传感器应用技术 第2版 教案 7.金属物体位置检测、8.磁性物体位置检测、9.电容式接近开关一般物体位置检测

技能改变命运素养成就未来技能改变命运素养成就未来《 传 感 器 应 用 技 术 》 教 案课 题金属物体位置检测计划学时4学时授课类型与教学方法翻转课堂，任务驱动法教具准备PPT课件、微课视频等教材分析用技术》模块四。体现了理论与实践一体化的边教边学边做的特色。学生分析授课对象电子电气专业二年级下学期的学生，有一定的电工基础知识和电工实操技教学目标知识目标：1．懂得电感式接近开关的工作原理和特性，了解电感式接近开关的结构2．能测试电感式接近开关的检测距离技能目标：1．能根据控制设备如PLC、继电器等选择电感式接近开关的类型2．能据控制要求安装、调试电感式接近开关。情感目标：教学重点、难点及解决措施重点：懂得电感式接近开关的工作原理和特性，了解电感式接近开关的结构能据控制要求安装、调试电感式接近开关难点：能据控制要求安装、调试电感式接近开关教学过程步骤时间教师活动学生活动设计意图一、激发学习兴趣（5分钟）创设情境，通过设疑，引出本节课的教学任务。学生观看视频引发学生学习本节课程的兴趣任务一认识电感式接近开关学生将课堂讲授与自主学习相结合，学生进行课堂训练学生自主分析，引出结论课堂训练1．认识电感式接近开关电感式接近开关用于检测各种金属导体。当运动的金属物）图 电感式接近开关的结构及图形符号2．电感式接近开关的特性工作特性实验按图所示将电感式接近开关与继电器连接，分别用金属块和塑料板靠近、远离电感式接近开关，观察继电器的动作情况。NPN型电感式接近开关的特性实验结论：当金属块靠近电感式接近开关时，继电器吸合；当金属块远离电感式接近开关时，继电器断开。而塑料板靠近和远离电感式接近开关时，继电器没有反应。这说明电感式接近开关只能检测到金属导体而不能检测非金属体。3．接近开关检测距离实验当物体移向接近开关到一定的距离时，接近开关才“感改变学习形式，提高学习节课的教学难点二、启迪探究与知识学习（130分钟知”，并发出动作信号。通常人们把接近开关刚好动作时探头与检测体之间的距离称为检测距离。不同的接近开关检测距离也不同，调节灵敏度旋钮（一般位于开关的后部）可适当改变（微调）检测距离。如图所示，测试某一型号的电感式接近开关的检测距离。1）用万用表与塑料直尺测量检测距离测试流程：用万用表电压档测试接近开关输出端的电压→接近开关上电→移动小钢条逐渐靠近探头→观察万用表电压变化情况→用塑料直尺测量钢条与探头之间的距离。2）连接继电器测量检测距离测试流程：按图所示的实验图接线→接近开关上电→移动小钢条逐渐靠近探头→观察继电器动作→用塑料直尺测量钢条与探头之间的距离。图 测试接近开关的检测距离任务二 金属物体位置检测1．电感式接近开关的接线不同的电感式接近开关其输出端口数量是不一样的，有二线、三线、四线，甚至五线输出的接近开关，其中两线、三线PLC算机接口使用。图所示为所示分别为直流三线接近开关与继电器线圈的接线图。图 直流三线接近开关的接线2．三线制电感式接近开关与PLC连接，检测金属导体PLCFXPLCNPN-NOFX1NPLCPLC的＋24VCOMCOM端相连接，PLCPLC接线COMFX2NPLC的＋24VCOMCOMPLC内部已完成连接，接线如图b所示。信号输出线接近开关GND电源线a）与FX1N系列PLC连接 b）与FX2N系列PLC连接图三线制接近开关与FX系列PLC的连接3．电感式接近开关在其他行业应用转速测量、金属探伤、探雷等。图所示为位移与振幅测量图,其实质是位移的测量，其测量范围可以从0～1mm到0～30mm。a；b图是旋转轴的径向振动测量。a）转轴轴向位移 b）金属试件的热膨胀系数 c）换向阀、先导阀的轴位移 d）旋转轴的径向振动 手持式探雷器 近距离探雷标示机器人四、小结（10分钟）课程小结：电感式接近开关的结构、工作原理和特性。电感式接近开关的安装接线与调试。电感式接近开关在生产中应用教学反思利用信息化手段，通过视频、动画、仿真，通过学生自主学习，巩固操作，强化规范利用信息化教学平台，营造一个多功能信息化的教学环境。《 传 感 器 应 用 技 术 》 教 案课 题磁性物体位置检测计划学时4学时授课类型与教学方法翻转课堂，任务驱动法教具准备PPT课件、微课视频等教材分析用技术》模块四。体现了理论与实践一体化的边教边学边做的特色。学生分析授课对象电子电气专业二年级下学期的学生，有一定的电工基础知识和电工实操技教学目标知识目标：1．懂得霍尔开关的工作原理和特性2．会用霍尔开关进行转速和物体运动位置的检测技能目标：能根据控制要求安装、调试霍尔开关。情感目标：教学重点、难点及解决措施重点：1．霍尔开关的工作原理和特性2．霍尔开关进行转速和物体运动位置的检测难点：霍尔开关的安装接线与调试。教学过程步骤时间教师活动学生活动设计意图一、激发学习兴趣（5分钟）创设情境，通过设疑，引出本节课的教学任务。学生观看视频引发学生学习本节课程的兴趣任务一 霍尔开关检测磁性物体二、启迪探究与知识学习（60）1．认识霍尔开关 a）外形 b）图形符号2．霍尔开关实验4-20PLC连接，当有磁性物体接3．霍尔效应与霍尔位置传感器1）B的磁aa、b方（洛仑兹力c、d面分别聚集正、负电荷，形成电动势EH（称为霍尔电动势），这种现象称为霍尔效应。若改变I或B,EH的变化，利用这一原理可以制成各种霍尔传感器。a)霍尔效应 b)利用霍尔元件制成的位置传感器图霍尔效应与霍尔位置传感器原理图2）b所示为利用霍尔元件制成的位置传感a、b方向通入UH1和UH2方向相反UH1学生将课堂讲授与自主学习相结合学生进行课堂训练改变学习形式，提高学习节课的教学难点学生自主分课堂训练x的数值正比于位移量△x，正负值取决于△x方向。所以，这种位置传感器不仅能测量位移的大小，还能鉴别位移的方向。任务二 霍尔接近开关的应用1．霍尔接近开关工作原理关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别磁性物体存在，进而控制开关的通或断。2．霍尔开关的应用1）测量、控制气缸活塞运动的位置图 活塞运动位置测控图2）转盘（转轴）的速度测量学生分组动手实际操作培养学生团结协作的精神学生由图分析出工作原理6s操作的必要性三、合作交流（80）图 霍尔开关测定转盘转速3）霍尔汽车点火器霍尔汽车点火器工作原理如图所示是霍尔4-28a4-28bK(断电器)与车上低压直流电源正极连接。当汽车点火器的线圈在断开的瞬ICIC态，点火器初级线圈有大电流通过并以磁场能量的形式储存起（缺口ICIC30～50kV课程小结：四、小结1）霍尔开关的工作原理和特性（10分钟）损和疲劳损伤，工作寿命长，进行转速和物体运动位置的检测非常方便。利用信息化手段，通过视频、动画、仿真，通过学生自主学习，巩固操作，强化规范利用信息化教学平台，营造一个多功能信息化的教学环境。利用信息化手段，通过视频、动画、仿真，通过学生自主学习，巩固操作，强化规范利用信息化教学平台，营造一个多功能信息化的教学环境。教学反思《 传 感 器 应 用 技 术 》 教 案课 题电容式接近开关检测一般物体位置计划学时4学时授课类型与教学方法翻转课堂，任务驱动法教具准备PPT课件、微课视频等教材分析用技术》模块四。体现了理论与实践一体化的边教边学边做的特色。学生分析授课对象电子电气专业二年级下学期的学生，有一定的电工基础知识和电工实操技教学目标知识目标：1．理解电容式接近开关的工作原理和特性，了解电容式接近开关的结构2．能根据控制设备和控制要求选择合适的电容式接近开关技能目标：能按要求安装、调试电容式接近开关情感目标：教学重点、难点及解决措施重点：1．理解电容式接近开关的工作原理和特性，了解电容式接近开关的结构2．能根据控制设备和控制要求选择合适的电容式接近开关难点：按要求安装、调试电容式接近开关教学过程步骤时间教师活动学生活动设计意图一、激发学习兴趣（5分钟）创设情境，通过设疑，引出本节课的教学任务。学生观看视频引发学生学习本节课程的兴趣任务一认识电容式接近开关二、启迪探究与知识学习（80）1．认识电容式接近开关电容式接近开关外形如图所示，它可分为超小结构、标准结构、防水结构和长检测距离结构等，外形上与电感式接近开关很类似，接线方法与电感式接近开关相同。2．电容式接近开关检测物体的实验1454-17所示将电容式接近开关与继PLC连接，检查接线正确后给电路上电。PLC相应的输入指示灯点亮。结论：电容式接近开关可以检测金属与非金属物质。学生将课堂讲授与自主学习相结合极性。学生进行课堂训练改变学习形节课的教学学生自主分析，引难点出结论课堂训练任务二知识学习1．电容式接近开关的基本结构原理电容式接近开关是由一个或几个具有可变参数的电容器组成。电容式接近开关的基本工作原理可用如图所示的平CAd图平板电容器结构图2．电容式接近开关的工作原理电容式接近开关的工作原理与电感式接近开关的工作原固知识点关感应到被测物体后产生涡流效应，电容式接近开关检测到被测物体时是改变被测电容量而改变电路的工作状态。图 电容式接近开关的工作原理任务三 电容式接近开关检测物体位置 观测水箱水位如图所示，水箱与可观测的玻璃管相连通，通过检测玻璃管的水位即可检测水箱内的水位。在水箱的不同高度处，安装两个电容式接近开关。手动打开进水阀门(假设水箱中液位为零)，观察水箱液位由低到高，分别经过两个电容式接近开关时，它们的动作情况（观察接近开关上指示灯的变化）。然后手动打开放水阀门，观察水箱液位由高到低，经过两个电容式接近开关时，它们的动作情况并作记录。图 水箱水位的观测注意，当接近开关与检测体之间隔有不灵敏的物体如玻璃、纸带等时，调节接近开关上的电位器可使之不检测夹在中间的物体，调节该电位器还可以调节工作距离。当接近开关检测到待测物时，接近开关动作，工作状态指示灯亮。学生分组动手