任务四 电容式接近开关

教学内容任务四电容式接近开关课时2教学目标知识目标1.掌握电容式接近开关的工作原理；2.理解电容式接近开关的结构和特点；3.了解电容式接近开关的实际应用。能力目标1.学会电容式接近开关的外部接线方法；2.学会识别电容式接近开关。素质目标1.培养学生独立思考和全面分析问题的能力2.提升学生举一反三的能力教学重点1.掌握电容式接近开关的工作原理；2.理解电容式接近开关的结构和特点；3.了解电容式接近开关的实际应用。教学难点1.掌握电容式接近开关的工作原理；2.理解电容式接近开关的结构和特点；教学策略教法学法讲解，分析讨论，动画观看，ppt展示教学手段教具准备课件，多媒体，ppt，图片，动画，视频教学过程教学要点及教师活动学生活动教学引入高节奏、高效率，是当代生活的一大特点。汽车已不再是奢侈品，它被越来越多的家庭所拥有,在汽车仪表盘上指示油箱液位的指针会随着油料的多少而转动，那么汽车油箱液位是如何工作的呢？带着这个疑问，今天我们就来学习一种接近开关——电容式接近开关，如图5-4-1所示。图5-4-1电容式接近开关学生思考，了解电容式接近开关在日常生产生活中的应用。教学过程教学要点及教师活动学生活动一、认识电容式传感器插入电容式压力传感器5-4-1视频文件。1．电容式传感器插入电容式压力传感器5-4-1视频文件。电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。2．电容式传感器的工作原理由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器,如图5-4-2所示。如果不考虑边缘效应,其电容量为：ε为电容极板间介质的介电常数,ε=ε0·εr,其中ε0为真空介电常数,εr为极板间介质相对介电常数;A为两平行板所覆盖的面积；d为两平行板之间的距离。当被测参数变化使得上式中的A，d或ε发生变化时,电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变,而仅改变其中一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化,通过测量电路就可转换为电量输出。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。电容式接近开关就是利用电容式传感器原理设计的。二、电容式接近开关的工作原理及结构1．电容式接近开关的工作原理电容式接近开关是一个以电极为检测端的静电电容式传感器，它由高频震荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路等部分组成。检测电极电容式接近开关的工作原理就是当电源接通时,RC振荡器不振荡，当一目标朝着电容器的电极靠近时检测电极，电容器的电容量增加，振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号。电容式接近开关的感应面由两个同轴金属电极构成，很象“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离,对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。检测电极检测电极2．电容式接近开关的结构电容式接近开关的形状及结构随用途的不同而各异。应用较多的圆柱形电容式接近开关的结构图，它主要由检测电极、检测电路、引线及外壳等组成。检测电极设置在传感器的最强端，检测电路装在外壳内并由树脂灌封。在传感器的内部还装由灵敏度调节器。使用者可依据不同环境和需要进行调节。三、电容式接近开关的应用插入电容液位器5-4-6视频文件。电容式接近开关不仅能检测金属，而且也能对非金属物质如塑料、玻璃、水、油等物质进行相应的检测。在检测非金属物体时，相应的检测距离因受检测体的导电率、介电常数、体积吸水率等参数影响、相应的检测距离有所不同，对接地的金属导体有最大的检测距离。在实际应用中，主要用电容式接近开关检测非金属物质。插入电容液位器5-4-6视频文件。学生看ppt，了解电容式传感器的定义。阅读，听老师讲解，理解电容式传感器的工作原理。学生看ppt及课本认识电容式接近开关的应用。教学反馈及检测【案例分析】电容式接近开关的实际应用齿轮转速的测量。在齿轮状物如齿轮旁边安装一个电容式接近开关，如图5-4-5所示。频率计电容式接近开关频率计电容式接近开关图5-4-5电容式转速计当转轴转动时，电容式接近开关周期地检测到齿轮的齿端端面，就能输出周期性的变化信号。该信号经放大、变换后，可以用频率计测出其变化频率，