。

17、机电一体化系统开发工程路线主要分为以下几个阶段：可行性论证、初步设计、详细

设计、实施和测试、运行和维护。

39、电平检测电路概述

功能：实现对两个输入模拟量进行比较，并输出逻辑电平，根据逻辑电平可

以指示两输入模拟量的大小关系。

组成：电压比较器、二极管、逻辑器件等。

应用：温度、液位等上下限检测等。

10、可变磁阻式自感型电感传感器工作原理

1）可变磁阻式自感型电感传感器由线圈、铁芯、衔铁、气隙组成。

2）传感器磁路的自感L由公式

确定。

式中：W为线圈的匝数、μ0为空气导磁率。公式表明，自感L与气隙σ的大小成反比，

与气隙的导磁截面积S0成正比。

3）当固定S0不变而改变σ时，L与σ呈非线性关系。通过测量自感的变化，我们就可

以得到气隙间距的变化，这就是该传感器的工作原理。

56、信号的滤波电路概述

滤波器的主要参数有截止频率、带宽、品质因数(Q值)和倍频程选择性等。

，其中K为通频带增益。用分贝表示就是-3dB。

1

宽决定了滤波器的频率分辨力，带宽越小，分辨力越高。

2

1

1

分的衰阻能力。滤波器的阶数越高、衰减越快，选择性越好。

现在使用最多的工业控制微机主要集中在PC总线工控机、STD总线工控机、单片机或单板

机组成的微机系统和可编程控制器等几大类

10、单片机概念

（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。

（4）应用广泛，既可用于过程控制、机电一体化产品等场合，又可用于测量仪器、医疗

仪器、家用电器、计算机网络及通讯等领域。此外在航空、航天等军工领域，单片机应用也

十分广泛。当今社会，单片机的应用无所不在。

3）当开关闭合时，低电平0V送给单片机采样。

29、A/D转换器的主要技术指标：

1)转换时间和转换速度。转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间。转换时间的

倒数即为转换速率。

2)分辨率。A/D转换器的分辨率习惯上用输出二进制位数或BCD码位数表示。12

位AD的分辨率为1/2^12。

3）A/D转换精度。A/D转换精度定义为一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换

器在量化值上的差值，可用绝对误差和相对误差表示。

控制系统检测的信号概括起来有三种：开关信号(如限位开关、时间继电器等)、模拟信号(如

热敏电阻、应变片等)、频率信号(如霍尔速度传感器、超声波无损探伤等)。

1、检测系统的定义：

检测系统是机电一体化系统中的一个重要组成部分，用于检测有关外界环境及自身

状态的各种物理量(如力、温度、距离、变形、位置、功率等)及其变化，并将这些信号转换

成电信号，然后再通过相应的变换、放大、调制与解调、滤波、运算等电路将所需要的信号

检测出来，反馈给控制装置并显示。实现上述功能的传感器及其信号处理电路就构成了机电

一体化系统中的检测系统。检测系统由于使用的传感器不同分为模拟式传感器检测系统和数

字式传感器检测系统。

2、模拟式传感器检测系统的组成，及各部分的作用

1）系统组成：模拟传感器、基本转换电路、量程切换电路、放大电路、调制解调电

路、滤波电路、运算电路、模数转换电路、计算中心、显示执行机构、电源等。

2）各部分的作用：

模拟传感器负责将被测的位移、温度等非电物理量转换成电阻、电容、电感等电参量

或直接转换成电压、电流等模拟信号。

基本转换电路负责将电阻、电容、电感等电参量转换成电压、电流等模拟信号。

量程切换电路：根据信号的不同测量范围，切换量程，实现高精度测量。

模数转换电路负责将模拟信号转换为数字信号供CPU处理

振荡器实现信号的调制与解调。

3、数字式传感器检测系统的组成，及各部分的作用

1）系统组成：数字传感器、放大电路、整形电路、分频电路、辩向电路、计数电路、

寄存电路、计算机和显示执行机构组成。

2）各部分的作用：

数字传感器负责将检测的物理量转换成数字式的脉冲信号，脉冲频率表示物理量的大小。

放大电路和整形电路负责将不规则的脉冲信号调整成标准的数字脉冲信号，幅度和上

升下降沿适合后续测量。

分频电路也叫细分电路，目的是提高计数精度。

辩向

电路识别信号是增大还是减小。计数器负责脉冲计数。计算机根据计数结果控制和显示。

4、机电一体化对检测系统在性能方面的要求：精度、灵敏度和分辨率高；线性、稳定

性和重复性好；抗干扰能力强，静、动态特性好。

此外，某些系统对传感器及其检测系统提出了一些特殊要求，如体积小、重量轻、价格

便宜、便于安装与维修、耐环境性能好等。

5、传感器的概念

传感器是一种以一定精度将被测物理量转换为与之有确定对应关系的、易于测量

的某种电参数物理量的测量部件或装置。被测物理量可以是力、温度、位移、速度、位

置等。电参数物理量可以是电阻、电容、电感、电压、电流等。一般由敏感元件、转换

元件和基本转换电路三部分组成。

所谓静态特性是指当被测量处于稳定状态时，传感器的输出与输入的关系特性。衡量传

感器静态特性的重要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、零漂、精度等。

8、传感器的动态特性

2、计算机接口技术概括起来一般分为如下几种：

系统间通信接口技术。一般包括CAN通信技术、RS232、RS485通信