【导语】“熬夜小天才熬夜波比”通过精心收集，向本站投稿了10篇传感器技术在机电一体化中的应用，下面是小编给大家带来关于传感器技术在机电一体化中的应用，一起来看看吧，希望对您有所帮助。
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篇1：传感器技术在机电一体化中的应用
摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。
关键词:传感器技术;机电一体化;应用
在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。
一、传感器的研究现状与发展
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集――传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。
从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
二、传感器在机电一体化系统中的应用
传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中:
1.机器人用传感器。
工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。
2.机械加工过程的传感检测技术。
(1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的.目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。
(2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
(3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占NC类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽车自动控制系统中的传感技术。
随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。
三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向
传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系
统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。
我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在:
(1)先进的计算、模拟和设计方法;
(2)先进的微机械加工技术与设备;
(3)先进的封装技术与设备;
(4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面:
1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。
2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。
3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。
4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。
5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。
参考文献:
[1]韩连英,王晓红。光纤传感器在机械设备检测中的应用[J].光机电信息。20xx(3)
[2]张开逊。现代传感技术在信息科学中的地位[J].工业计量。20xx(1)
篇2：传感器在机电一体化系统中的应用
摘要：传感器技术性水平直接决定着整个电机的自动化程度和信息系统整体反应水平。
电机的自动化水平越高，对传感器的依赖性就越大，对传感器的要求就越高。
传感器的精确度与敏锐度都是检验传感器水平的重要方面，在传感器中的地位也是关键性的。
本文主要针对传感器在机电一体化系统中的各种应用来探讨未来传感器的发展趋势，为传感器的升级与改造提供有效的借鉴。
篇3：传感器在机电一体化系统中的应用
机电一体化的发展对传感器的要求越来越高，传感器就是机电一体化系统的“感受器官”，面对复杂、严酷的环境考验，它能保持自身的灵敏度与精确性，及时、准确、真实地反映机电信息并报警呼救。
一个完整的机电一体化系统离不开完善的传感器，否则将无法实现信息的有效性传输，决策功能的有效控制，自动检测功能等，整个机电一体化系统将陷入瘫痪境地。
1.传感器的现状分析
传感器，就是能够在任何恶劣环境下都能感受到规定的信息测量数据，并且以特定形式传输出去的机器或设备。
在检测机电一体化与实现机电系统一体化方面发挥着重要的作用。
传感器是机电一体化中最核心与关键的部位。
随着人类对未知领域探索的深入，电子信息的种类也不段更新演变，传感技术也逐渐走向成熟。
上世纪八十年代，是传感器最兴盛的时期，全国掀起了一股“传感器热”的浪潮，国家十分重视传感器的研发与应用，传感器的升级换代日新月异，性能得到了前所未有的改善与提高。
在传感器不断发展的过程中，传感器制造业也作为一种新兴的行业应运而生。
2.目前传感器的主要作用分析
篇4：传感器在机电一体化系统中的应用
机电一体化系统如果没有了传感器的支撑，那么系统就失去了生命的活力，陷入瘫痪的境地。
传感器的具体作用有哪些，我们针对目前市面上存在的也是备受欢迎的最新传感器品种――江苏东佳电气有限公司生产的传感器为例进行具体阐释。
2.1精密设计，实现温度的自动测量
一般的传感器都可以实现温度的正常测量，但是不同精度的传感器在测量数据上又存在着明显的差异，越是设计精密的传感器在温度的测量上就越精准，测量误差就越小。
江苏东佳电气有限公司生产的'传感器主要通过Pt100的感温特性来实现对既定温度的测控，测量精准度较高。
应用时主要将感温头安置在被测量的特定环境中，通过传感器的输出端设置实现与仪表输入端点的转换与接收，在接收到温度信息后，传感器会输出特定的电压信号，起到传感温度的测量与掌控，测量效果经过多次实验验证比较精准。
传感器中的感温管不是普通塑料材质的工业用管，而是一种经过特殊性处理的高强度的特殊管材，导热性更强，坚固性能更好。
此外，在设计上将感温管的开口端部分进行有效的密封，防止信息的泄漏。
同时在信号传输导线上也进行了精细的设计，不同于一般的传输导线，而是一种耐高温多股铜芯的屏蔽电缆，再次保证了温度信息传输的准确性。
2.2针对大中型电动机实现转速测量
传感器除了进行温度的传感测量外，还可以实现对大中型电机的转速测量。
转速测量在当今的大中型电动机中十分具有实用性。
转速测量的原理是将转速变为光通量，再将光通量通过特定的光电元设备转化为可变的电量，通过电量来进行转速的预测。
在进行大中型机电的转速测量时首先通过光电编码器，编码器随着转轴不断转动，每当光线通过编码器的夹缝时就自动反映给光电检测器一个独特的电脉冲，在转轴的不断转动中，光电元件就会输出完整的电脉冲，脉冲与转速成正比例关系，通过这种正比例关系获得大中型机电的转速范围。
2.3自动预报与报警装置，使损失降低到最小
随着工业化的发展，安全生产成为第一要务，在传感器的设计上安全性的考验就更加严格，江苏东佳电气有限公司生产的传感器就有效地加强了安全性设置。
可以实现自动预报与报警，随时发现机电设备使用过程中的潜在危险。
我们就以江苏东佳电气有限公司生产的传感器在数控机床主轴轴承温度的检测为例加以具体说明。
数控机床主轴运转进程中，因主轴光滑不足、润滑油太粘稠以及主轴加工、安装等因素，都会引起主轴轴承温度升高。
而主轴轴承温度过高，会引起材料膨胀，导致机械空隙变小，而呈现噪音和机械伤害。
温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量，利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。
特定的单片机会对这些数据进行检测，当发现提供的数据超出了正常的范围，那么就会有报警器发出刺耳的报警声，引起人们的关注。
通过报警设计，传感器的安全性能得到了大大的提高，避免了一些意外事件的发生，这也正是东佳传感器设计比较人性化的，也是至关重要的一点。
3.我国传感器的发展方向
我国的传感器研究开始与上世纪的八十年代，相较于国外的传感器研究，我国起步算是较晚的，但是在我国科研人员的不懈努力下，我国的传感器研究与发展后来居上，性能越来越好，但是我们应该看到我国的传感器水平与国外还是存在着一定差距，这也为我国今后的传感器发展指明了方向。
在今后的传感器设计中我们要更加注重其在机电一体化系统中的应用，积极发展更加先进的温度计算传感器，更新模拟与设计方法，采用微型机械设备等方面，使得传感器功能更加完善。
我们在针对传感器的改良升级方面可以在以下几个方面进行有益尝试。
3.1大力开发新型的传感材料。
在传感材料的研发上更加注重耐用性与敏感性，延长寿命的同时提高传感器在机电一体化系统中的敏感性。
3.2向更加精确的方向发展。
随着对误差要求的严格，我们的传感器将向着更加精确测量的发展方向发展，只有那种精确度高而且灵敏性强的传感器才能在机电一体化系统中发挥更加积极的作用。
3.3突出智能化
智能化是现在机器发展的必然趋势，即使是传感器也不例外，智能会水平的提高可以节约人力、物力，信号输出更加清晰，更加快速，机器运作与使用也更加智能化与人性化。
4.结束语
机电一体化是未来机电发展的趋势，传感器的智能化与人性化是传感器研究努力的方向，正是因为二者的有机结合才引发了一场前所未有的激烈变革。
在设计方式与设计理念上都是突破性的改进，这正是人类智慧与时代更迭的真实体现。
在今后的传感器与机电一体化研究分析中，我们依然要推陈出新，大胆变革，争取研究出更加先进的机电一体化产品，在激烈的国际机电产业竞争中占据一席之地。
参考文献：
[1] 林良邓. 浅析传感器技术在机电一体化中的应用[J]. 商业文化(学术版). 2008(08).
[2] 林云峰. 论检测传感技术在机电一体化中现状.应用及其发展[J]. 制造业自动化. 2011(03).
[3] 张鑫. 浅谈机电一体化的发展及趋势[J]. 黑龙江科技信息. 2011(06).
篇5：机电一体化系统中的传感器技术
摘 要：随着时代的发展和社会经济的进步，我国的传感器技术也在不断的发展，并且被广泛的应用于机电一体化系统中。
机电一体化是科学技术发展的必然结果，而传感器技术则是机电一体化的基本支撑技术。
本文简要分析了机电一体化系统中的传感器技术，希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：机电一体化;传感器技术;分析研究
一、前言
传感器技术很好理解，指的是用容易测量的电信号来替代能被测的非电量。
国家相关的委员会对传感器做了一个明确的定义，它作为一种前置部件存在于测量系统中，用可供测量的信号替代原来的输入能量。
随着科学技术的不断发展，传感器在信息采集系统中的作用越来越大。
二、传感器技术在机电一体化系统中的应用
机械加工过程的传感检测技术：众所周知，在机械加工过程中，有很多的地方需要检测。
在机械加工之前，需要自动检查件和所用的加工设备，只有这样，才能够正常的开始加工过程，比如对坯件的夹持方位自动判断和调整，对夹紧力的大小进行确定等等。
完成了加工之后，需要测量工件，保证产品质量符合相关的要求，比如测量工件的尺寸、粗糙度、形状等等。
对于其他的工件，比如齿轮、螺纹等，需要对它的齿距、螺距等进行检测。
最好可以自动开始这些检测，并且在下道工序自动输入这些检测结果。
在加工过程中，对于加工条件也有着严格的要求，这样才能够提高精密产品的合格率，因此，就需要自动检测和自动调整加工过程中的诸多参数，比如切削力、切削扭矩、进给速度等等。
再如切削过程中的传感检测技术，它的目的在于对切削过程中的生产率、制造成本等。
在对机床加工的动态稳定性与加工精度等问题进行研究时，需要相关的仪器对刀架、床身等振动参数进行测量，对机床的动态特性进行检验，将哪些不利于精度提高的薄弱环节给找出来。
通过测量切削力，对金属的切削原理进行研究，将这些必要的切削力数据提供给机床和夹具的设计和制定者，可以有效的提高产品的合格率。
传感器技术在汽车行业的应用：近些年来，随着科学技术的发展，汽车智能化程度越来越高，并且逐步向电子化和小型化的方向迈进。
在汽车行业中，对于传感器的需求也越来越大。
可以这样说，只要是采用电力控制系统的现代汽车，传感器技术都十分的重要，比如汽车制动防抱死系统、驱动防滑系统等等。
尤其近些年来，车用电子装置越来越普遍，比如娱乐装置、通信装置等等，还有那些辅助驾驶装置，用来减轻驾驶人员的疲劳。
在汽车的机电一体化方面，纯机械式控制部件逐渐被自动控制系统所取代，在汽车的全身，都已经覆盖了先进的检测和控制技术。
汽车传感器有一些不同的特点，一是较强的适应性，在恶劣的环境中也可以发挥作用。
因为汽车有时需要在极度恶劣的条件下工作，不管是大风大雨还是尘土飞扬，这样就对传感器的密封性、耐潮湿等提出了要求。
二是有着较强的抗干扰能力，因为在汽车发动机舱中安装传感器，发动机发动时会有高温和高压，并且震动特别强，此外，发动机在工作的过程中，还会有电磁波产生，那么就要求传感器有较强的抗感染能力。
三是有着较高的可靠性和稳定性，对于汽车各种部件的稳定性和可靠性都有着严格的要求，传感器也不例外。
四是价格较低，可以大批量生产，这就需要传感器具有较好的一致性，不需要做出复杂的调整。
传感器在数控机床上的应用：数控机床指的是采用了数控技术的机床，机床的运动过程和加工过程都是由数字信号来控制的。
具体来讲，指的是在程序介质上利用数字化的代码记录将刀具移动轨迹等加工信息记录上去，然后在数控系统中输入这些信息，经过运算过程，将指令发出去，对机床上刀具和工件之间的相对运动进行自动控制，从而保证加工出来的零件在形状、尺寸、精度等方面符合相关的要求。
这种机床就被人称之为数控机床。
主要有光电编码器、接近开关、温度传感器以及电流传感器、电压传感器等传感器技术应用于数控机床上，这些设备来对位置、直线位移、角位移、速度、压力等进行检测。
在数控机床的具体操作中，我们会发现传动轴传动过位的情况经常发生，如果不能够及时发现和解决这些问题，就会有故障存在于机床当中，对于正常的工作产生不利影响。
因此，就需要实时检测数控机床的轴动过位情况，保证故障可以被及时的'发现和消除掉，正常的生产。
再如，在数控机床中，可以利用压力传感器来检测工件夹紧力，如果夹紧力比设定值要小，那么工件就会出现松动的情况，系统在发出报警信息的同时，走刀立即停止。
另外，车刀切削力的变化可以利用压力传感器来测定。
再者，在润滑系统、液压系统以及气压系统中应用压力传感器，可以对油路或者气路中的压力进行检测，如果设定值大于油路或气路中的压力，触点就会发生动作，数控系统及时接收故障信号。
总之，在数控机床中应用传感器，可以将故障及时的发现，并且采取措施及时的解决，工作效率也可以得到大大的提高，数控机床的故障率也可以得到大大的降低。
三、结语
随着机械工业自动化程度的不断提高，要求更高质量的自动检测系统。
经过近些年的发展和创新，传感器技术的应用范围越来越广，取得了不小的成绩。
但是我们需要清晰的认识到，与西方发达国家相比，还存在着不小的差距，需要相关的研究人员继续努力。
参考文献：
[1]成木弟.传感器技术在机电一体化中的应用初探[J].商品与质量，2011，2(1)：123-125.
[2]黎诏权.传感器技术在机电一体化中的应用[J].城市建设理论研究，2011，2(17)：87-88.
[3]陈玉祥.浅析传感器技术在机电一体化中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，2(4)：21-22.
篇6：机电一体化技术应用
摘要:机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统。
针对机电一体化系统在工业应用环境运行时,系统受到的干扰问题,进行了一定的分析,并提出了一些具体的解决办法。
篇7：机电一体化技术应用
引言:机电一体化系统投入工业应用环境运行时,系统总会受到电网、空间与周围环境干扰。
若系统抵御不住干扰的冲击,各电气功能模块将不能进行正常的工作,微机系统往往会因干扰产生程序“跑飞”,传感器模块将会输出伪信号,功率驱动模块将会输出畸变的驱动信号,使执行机构动作失常,最终导致系统产生故障,甚至瘫痪。
一、干扰源
从干扰窜入系统的渠道来看,系统所受到的干扰源分为供电干扰、过程通道干扰、场干扰等。
1、供电干扰大功率设备会造成电网的严重污染,使得电网电压大幅度地涨落、浪涌,大功率开关的通断,电动机的启停等原因,电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。
据统计,电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起CPU误动作及数据丢失占各种干扰的90%以上。
2、过程通道干扰过程通道干扰主要来源于长线传输。
当系统中有电气设备漏电,接地系统不完善,或者传感器测量部件绝缘不好等;及各通道的传输线如果处于同根电缆或捆扎在一起,尤其是将信号线与交流电源线处于同一根管道时,产生的共模或差模电压都会影响系统,使系统无法工作。
3、场干扰系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场,如太阳及天体辐射;广播、电话、通信发射台的电磁波;周围中频设备发出的电磁辐射等。
这些场干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作,使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。
二、抗供电干扰的措施
1、配电系统的抗干扰抑制供电干扰首先从配电系统上采取措施,其次可采用分立式供电方案,就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电,这样就减少了集中供电的危险性,而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合,提高了供电的可靠性,也有利于电源散热。
另外,交流电的引入线应采用粗导线,直流输出线应采用双绞线,扭绞的螺距要小,并尽可能缩短配线长度。
2利用电源监视电路在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的,但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电,特别是后者属于恶性干扰,可能产生严重的事故。
因此应采取进一步的保护性措施,即使用电源监视电路。
电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能;及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。
三、过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰,主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。
1、光电隔离
利用光电耦合器的电流传输特性,在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来,这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰,而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。
2、双绞线传输在长线传输中,双绞线是较常用的一种传输线,与同轴电缆相比,虽然频带较窄,但阻抗高,降低了共模干扰。
由于双绞线构成的各个环路,改变了线间电磁感应的方向,使其相互抵消,因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。
3、阻抗匹配长线传输时,若收发两端的阻抗不匹配,则会产生信号反射,使信号失真,其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。
4、电流传输长线传输时,用电流传输代替电压传输,可获得较好的抗干扰能力。
5、合理布线强电馈线必须单独走线,强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。
四、场干扰的抑制
防止场干扰的主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。
须注意以下问题:
1、消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地,接地时要防止形成接地环路。
2、为了防止电磁场干扰,可采用带屏蔽层的信号线,并将屏蔽层单端接地。
3、不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。
4、在布线方面,不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线,也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线,以免互相串扰。
五、软件抗干扰技术
各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中,导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果,虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施,但仍然不能保证微机系统正常工作。
因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为,实施软件抗干扰的必要条件是:
1、在干扰的作用下,微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁,或易损坏的单元设置有监测状态可查询。
2、系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。
3、RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立,并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。
抑制数据采样的干扰可采用:数字滤波,宽度判断抗尖峰脉冲干扰等办法,也可采用重复检查法,偏差判断法来检查判断是否有干扰信号。
作者单位:国投新集能源股份有限公司
参考文献:
[1]魏俊民,周砚江.机电一体化系统设计.北京:中国纺织出版社.
篇8：机电一体化技术应用
引言:机电一体化系统投入工业应用环境运行时,系统总会受到电网、空间与周围环境干扰。
若系统抵御不住干扰的冲击,各电气功能模块将不能进行正常的工作,微机系统往往会因干扰产生程序“跑飞”,传感器模块将会输出伪信号,功率驱动模块将会输出畸变的驱动信号,使执行机构动作失常,最终导致系统产生故障,甚至瘫痪。
一、干扰源
从干扰窜入系统的渠道来看,系统所受到的干扰源分为供电干扰、过程通道干扰、场干扰等。
1、供电干扰大功率设备会造成电网的严重污染,使得电网电压大幅度地涨落、浪涌,大功率开关的通断,电动机的启停等原因,电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。
据统计,电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起CPU误动作及数据丢失占各种干扰的90%以上。
2、过程通道干扰过程通道干扰主要来源于长线传输。
当系统中有电气设备漏电,接地系统不完善,或者传感器测量部件绝缘不好等;及各通道的传输线如果处于同根电缆或捆扎在一起,尤其是将信号线与交流电源线处于同一根管道时,产生的共模或差模电压都会影响系统,使系统无法工作。
3、场干扰系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场,如太阳及天体辐射;广播、电话、通信发射台的电磁波;周围中频设备发出的电磁辐射等。
这些场干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作,使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。
二、抗供电干扰的措施
1、配电系统的抗干扰抑制供电干扰首先从配电系统上采取措施,其次可采用分立式供电方案,就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电,这样就减少了集中供电的危险性,而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合,提高了供电的可靠性,也有利于电源散热。
另外,交流电的引入线应采用粗导线,直流输出线应采用双绞线,扭绞的螺距要小,并尽可能缩短配线长度。
2利用电源监视电路在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的,但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电,特别是后者属于恶性干扰,可能产生严重的事故。
因此应采取进一步的保护性措施,即使用电源监视电路。
电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能;及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。
三、过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰,主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。
1、光电隔离
利用光电耦合器的电流传输特性,在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来,这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰,而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。
2、双绞线传输在长线传输中,双绞线是较常用的一种传输线,与同轴电缆相比,虽然频带较窄,但阻抗高,降低了共模干扰。
由于双绞线构成的各个环路,改变了线间电磁感应的方向,使其相互抵消,因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。
3、阻抗匹配长线传输时,若收发两端的阻抗不匹配,则会产生信号反射,使信号失真,其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。
4、电流传输长线传输时,用电流传输代替电压传输,可获得较好的抗干扰能力。
5、合理布线强电馈线必须单独走线,强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。
四、场干扰的抑制
防止场干扰的'主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。
须注意以下问题:
1、消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地,接地时要防止形成接地环路。
2、为了防止电磁场干扰,可采用带屏蔽层的信号线,并将屏蔽层单端接地。
3、不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。
4、在布线方面,不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线,也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线,以免互相串扰。
五、软件抗干扰技术
各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中,导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果,虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施,但仍然不能保证微机系统正常工作。
因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为,实施软件抗干扰的必要条件是:
1、在干扰的作用下,微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁,或易损坏的单元设置有监测状态可查询。
2、系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。
3、RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立,并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。
抑制数据采样的干扰可采用:数字滤波,宽度判断抗尖峰脉冲干扰等办法,也可采用重复检查法,偏差判断法来检查判断是否有干扰信号。
作者单位:国投新集能源股份有限公司
参考文献:
[1]魏俊民,周砚江.机电一体化系统设计.北京:中国纺织出版社. 具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。
DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。
分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3结束语
机电一体化的出现是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。
随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景将更为广阔。
参考文献：
[1]王咏莉.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2010，7.
[2]何建新，黄丽.机电一体化技术应用与发展探讨[J].思茅师范高等专科学校学报，2009，6.
篇9：机电一体化技术及其应用
一、机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。
数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。
数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。
例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。
随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。
如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。
这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
1.4 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。
而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。
微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器)，各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。
1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。
为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。
首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。
由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。
带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
二、机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。
机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
2.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。
智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。
2.2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。
分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。
利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。
随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。
不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。
DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。
DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。
分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
2.3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。
“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。
开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
2.4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。
未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。
为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。
美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。
篇10：机电一体化技术及其应用
摘要：机电一体化又称机械电子学，日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，即结合应用机械技术和电子技术于一体。
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术发展迅速，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前，机电一体化的系统构成已经越发的完善，应用也越发的广泛。
关键字：机电一体化 组成要素 发展状况 技术应用
一、机电一体化的研究方向
1.机械技术。
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
2.计算机与信息技术。
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术，即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术。
传感器技术在机电一体化中的应用（精选10篇）
