第1章 机电一体化系统设计基础知识
1.2 机电一体化系统各组成单元的基本功能
在机电一体化系统设计中,由于设计技术指标要求不同,功能作用不同,应用场合不同,相应的设计组成也不同。具体设计由机电系统或产品设计自身要求所决定。机电一体化系统主要组成单元是机械单元、动力单元,传感器单元、信号转换单元、驱动单元、控制单元、执行单元、计算机单元、接口电路单元等。
在机电一体化系统设计中,根据设计实际要求提出功能目标,合理选择和配置不同的各种单元,可组成多功能、高精度、高可靠性、高稳定性、低功耗的最佳系统或产品。在设计前需要对各组成单元提出基本功能要求,才能进行系统设计。
(1)机械单元功能机械单元是机电系统或设备的组成部分之一,机械单元的设计必须结构合理,减轻质量和提高精度。为了减轻质量,除了合理进行结构设计外,主要应考虑采用非金属复合材料。只有减轻了机械主体的质量,才可能实现系统的小型化。减小质量必须在满足刚性的要求条件下进行。在设计机械单元结构时,结合设计系统特点,技术指标要求,进行性能分析,力争实现单元部件的标准化、系列化和组件通用化。
(2)传感器单元功能传感器单元可实现物理信号的检测、转换输出功能。传感器检测的信号有压力、温度、加速度、流量、位移、速度、角度、高度、湿度等。各种传感器与其他仪器配合可组成检测系统、检测控制系统、多参数测试系统等,传感器单元是机电系统设计的主要部分。
(3)控制单元功能控制单元一般包括计算机主体、可编程控制器及其配套的输入输出接口设备。可实现程序控制、检测信号判别计算控制、多参数控制功能等。在机电一体化系统设计中,存在着处理计算速度、可靠性、抗干扰以及标准化问题。要进一步提高机电一体化产品的质量及可靠性,必须提高控制单元的自身可靠性及精度。一方面要合理选择控制单元,采用最佳组合方法,确定最佳工作条件;另一方面要研制小型、大容量、高精度、高速处理的计算机,控制单元部件及开发多功能软件。
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