机电一体化概述

机电一体化概述仪征技师学院2021.5.13精选ppt学习目的：目的：

建立概念－什么是机电一体化；开阔眼界－机电一体化技术是怎样应用的；掌握思想方法－机电一体化技术应该怎样应用。精选ppt第一节机电一体化的概念

机电一体化是一门跨学科的新兴边缘学科。在二十世纪七十年代，日本人首先提出机电一体化的概念。日本人通过他们所创造的一个英语词汇

Mechatronics

来表达这一概念。Mechanics〔机械学〕Electronics〔电子学〕从这个组合词的构成来说，表达了“机械电子学〞的意义。需要强调的是，Mechatronics表达的是“机械技术与〔微〕电子技术相结合〞的概念，而不是机械与电气〔控制〕技术的结合。注意：★电气控制包括了强电和弱电〔微电子〕两种控制。★在二十世纪七十年代，计算机技术附属于电子技术，实际上Mechatronics包括机械、电子和计算机技术。精选ppt机电一体化定义：机电一体化·是微电子技术向传统机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新的概念，是机械技术、微电子技术相互融合的产物。

——多学科交叉的综合技术。

——新型的机械电子器件(称为机电一体化产品)

机电一体化技术是一门新兴的综合性技术，它在技术上并没有什么新创造或新发现，而主要地是把机械、电子、计算机等有关技术综合应用。因此，机电一体化是一门跨学科的边缘学科，是在系统论、控制论和信息论根底上建立起来的应用学科。精选ppt

关于机电一体化技术可以从以下几个方面去理解：

1．机电一体化技术从硬件上是由机械装置、电子装置、计算机等组合而成。2．为获得最正确的技术效果，应从系统的观点出发，把机械局部和电子、计算机局部融合在一起，通盘考虑。3．通过采用电子技术和计算机技术，易于实现对设备或系统的控制和管理。4．信息是实现控制和管理的根底。因此，信息在机电一体化技术应用的过程中具有非常重要的地位。精选ppt

机电一体化技术的应用对象目前，机电一体化技术应用较为广泛，应用形式多种多样。归纳起来，机电一体化技术的应用对象主要为机电一体化产品和机电一体化〔制造〕系统。机电一体化产品机电一体化产品是指采用机械装置、电子装置或计算机等组合而成的产品，其主要目的是提高产品性能、增加产品的功能、减小产品的外形尺寸。典型的机电一体化产品有数控机床、机器人、电子化的照相机、电子手表、电子化的洗衣机、变频式空调、微电脑控制的电冰箱、摄像机、录像机、按键式机、机、复印机、磁盘驱动器、打印机、绘图机等。由以上列举的机电一体化产品可以看出，许多家用电器和办公设备都属于机电一体化产品。精选ppt机电一体化产品概况

机电一体化产品的种类繁多，为了便于对其开展研究，可以按所需要的方式进行分类。

一、根据产品的用途分类

根据用途的不同，机电一体化产品可以分为以下几大类:

1．家用电器类

这类机电一体化产品有电子化的洗衣机、变频式空调、录相机、摄像机、电子化的照相机、电子化的钟表等。

2．办公类

这类机电一体化产品有复印机等。

3．计算机外部设备类

这类机电一体化产品有磁盘驱动器、光盘驱动器、扫描仪、绘图仪、打印机等。

精选ppt4．通讯类这类机电一体化产品有按键式机、机等。

5．衡器类

这类机电一体化产品有电子计价秤、电子汽车衡、电子轨道衡、电子皮带秤等。

6．商业类

这类机电一体化产品有电子式自动售货机等。

7．金融类

这类机电一体化产品有银行自动取款机、自动验钞机等。

8．交通类

这类机电一体化产品有汽车、电动汽车等。

9．工业设备类

这类机电一体化产品有数控机床、机器人、坐标测量机等。精选ppt

二、按机电结合的程度分类

根据在产品中机械技术与电子技术、计算机技术结合程度的不同，机电一体化产品可以分成以下几大类：

1．使传统的高性能机械产品采用电子技术，以进一步提高性能，增强功能例如：数控机床、指针式石英电子手表2．用电子技术代替原来由机械组成的控制局部例如：电子化的照相机

3．机电并重的有机结合

例如：机器人、电子式自动售货机、银行的自动取款机4．机械局部比较简单，以电子技术为主例如：洗衣机、电子汽车衡、机、复印机、录像机、磁盘驱动器5．以电子技术几乎全部取代机械机构例如：数字式石英电子钟表、按键式机、全电子式交换机精选ppt第二节机电一体化产品的构成

机电一体化产品的构成如图3－1所示。精选ppt机电一体化产品主要由五局部组成：一、信息处理及控制局部信息处理及控制局部在机电一体化产品中至关重要，它的作用相当于人体的大脑，主要用来进行信息处理，并根据信息处理的结果发出控制指令。绝大局部机电一体化产品的信息处理及控制局部是计算机，也有少数机电一体化产品的信息处理及控制局部为具备信息处理和控制功能的电子元器件。二、动力局部动力局部的作用是为机电一体化产品的动作和运转提供能源和动力。通常机电一体化产品的动力源是电能，为信息处理及控制局部、信息源提供能源，并通过为动力装置〔电动机〕提供能源，为执行局部提供动力。有些机电一体化产品的动力源是原动机〔例如汽车的动力源为内燃机〕，其提供能源和动力的方式与动力源为电能的情况有所不同。精选ppt精选ppt精选ppt三、信息源信息源的作用是向信息处理及控制局部提供各种信息。通常信息源由各种传感器组成，检测机电一体化产品其它局部的运动和状态情况，将这些反映运动和状态的物理量转换为信息处理及控制局部能够接收的电信号。有些机电一体化产品的信息源是一个独立的信号发生器，直接为信息处理及控制局部提供电信号。有些机电一体化产品那么是直接接收外部的控制信息。四、机械结构机械结构的作用是承受机电一体化产品的工作载荷，以满足产品的强度和刚度要求，并通过某些机构实现运动或传递动力。机械结构是机电一体化产品的根底局部。五、执行局部执行局部是带动机构实现运动的传动装置或驱动装置，一般为机械传动系统、液压装置或气动装置。精选ppt第三节电子化的洗衣机

本节仅以桶式洗衣机为例，介绍机电一体化技术在洗衣机方面的应用。

一、机电式洗衣机

1．普通单缸式和双缸式洗衣机

普通的单缸和双缸洗衣机的功能较少，一般都是采用机械式定时器来控制洗衣机波轮的转动和换向，以及甩干桶的转动。

这类洗衣机不属于机电一体化产品！精选ppt2．机械控制式全自动洗衣机早期的全自动洗衣机大都采用机械式的控制器来实现多种洗涤方式的程序〔顺序〕控制。这类洗衣机通过人工设定控制器的洗涤方式，能够自动地完成指定的洗涤全过程。

但这类洗衣机也不属于机电一体化产品！

二、机电一体化洗衣机

1．采用微机控制的全自动洗衣机机电一体化洗衣机采用微机〔单片机〕控制的全自动洗衣机的功能比机械控制式全自动洗衣机更多，同时控制方面更为灵活。精选ppt以国产小天鹅洗衣机〔XQB33—82型〕为例，除了设有“牛仔、羊毛、标准、轻柔、快速〞五种设定的洗涤方式程序以外，还备有千余种自编程序供使用者选择。这种洗衣机具有四种水流方式和两种波轮〔电机〕转速，可以显示洗涤剩余时间、自动报警、自动偏置调整。

这种洗衣机的最大优点是给予使用者足够的自由操作的空间，使用者可以根据自己的习惯和要求来自编洗衣程序。但是，如果使用者对自编洗衣程序的方法不熟悉，那么这种自编洗衣程序的功能那么形同虚设。问题：能否研制一种类似于傻瓜照相机式的洗衣机？

2．模糊控制洗衣机

这类洗衣机采用单片机实现模糊控制。理论上,模糊控制洗衣机上只需设一个控制键。使用者只需按下这个控制键，洗衣机就可自动完成洗涤过程。精选ppt〔1〕模糊控制洗衣机的根本控制原理模糊控制洗衣机的根本控制原理为：1〕根据传感器检测到的布质、布量和衣物的脏污程度，通过模糊推理确定洗涤剂的投放量、水位、水流、脱水时间。2〕根据洗涤过程中桶内水的混浊度的变化，实时模糊控制洗涤时间。3〕根据漂洗后桶内水的混浊度确定是否结束漂洗。精选ppt〔2〕检测传感器1〕混浊度传感器

混浊度传感器一般采用红外光电传感器。混浊度传感器浸泡在洗衣桶的溶液内，主要由一个红外发射管和一个红外接收管组成。红外发射管发出一定强度的红外光，红外接收管在溶液的另一侧接收红外光。根据红外接收管接收到的红外光的强度，就可以确定溶液的混浊程度。

可以通过溶液的混浊度确定漂洗过程是否应该结束，通过溶液混浊度的变化率判断洗衣过程是否应该结束。精选ppt2〕布质布量传感器

布质布量的检测一般在洗涤之前进行。在一定水位的前提下，布质布量不同，产生的布阻抗不同。测量布质布量时，先向洗衣桶内参加一定量的水，起动电机带动波轮转动，然后突然切断电源。电机靠惯性继续旋转，但此时电机处于发电状态，会产生一定的感应电势。

由于不同的布质布量会形成不同的布阻抗，而不同的布阻抗对电机产生不同的制动效果。经过大量试验，归纳出模糊推理规那么，就能根据感应电势的大小和持续时间长短，推断出布质布量。

为了减少推断误差，需反复检测几次，再进行数学处理。精选ppt3〕水位传感器水位测量采用LC水位传感器。传感器内的电感电容与外电路构成LC振荡器，水位的上下影响电感值的大小，因而影响传感器的振荡频率。由其振荡频率就可测得水位。〔3〕模糊控制洗衣机的工作过程模糊控制洗衣机的工作过程如右图所示。注意：目前模糊控制洗衣机并非一键控制，并且洗涤剂由人工放入。

三、小结

1.机电式的控制装置也能够实现顺序控制度功能，但这类控制装置已很少应用。2.机电一体化产品的设计和开发过程中要贯彻“把方便送给用户，将麻烦留给自己〞的原那么。精选ppt精选ppt精选ppt机电一体化产品主要特征机电一体化产品具有许多有益的特征。其中最主要的是：1、整体结构最正确化在传统的机械产品中，为了增加一种功能，或实现某一种控制规律，往往靠增加机构的方法来实现。比方：我们很多机械设备为了实现变速的目的，出现了一系列齿轮组成的变速箱。精选ppt2、系统控制智能化这是机电一体化与传统的工业自动化最主要的区别之一。电子技术的引入，显著地改变了传统机械那种单纯靠操作人员，按照规定的工艺顺序或节拍，频繁、紧张单调、重复的工作状况。正常情况下，整个系统按照任的意图进行自动控制。一旦出现故障，就会自动采取应急措施。实现自动保护。在这样的情况下精选ppt精选ppt机电一体化技术五大组成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体〔结构组成要素〕是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动局部〔动力组成要素〕依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感局部〔感知组成要素〕对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理局部〔职能组成要素〕将来之测试传感局部的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构〔运动组成要素〕根据控制及信息处理局部发出的指令，完成规定的动作和功能精选ppt机电一体化技术四大原那么构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原那么。1、接口耦合：两个需要进行