机电接口类型及特点分析

机电接口是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向，机电接口分为信息采集接口和控制量输出接口。

（1）信息采集接口

在机电一体化产品中，控制微机要对机械执行机构进行有效控制，就必须随时对机械系统的运行状态进行监视，随时检测运行参数，如温度、时间、角度、速度、流量、压力等。因此，必须选用相应传感器将这些物理量信号转换为电量信号，再经过信息采集接口的整形、放大、匹配、转换，变成微机可以接收的信号。传感器的输出信号中，既有开关信号（如限位开关，时间继电器等），又有频率信号（超声波无损探伤）；既有数字量，又有模拟量（如温敏电阻，应变片等）。

针对不同性质的信号，信息采集接口要对其进行不同的处理，一般来说，自然界中存在的物理量大都是连续变化的物理量，这就需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模/数转换，用A/D表示（Analogto Digital）；另外，传感器工作环境恶劣，传感器和微机之间常常要采用长线传输，加之信号强度较弱，所以抗干扰设计也是接口设计的一个重要内容。

（2）控制输出接口

控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件去调节系统的运行状态，使其按设计要求运行。根据执行元件的不同，控制接口的任务也不同。例如对于交流电动机变频调速器，控制信号为0～5V电压信号或4～20mA电流信号，则控制输出接口必须进行数/模转换，用D/A表示（Digital to Analog）；对于交流接触器等大功率器件，必须进行功率驱动。由于机电系统中执行元件多为大功率设备，如电动机、电热器、电磁铁等，这些设备产生的电磁场、电场干扰往往会影响微机的正常工作，所以抗干扰设计也是控制输出接口设计时应考虑的重要内容。(www.xing528.com)

带有模数和数模转换电路的测控系统大致可用图7-17所示的框图表示。

图7-17 一般测控系统框图

图中模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入A/D转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由D/A转换器还原为模拟量，经放大器送往驱动执行部件。图中将模拟量转换为数字量的装置称为A/D转换器，简写为ADC（Analogto Digital Converter）；把实现数模转换的电路称为D/A转换器，简写为DAC（Digitalto Analog Converter）。

为了保证数据处理结果的准确性，A/D转换器和D/A转换器必须有足够的转换精度。同时，为了适应快速控制和检测的需要，A/D转换器和D/A转换器还必须有足够快的转换速度。因此，转换精度和转换速度是衡量A/D转换器和D/A转换器性能优劣的主要标志。