淺談接口技術在機電一體化控制系統中運用

王維君

(河南南陽工業學校，河南 南陽 473004)

引言

機械和微電子系統是機電一體化系統的兩個部分，通過一定的條件將各部門連接起，而這個條件一般稱為接口。本文主要是將微電子系統作為案例，也就是機電一體化控制系統，并將其接口分成兩類，即人機和機電。

一 論述機電接口技術

輸出信號在機電一體化系統中被指是電流信號或者是模擬電壓，它能夠方便計算機可以及時地調控。通過模擬信號輸入接口的運用，將那些被控對象運行狀態通過信號的形式反映出來，這些信號的都是經由傳感器或變送器輸出。將一些用來檢測的器件，比如說溫敏電阻或者是差動變壓器等，安置在模擬信號輸入接口處。

二 機電接口

雖然機械系統在性質上和微電子系統有著很大的不同，但是兩個系統的聯系需要經過機電系統的緩沖、匹配和調整，所以機電接口發揮著重要的影響。

(1)放大功率和電平轉換。微機系統中的I/O芯片通常都是TTL電平，但是控制設備卻不一定，所以需要通過電平來進行轉換。此外還需要放大功率來應對大負載的時候。

(2)隔離干擾信號。為了能夠避免一些竄入的干擾信號，對他們的隔離，可以將微機系統和控制設備通過繼電器、脈沖變壓器或光電耦合器來設置在電器上。

(3)A/D和D/A電路轉換。當檢測出被控對象或者微機系統的控制信號顯示為模擬量的時候，需要對兩者進行A/D和D/A電路轉換，從而使得微機系統的數字量相匹配于被控對象的模擬量。

眾所周知，將來源于一些系統設置的開關信號或者邏輯電平信號或者控制過程中的開關信號向計算機傳輸，這是開關信號輸入通道接口的任務。這些開關信號的特征主要是由數字信號“1”和“0”或者是邏輯狀態“ON”和“OFF”來進行轉變，而他所要考慮的重點則是電平的平穩性。分析微機的I/O芯片性能，，在輸入通道接口處采取合適的技術來確保電流的穩定性。在開關信號輸出通道處采用接口技術，利用計算機智能化進行控制將信號傳輸給開關執行器，使得其作用得到發揮。對輸出通道內部和外部所共有的隔離和驅動開關執行器的功率進行考慮，是設計開關信號輸出通道接口需要注意的事項。輸出口地址譯碼電路、驅動器和輸出鎖存器等共同構成開關量輸出通道接口。所以在技術使用的時候，需要以依照機電的數據特點和性能來對技術程序進行合理地設計。

1.模擬信號輸入接口。將那些被控對象運行狀態通過模擬電壓或者電流信

號的形式反映出來，這些信號的都是經由傳感器或變送器輸出。計算機只能夠對數字信號進行接收，要想獲取信息，所以計算機要進行控制被控對象并將應當將運行的狀態信號反映出來，就需要通過模擬信號輸入接口，將模擬信號轉變成數字信號。

2.模擬信號輸出接口。模擬電壓或電流信號在機電一體化系統中通常是指對生產過程進行控制的執行器的信號，比如說滑差電動機調速器、直流電動機調速器、交流電動機變頻調速等。計算機通過運算將其輸出的數字信號轉變成控制信號，從而對生產過程進行控制，所以應該有模擬信號輸出接口，從而能夠將數字信號轉變成模擬電信號，這也是模擬信號輸出接口的任務，使得相應的執行器能夠更加方便驅動，實現對對象的控制。控制接口、數字模擬信號轉換器、多路模擬開關和功率放大器是構成模擬信號輸出接口的重要組成部分。

三 人機接口

操作者與機電系統兩者交換信息的接口稱為人機接口。輸入接口和輸出接口是根據信息傳遞的方向來進行劃分的。機電系統將其各種情況、運行數據及結果等信息通過輸出接口向操作者顯示出來。另外操作者將敢于系統的狀態和各項控制指令輸入機電系統中，這是通過輸入接口實現的。從而使其所要求的功能得到實現。

操作者實現和機電系統交換信息的接口就是人機接口。治理的機電系統主要是指控制微機。機電系統將其各種情況、運行數據及結果等信息通過輸出接口向操作者顯示出來。那么操作者就可以適時地控制這些狀態，使得其功能需求得到實現。輸入接口和輸出接口是在人機接口中需要注意的。輸入接口主要是經過一定的輸入元件設備的借助來進行輸入的操作的。這樣就能夠直接連接控制微機的并行口或擴展口，信息的輸入形式是BCD碼。輸出接口中典型的輸出設備通常是發光二極管顯示器，也就是我們日常生活中所說的LED。

1.輸入接口

(1)撥盤輸入接口。機電一體化系統中最常見的輸入設備就是撥盤了，像一些控制目標、修正系數等一些少量的參數的輸入時，這樣系統采用撥盤就比較偏離，這樣的形式有一定的保持性。破盤有很多的類型，其中BCD碼輸出的BCD碼撥盤和十進制輸入是人機接口最方便使用的。這樣就能夠直接連接控制微機的并行口或擴展口，信息的輸入形式是BCD碼。

(2)鍵盤輸入接口。鍵盤就是將按鍵的集合，將被按鍵的代碼提供給計算機。其中編碼鍵盤和非編碼鍵盤是最常用的鍵盤。像以ASCII碼或二進制碼為代表的將被按鍵的編碼自動提供出，這就是編碼鍵盤。這個使用方便，但是有復雜的結構，耗費高成本。只有按鍵的通或斷(“0”或“1”電位)的提供就是非編碼鍵盤，通過對鍵盤程序的設計來掃描和識別按鍵。這個有著簡單的電路，設計方便。

2.輸出接口。輸出接口中典型的輸出設備通常是發光二極管顯示器，也就是我們日常生活中所說的LED。它廣泛地被使用是由于其擁有簡單的結構，小體積、很高的可靠性、長的壽命和便宜的價格。7段發光二極管和點陣式LED顯示器是最常用的LED顯示器

四 結語

對機電一體化系統中的接口問題的研究主要是接口技術，通過對這技術的研究，實現能夠流長地轉換和傳遞系統中的能量和信息，從而有機地結合起系統的各部分，促進完整的系統的形成。以機電一體化技術為基礎，由此產生了接口技術。并且機電一體化技術的不斷發展使得接口技術的作用也日漸顯現出來。研究接口技術對機電一體化的發展有著積極的作用。因此設計機電一體化系統在一定程度上是按照不同功能的要求設計其某個部分的接口。機電一體化系統運轉的可靠性和平穩性和其系統的控制性能與接口的好與壞有著直接聯系。所以說機電一體化系統的關鍵部分就是接口技術。