任務四 電容式接近開關

教學內(nèi)容任務四電容式接近開關課時2教學目標知識目標1.掌握電容式接近開關的工作原理；2.理解電容式接近開關的結構和特點；3.了解電容式接近開關的實際應用。能力目標1.學會電容式接近開關的外部接線方法；2.學會識別電容式接近開關。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)學生獨立思考和全面分析問題的能力2.提升學生舉一反三的能力教學重點1.掌握電容式接近開關的工作原理；2.理解電容式接近開關的結構和特點；3.了解電容式接近開關的實際應用。教學難點1.掌握電容式接近開關的工作原理；2.理解電容式接近開關的結構和特點；教學策略教法學法講解，分析討論，動畫觀看，ppt展示教學手段教具準備課件，多媒體，ppt，圖片，動畫，視頻教學過程教學要點及教師活動學生活動教學引入高節(jié)奏、高效率，是當代生活的一大特點。汽車已不再是奢侈品，它被越來越多的家庭所擁有,在汽車儀表盤上指示油箱液位的指針會隨著油料的多少而轉動，那么汽車油箱液位是如何工作的呢？帶著這個疑問，今天我們就來學習一種接近開關——電容式接近開關，如圖5-4-1所示。圖5-4-1電容式接近開關學生思考，了解電容式接近開關在日常生產(chǎn)生活中的應用。教學過程教學要點及教師活動學生活動一、認識電容式傳感器插入電容式壓力傳感器5-4-1視頻文件。1．電容式傳感器插入電容式壓力傳感器5-4-1視頻文件。電容式傳感器是將被測量的變化轉換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結構簡單，體積小，動態(tài)響應好，靈敏度高，分辨率高，能實現(xiàn)非接觸測量等特點，因而被廣泛應用于位移、加速度、振動、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領域。2．電容式傳感器的工作原理由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器,如圖5-4-2所示。如果不考慮邊緣效應,其電容量為：ε為電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù),ε=ε0·εr,其中ε0為真空介電常數(shù),εr為極板間介質(zhì)相對介電常數(shù);A為兩平行板所覆蓋的面積；d為兩平行板之間的距離。當被測參數(shù)變化使得上式中的A，d或ε發(fā)生變化時,電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個參數(shù)不變,而僅改變其中一個參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉換為電容量的變化,通過測量電路就可轉換為電量輸出。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。電容式接近開關就是利用電容式傳感器原理設計的。二、電容式接近開關的工作原理及結構1．電容式接近開關的工作原理電容式接近開關是一個以電極為檢測端的靜電電容式傳感器，它由高頻震蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路等部分組成。檢測電極電容式接近開關的工作原理就是當電源接通時,RC振蕩器不振蕩，當一目標朝著電容器的電極靠近時檢測電極，電容器的電容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級電路的處理，將停振和振蕩兩種信號轉換成開關信號。電容式接近開關的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很象“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離,對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的動作距離越大。檢測電極檢測電極2．電容式接近開關的結構電容式接近開關的形狀及結構隨用途的不同而各異。應用較多的圓柱形電容式接近開關的結構圖，它主要由檢測電極、檢測電路、引線及外殼等組成。檢測電極設置在傳感器的最強端，檢測電路裝在外殼內(nèi)并由樹脂灌封。在傳感器的內(nèi)部還裝由靈敏度調(diào)節(jié)器。使用者可依據(jù)不同環(huán)境和需要進行調(diào)節(jié)。三、電容式接近開關的應用插入電容液位器5-4-6視頻文件。電容式接近開關不僅能檢測金屬，而且也能對非金屬物質(zhì)如塑料、玻璃、水、油等物質(zhì)進行相應的檢測。在檢測非金屬物體時，相應的檢測距離因受檢測體的導電率、介電常數(shù)、體積吸水率等參數(shù)影響、相應的檢測距離有所不同，對接地的金屬導體有最大的檢測距離。在實際應用中，主要用電容式接近開關檢測非金屬物質(zhì)。插入電容液位器5-4-6視頻文件。學生看ppt，了解電容式傳感器的定義。閱讀，聽老師講解，理解電容式傳感器的工作原理。學生看ppt及課本認識電容式接近開關的應用。教學反饋及檢測【案例分析】電容式接近開關的實際應用齒輪轉速的測量。在齒輪狀物如齒輪旁邊安裝一個電容式接近開關，如圖5-4-5所示。頻率計電容式接近開關頻率計電容式接近開關圖5-4-5電容式轉速計當轉軸轉動時，電容式接近開關周期地檢測到齒輪的齒端端面，就能輸出周期性的變化信號。該信號經(jīng)放大、變換后，可以用頻率計測出其變化頻率，