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第1章　机电一体化系统设计基础知识1

1.1 机电一体化系统的基本概念1

1.1.1　机电系统的特征1

1.1.2　机电系统工程设计的基本原则2

1.2　机电一体化系统各组成单元的基本功能3

1.3　机电一体化系统设计中的关键技术4

1.3.1　传感器与检测技术4

1.3.2　信息处理技术5

1.3.3　自动控制技术5

1.3.4　伺服驱动技术6

1.3.5　接口技术6

1.3.6　机械技术7

1.3.7　机电系统总体技术7

1.4　机电一体化系统（产品）的分类7

1.5　现代机电一体化系统设计技术的发展8

1.5.1 现代机电一体化系统的发展目标8

1.5.2　机电一体化技术的发展9

1.5.3　机械制造过程中的机电一体化发展10

第2章　检测系统接口电路11

2.1 概述11

2.2　基本信号转换电路12

2.2.1 分压电路12

2.2.2　差分电路14

2.2.3　非差分桥式电路14

2.2.4　调频电路15

2.2.5　脉冲调宽电路16

2.3　信号放大电路16

2.3.1 高输入阻抗放大器16

2.3.2　高共模抑制比放大器17

2.3.3　小信号双线变送器20

2.3.4　隔离放大器21

2.3.5　可变增益放大器22

2.3.6　电荷放大器24

2.4　信号处理电路25

2.4.1　信号滤波器25

2.4.2　绝对值检测电路36

2.4.3　峰值保持电路37

2.4.4　调制与解调电路38

2.4.5　电压比较电路45

2.4.6　电压／电流转换电路47

2.4.7　频率／电压变换电路50

2.5　稳压电源电路的设计与应用51

2.5.1 W7800（W7900）系列集成稳压电源设计51

2.5.2 W317（W337）集成稳压电源设计55

2.6　机电一体化中常用检测装置57

2.6.1　差分变压器58

2.6.2　光栅传感器59

2.6.3　光电编码器63

2.6.4　旋转变压器64

2.6.5　感应同步器67

2.6.6 自整角机70

2.6.7　速度传感器74

2.6.8　力、力矩传感器76

2.7　应用实例78

2.7.1 12路应变传感器放大电路设计78

2.7.2 带数据采集功能的动态电阻应变仪80

第3章　计算机控制接口技术83

3.1 概述83

3.1.1 计算机控制系统的组成及特点83

3.1.2　计算机的过程输入输出通道84

3.1.3　过程通道接口设计应考虑的问题85

3.2　机电系统接口微机的选择86

3.2.1 单板机和单片微机控制系统86

3.2.2　普通PC机组成的控制系统87

3.2.3　工业PC控制机87

3.2.4　STD总线控制系统88

3.2.5　可编程控制器88

3.3　模拟量输入通道90

3.3.1 模拟量输入通道的组成90

3.3.2 多路开关90

3.3.3　采样保持器96

3.3.4 A/D转换器97

3.3.5　模拟量输入通道模板举例113

3.4　模拟量输出通道115

3.4.1 模拟量输出通道的结构形式115

3.4.2 D/A转换器及其接口技术116

3.4.3 D/A转换器的输出方式122

3.4.4　模拟量输出通道模板举例124

3.5　数字量输入／输出通道126

3.5.1 光电隔离技术126

3.5.2　数字量输入接口技术127

3.5.3　数字量输出接口技术130

3.5.4　数字（开关）量输入／输出通道模板举例138

3.6　人机接口技术139

3.6.1 键盘接口技术139

3.6.2 LED显示器及其接口技术145

第4章　伺服电机驱动控制系统技术151

4.1 伺服电机驱动控制系统设计分析151

4.1.1 电机驱动控制系统的特点151

4.1.2　伺服驱动控制系统设计的基本要求152

4.1.3　伺服驱动控制系统设计的基本原则153

4.2　步进电动机控制系统设计154

4.2.1 步进电动机的工作原理154

4.2.2　步进电动机的控制系统设计155

4.2.3　步进电动机的选用方法159

4.2.4　步进电动机控制系统设计方法160

4.2.5　实例：步进电动机控制应用举例162

4.3　直流电机调速控制系统设计164

4.3.1 直流电机的调速原理及特点164

4.3.2　直流电机的机械特性165

4.3.3　晶体管脉宽直流调速系统166

4.3.4　实例：直流电机调速应用举例174

4.4　交流电机伺服驱动控制设计176

4.4.1 三相异步电机结构及调速方法177

4.4.2　变频调速控制器178

4.4.3　交流电机伺服驱动控制178

4.4.4　实例：交流调速应用举例180

第5章　机电、体化设计实例181

5.1 实例：动量矩定理演示仪电路设计181

5.1.1 隔离的RS-485驱动181

5.1.2　键盘、显示器接口183

5.1.3　传感器信号放大与A/D转换电路设计185

5.1.4　位置检测电路设计185

5.2　实例：使用ADuC845/847组成的高分辨率数字电子秤187

5.2.1　系统组成187

5.2.2　电源电路187

5.2.3　供桥及基准电源187

5.2.4　传感器连接与数据采集189

5.2.5　键盘显示系统190

5.2.6　与上位机通信191

5.3 实例：制动试验台电机控制电路设计191

5.3.1 接近开关及接口电路193

5.3.2　转速测试传感器及测试原理194

5.3.3　电机控制电路196

5.3.4　控制板电路原理图200

参考文献201