浅谈接口技术在机电一体化控制系统中运用

王维君

(河南南阳工业学校，河南 南阳 473004)

引言

机械和微电子系统是机电一体化系统的两个部分，通过一定的条件将各部门连接起，而这个条件一般称为接口。本文主要是将微电子系统作为案例，也就是机电一体化控制系统，并将其接口分成两类，即人机和机电。

一 论述机电接口技术

输出信号在机电一体化系统中被指是电流信号或者是模拟电压，它能够方便计算机可以及时地调控。通过模拟信号输入接口的运用，将那些被控对象运行状态通过信号的形式反映出来，这些信号的都是经由传感器或变送器输出。将一些用来检测的器件，比如说温敏电阻或者是差动变压器等，安置在模拟信号输入接口处。

二 机电接口

虽然机械系统在性质上和微电子系统有着很大的不同，但是两个系统的联系需要经过机电系统的缓冲、匹配和调整，所以机电接口发挥着重要的影响。

(1)放大功率和电平转换。微机系统中的I/O芯片通常都是TTL电平，但是控制设备却不一定，所以需要通过电平来进行转换。此外还需要放大功率来应对大负载的时候。

(2)隔离干扰信号。为了能够避免一些窜入的干扰信号，对他们的隔离，可以将微机系统和控制设备通过继电器、脉冲变压器或光电耦合器来设置在电器上。

(3)A/D和D/A电路转换。当检测出被控对象或者微机系统的控制信号显示为模拟量的时候，需要对两者进行A/D和D/A电路转换，从而使得微机系统的数字量相匹配于被控对象的模拟量。

众所周知，将来源于一些系统设置的开关信号或者逻辑电平信号或者控制过程中的开关信号向计算机传输，这是开关信号输入通道接口的任务。这些开关信号的特征主要是由数字信号“1”和“0”或者是逻辑状态“ON”和“OFF”来进行转变，而他所要考虑的重点则是电平的平稳性。分析微机的I/O芯片性能，，在输入通道接口处采取合适的技术来确保电流的稳定性。在开关信号输出通道处采用接口技术，利用计算机智能化进行控制将信号传输给开关执行器，使得其作用得到发挥。对输出通道内部和外部所共有的隔离和驱动开关执行器的功率进行考虑，是设计开关信号输出通道接口需要注意的事项。输出口地址译码电路、驱动器和输出锁存器等共同构成开关量输出通道接口。所以在技术使用的时候，需要以依照机电的数据特点和性能来对技术程序进行合理地设计。

1.模拟信号输入接口。将那些被控对象运行状态通过模拟电压或者电流信

号的形式反映出来，这些信号的都是经由传感器或变送器输出。计算机只能够对数字信号进行接收，要想获取信息，所以计算机要进行控制被控对象并将应当将运行的状态信号反映出来，就需要通过模拟信号输入接口，将模拟信号转变成数字信号。

2.模拟信号输出接口。模拟电压或电流信号在机电一体化系统中通常是指对生产过程进行控制的执行器的信号，比如说滑差电动机调速器、直流电动机调速器、交流电动机变频调速等。计算机通过运算将其输出的数字信号转变成控制信号，从而对生产过程进行控制，所以应该有模拟信号输出接口，从而能够将数字信号转变成模拟电信号，这也是模拟信号输出接口的任务，使得相应的执行器能够更加方便驱动，实现对对象的控制。控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器是构成模拟信号输出接口的重要组成部分。

三 人机接口

操作者与机电系统两者交换信息的接口称为人机接口。输入接口和输出接口是根据信息传递的方向来进行划分的。机电系统将其各种情况、运行数据及结果等信息通过输出接口向操作者显示出来。另外操作者将敢于系统的状态和各项控制指令输入机电系统中，这是通过输入接口实现的。从而使其所要求的功能得到实现。

操作者实现和机电系统交换信息的接口就是人机接口。治理的机电系统主要是指控制微机。机电系统将其各种情况、运行数据及结果等信息通过输出接口向操作者显示出来。那么操作者就可以适时地控制这些状态，使得其功能需求得到实现。输入接口和输出接口是在人机接口中需要注意的。输入接口主要是经过一定的输入元件设备的借助来进行输入的操作的。这样就能够直接连接控制微机的并行口或扩展口，信息的输入形式是BCD码。输出接口中典型的输出设备通常是发光二极管显示器，也就是我们日常生活中所说的LED。

1.输入接口

(1)拨盘输入接口。机电一体化系统中最常见的输入设备就是拨盘了，像一些控制目标、修正系数等一些少量的参数的输入时，这样系统采用拨盘就比较偏离，这样的形式有一定的保持性。破盘有很多的类型，其中BCD码输出的BCD码拨盘和十进制输入是人机接口最方便使用的。这样就能够直接连接控制微机的并行口或扩展口，信息的输入形式是BCD码。

(2)键盘输入接口。键盘就是将按键的集合，将被按键的代码提供给计算机。其中编码键盘和非编码键盘是最常用的键盘。像以ASCII码或二进制码为代表的将被按键的编码自动提供出，这就是编码键盘。这个使用方便，但是有复杂的结构，耗费高成本。只有按键的通或断(“0”或“1”电位)的提供就是非编码键盘，通过对键盘程序的设计来扫描和识别按键。这个有着简单的电路，设计方便。

2.输出接口。输出接口中典型的输出设备通常是发光二极管显示器，也就是我们日常生活中所说的LED。它广泛地被使用是由于其拥有简单的结构，小体积、很高的可靠性、长的寿命和便宜的价格。7段发光二极管和点阵式LED显示器是最常用的LED显示器

四 结语

对机电一体化系统中的接口问题的研究主要是接口技术，通过对这技术的研究，实现能够流长地转换和传递系统中的能量和信息，从而有机地结合起系统的各部分，促进完整的系统的形成。以机电一体化技术为基础，由此产生了接口技术。并且机电一体化技术的不断发展使得接口技术的作用也日渐显现出来。研究接口技术对机电一体化的发展有着积极的作用。因此设计机电一体化系统在一定程度上是按照不同功能的要求设计其某个部分的接口。机电一体化系统运转的可靠性和平稳性和其系统的控制性能与接口的好与坏有着直接联系。所以说机电一体化系统的关键部分就是接口技术。