機(jī)電接口技術(shù)復(fù)習(xí)題及答案

1、機(jī)電接口技術(shù)填空題1、常用接口的分類方法有： 按變換和調(diào)整功能的特征分類 和 根據(jù)接口輸入輸出的性質(zhì)分類 。2、所謂集成穩(wěn)壓器，就是用半導(dǎo)體工藝和薄膜工藝將穩(wěn)壓電路中的二極管、三極管、電阻、電容等元件制作在同一半導(dǎo)體或絕緣基片上，形成具有穩(wěn)壓功能的集成電路。3、工業(yè)生產(chǎn)中的干擾一般以脈沖的形式進(jìn)入控制系統(tǒng)，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條：即空間干擾(場(chǎng)干擾)、過(guò)程通道干擾、供電系統(tǒng)干擾。4、信號(hào)隔離是抵抗外界干擾的一個(gè)必要而有效手段，它可以實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能：隔斷外界的共模電壓和隔斷從外界串引進(jìn)來(lái)的電磁干擾。5、光電隔離是由光電耦合器件來(lái)完成。6、光電耦合器件根據(jù)受光元件的不同可分為晶體管輸出型和

2、晶閘管輸出型兩類，但從隔離方法的角度來(lái)看都是一樣的，即通過(guò)電光電這種轉(zhuǎn)換。7、固態(tài)繼電器根據(jù)使用場(chǎng)合分為交流型和直流型兩類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載開關(guān)。8、固態(tài)繼電器按觸發(fā)形式可分為過(guò)零觸發(fā)型固態(tài)繼電器和隨機(jī)導(dǎo)通型固態(tài)繼電器。9、PID調(diào)節(jié)器由比例 、 積分 和 微分 三部分組成。10、機(jī)電系統(tǒng)中常用的功率器件有晶閘管、晶體管和功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。11、直流電動(dòng)機(jī)是一種將直流電轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，可以在寬廣的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。12、改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓是常用的直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。13、基本驅(qū)動(dòng)控制電路包括不可逆PWM變換器和可逆PWM變換器。14、步進(jìn)電

3、機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路包括單電壓電路、雙電壓電路、斬波電路、調(diào)頻調(diào)壓電路、細(xì)分功放電路等。15、步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器有硬件和軟件兩種方式。問答題1、機(jī)電接口技術(shù)的作用有哪些？答：信號(hào)處理接口、信號(hào)隔離接口、調(diào)節(jié)器與濾波器、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路。2、接地設(shè)計(jì)的目的是什么？答：消除各電路電流流經(jīng)一公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓；避免磁場(chǎng)和地電位差的影響，即不使其形成地環(huán)路，如果接地方式處理不好，就會(huì)形成地環(huán)路，造成噪聲耦合。3、信號(hào)隔離的目的和實(shí)質(zhì)是什么？如何？答：信號(hào)隔離的目的在于從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，而不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的

4、干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的。測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)之間、弱電和強(qiáng)電之間，常用的隔離方式有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離、隔離放大器等。另外，在布線上也應(yīng)該注意隔離。實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離可利用繼電器的線圈接受電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接接觸。4、光電耦合器具有三個(gè)特點(diǎn)是什么？答：信號(hào)傳遞采取電-光-電的形式，能夠避免輸出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)生的反饋和干擾，抑制噪聲干擾能力強(qiáng)；具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)。5、簡(jiǎn)述線性光電隔離放大器的特點(diǎn)。答：線性光電隔離放大器利用發(fā)光二極管的光反向送回輸入端，正向送至輸出端，從而提高了放大器的精度和線性度。放大器的輸入

5、端和輸出端是用光隔離的，所以不存在電氣連接。6、什么是固態(tài)繼電器？固態(tài)繼電器的主要性能特點(diǎn)有哪些？答：固態(tài)繼電器(SOLIDESTATE RELAYS),簡(jiǎn)稱SSR，利用電子元件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開電路。固態(tài)繼電器按使用場(chǎng)合可以分為交流型(AC-SSR) 和直流型(DC-SSR)兩類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用。固態(tài)繼電器的主要性能特點(diǎn)有：（1）無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，電路工作時(shí)不產(chǎn)生火花；（2）無(wú)機(jī)械和電磁等噪聲；（3）抗干擾能力強(qiáng)；（4）驅(qū)動(dòng)功率??；（5）可靠性高；（6）承受浪涌電流大；（7）對(duì)電源電壓的適應(yīng)能力強(qiáng)。7

6、、有源濾波器的分類？答：有源濾波器的分類：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。8、簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)含義和特點(diǎn)。答：步進(jìn)電機(jī)是一種電磁式增量運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件，它可以將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移。因輸入的是脈沖信號(hào)，運(yùn)動(dòng)是斷續(xù)的，又稱脈沖電機(jī)或階躍電機(jī)。三相步進(jìn)電機(jī)的工作方式：三相步進(jìn)電機(jī)一般有單三拍、六拍及雙三拍等工作方式。“單”、“雙”、“拍”的意思是：“單”指定子繞組每次切換前后只有一相通電；“雙”指每次有兩相定子繞組通電；“拍”指從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種通電狀態(tài)。9、簡(jiǎn)述環(huán)形分配器的主要功能。答：環(huán)形分配器的主要功能是把來(lái)自變頻信號(hào)源的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過(guò)

7、功率放大器的放大加到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各項(xiàng)輸入端，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)步進(jìn)電機(jī)有正反轉(zhuǎn)的要求，所以這種環(huán)形分配器的輸出既是周期的，又是可逆的。10、簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)含義、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。答：直流電動(dòng)機(jī)是一種將直流電轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，可以在寬廣的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；另外，它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)。直流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙。三、分析題1、（1）對(duì)于圖1所示的4N25光電耦合器的接口電路圖，要求掌握其輸入端ui與輸出端uo之間的關(guān)系，即當(dāng)輸入端ui分別為高、低電平時(shí)，輸出端的電平如何。再有就是電阻的作用是什么，如何選擇。圖2 晶閘管型

8、光電耦合器應(yīng)用電路圖1 4N25的光電耦合器的接口電路（2）圖2所示的是用4N40控制220V電燈的電路圖，要求掌握?qǐng)D中單片機(jī)8031的引腳P1.0的狀態(tài)與電燈亮滅狀態(tài)的關(guān)系，以及4N40輸入端電阻的作用和計(jì)算方法。2、應(yīng)會(huì)分析驅(qū)動(dòng)電樞的電壓、電流波形及二極管、晶體管的導(dǎo)通關(guān)斷情況。分析時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，同時(shí)本身還存在反電動(dòng)勢(shì)以及二極管和晶體管的導(dǎo)通條件。有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路圖6-1 有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器電路（a）電路原理圖 （b）電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形（c）輕載電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形ub10tonTt-ub2udidUdE0tonTtidu（b）Ust10to

9、nTtid1（c）t2423MABT1CUs31ub1D12T2ub2D2（a）電路圖如圖6-1（a）所示。在0tton期間（ton為T1導(dǎo)通時(shí)間），ub1>0，T1導(dǎo)通；ub2<0，T2截止。電動(dòng)機(jī)電樞電壓為Us，電流id沿圖中所示的回路1流通。tontT期間，ub1<0，ub2>0，T1截止，電動(dòng)機(jī)電樞通過(guò)二極管D2沿回路2續(xù)流，由于晶體管T2兩端所加電壓為反向電壓故其不能導(dǎo)通。若負(fù)載較大，到t=T時(shí)，電流id0，則T2始終不會(huì)導(dǎo)通。其電壓和電流波形見圖6-1（b）所示。若負(fù)載較輕，在t=t2時(shí)，id=0，T2得以導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì)E沿回路3送過(guò)反向電流id，產(chǎn)生局部時(shí)

10、間的能耗制動(dòng)作用。t=T時(shí)，T2截止，id沿回路4經(jīng)D1續(xù)流，直到t=t4時(shí)衰減到零，T1才開始導(dǎo)通。電流波形如圖6-1（c）所示。分析題1、（1）對(duì)于圖1所示的4N25光電耦合器的接口電路圖，要求掌握其輸入端ui與輸出端uo之間的關(guān)系，即當(dāng)輸入端ui分別為高、低電平時(shí)，輸出端的電平如何。再有就是電阻的作用是什么，如何選擇。圖2 晶閘管型光電耦合器應(yīng)用電路圖1 4N25的光電耦合器的接口電路（2）圖2所示的是用4N40控制220V電燈的電路圖，要求掌握?qǐng)D中單片機(jī)8031的引腳P1.0的狀態(tài)與電燈亮滅狀態(tài)的關(guān)系，以及4N40輸入端電阻的作用和計(jì)算方法。2、應(yīng)會(huì)分析驅(qū)動(dòng)電樞的電壓、電流波形及二極管

11、、晶體管的導(dǎo)通關(guān)斷情況。分析時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，同時(shí)本身還存在反電動(dòng)勢(shì)以及二極管和晶體管的導(dǎo)通條件。有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路圖6-1 有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器電路（a）電路原理圖 （b）電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形（c）輕載電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形ub10tonTt-ub2udidUdE0tonTtidu（b）Ust10tonTtid1（c）t2423MABT1CUs31ub1D12T2ub2D2（a）電路圖如圖6-1（a）所示。在0tton期間（ton為T1導(dǎo)通時(shí)間），ub1>0，T1導(dǎo)通；ub2<0，T2截止。電動(dòng)機(jī)電樞電壓為Us，電流id沿圖中所示的回路1流通。tontT期間，ub1<0，ub2>0，T1截止，電動(dòng)機(jī)電樞通過(guò)二極管D2沿回路2續(xù)流，由于晶體管T2兩端所