Page 137 - 机械设计制造与自动化技术研究

第五章 机电一体化系统设计

压驱动、气动驱动，也可以通过传动件和执行机构相互协调驱动。在机电一体化
产品设计中，这些机械运动通常由控制系统来协调与控制。这就要求在机械传动
系统设计时要充分考虑到机械传动控制问题。

随着机电一体化技术的发展，如今的机械传动装置，已不仅仅是变换转速和
转矩的变换器，而成为伺服系统的组成部分，要根据伺服控制的要求来进行选择
设计。近年来，由控制电动机直接驱动负载的技术得到了很大的发展。但是，对
于低转速、大转矩传动系统，目前还不能取消减速传动链。

（3）传感器与检测系统设计。传感器的种类很多，而在机电一体化产品中，
传感器主要用于检测位移、速度、加速度、运动轨迹及机器操作和加工过程参数
等机械运动参数。
传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

敏感元件是能直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量的元件。如弹
性敏感元件可将力转换为位移或应变；转换元件可将敏感元件输出的非电物理量
转换成电路参数量；基本转换电路可将电路参数量转换成便于测量的电信号，如
电压、电流、频率等。

传感器可以按不同的方式进行分类，例如，按被测物理量、工作原理、转换
能量、输出信号的形式（模拟信号、数字信号）等进行分类。
按传感器作用可分为检测机电一体化系统内部状态的信息传感器和检测外部
对象及外部环境状态的外部信息传感器。

内部信息传感器包括检测位置、速度、力、力矩、温度及变换的传感器。外
部信息传感器包括视觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、角度
觉（平衡觉）传感器等。因此。传感器是产品机电一体化的重要标志之一。
传感器的特性主要是指输入与输出的关系。当传感器的输入量为常量或随时

间做缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系为静态特性；当传感器的输出
量相应随时间变化时，输入量的响应称为传感器的动态特性。
传感器的基本参数为量程、灵敏度、静态精度和动态精度。在传感器设计
选型时，应根据实际需要，确定其主要性能参数。有些指标可要求低些或可以不

予考虑，使传感器成本降低又能达到较高的精度。一般选用传感器时，应主要考
虑的因素是精度和成本，通常应根据实际要求合理确定静态、动态精度和成本的
关系。

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