傳感器應(yīng)用技術(shù) 第2版 教案 7.金屬物體位置檢測、8.磁性物體位置檢測、9.電容式接近開關(guān)一般物體位置檢測

技能改變命運素養(yǎng)成就未來技能改變命運素養(yǎng)成就未來《 傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題金屬物體位置檢測計劃學(xué)時4學(xué)時授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動法教具準備PPT課件、微課視頻等教材分析用技術(shù)》模塊四。體現(xiàn)了理論與實踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對象電子電氣專業(yè)二年級下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識和電工實操技教學(xué)目標知識目標：1．懂得電感式接近開關(guān)的工作原理和特性，了解電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)2．能測試電感式接近開關(guān)的檢測距離技能目標：1．能根據(jù)控制設(shè)備如PLC、繼電器等選擇電感式接近開關(guān)的類型2．能據(jù)控制要求安裝、調(diào)試電感式接近開關(guān)。情感目標：教學(xué)重點、難點及解決措施重點：懂得電感式接近開關(guān)的工作原理和特性，了解電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)能據(jù)控制要求安裝、調(diào)試電感式接近開關(guān)難點：能據(jù)控制要求安裝、調(diào)試電感式接近開關(guān)教學(xué)過程步驟時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一認識電感式接近開關(guān)學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，學(xué)生進行課堂訓(xùn)練學(xué)生自主分析，引出結(jié)論課堂訓(xùn)練1．認識電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)用于檢測各種金屬導(dǎo)體。當運動的金屬物）圖 電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及圖形符號2．電感式接近開關(guān)的特性工作特性實驗按圖所示將電感式接近開關(guān)與繼電器連接，分別用金屬塊和塑料板靠近、遠離電感式接近開關(guān)，觀察繼電器的動作情況。NPN型電感式接近開關(guān)的特性實驗結(jié)論：當金屬塊靠近電感式接近開關(guān)時，繼電器吸合；當金屬塊遠離電感式接近開關(guān)時，繼電器斷開。而塑料板靠近和遠離電感式接近開關(guān)時，繼電器沒有反應(yīng)。這說明電感式接近開關(guān)只能檢測到金屬導(dǎo)體而不能檢測非金屬體。3．接近開關(guān)檢測距離實驗當物體移向接近開關(guān)到一定的距離時，接近開關(guān)才“感改變學(xué)習(xí)形式，提高學(xué)習(xí)節(jié)課的教學(xué)難點二、啟迪探究與知識學(xué)習(xí)（130分鐘知”，并發(fā)出動作信號。通常人們把接近開關(guān)剛好動作時探頭與檢測體之間的距離稱為檢測距離。不同的接近開關(guān)檢測距離也不同，調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕（一般位于開關(guān)的后部）可適當改變（微調(diào)）檢測距離。如圖所示，測試某一型號的電感式接近開關(guān)的檢測距離。1）用萬用表與塑料直尺測量檢測距離測試流程：用萬用表電壓檔測試接近開關(guān)輸出端的電壓→接近開關(guān)上電→移動小鋼條逐漸靠近探頭→觀察萬用表電壓變化情況→用塑料直尺測量鋼條與探頭之間的距離。2）連接繼電器測量檢測距離測試流程：按圖所示的實驗圖接線→接近開關(guān)上電→移動小鋼條逐漸靠近探頭→觀察繼電器動作→用塑料直尺測量鋼條與探頭之間的距離。圖 測試接近開關(guān)的檢測距離任務(wù)二 金屬物體位置檢測1．電感式接近開關(guān)的接線不同的電感式接近開關(guān)其輸出端口數(shù)量是不一樣的，有二線、三線、四線，甚至五線輸出的接近開關(guān)，其中兩線、三線PLC算機接口使用。圖所示為所示分別為直流三線接近開關(guān)與繼電器線圈的接線圖。圖 直流三線接近開關(guān)的接線2．三線制電感式接近開關(guān)與PLC連接，檢測金屬導(dǎo)體PLCFXPLCNPN-NOFX1NPLCPLC的＋24VCOMCOM端相連接，PLCPLC接線COMFX2NPLC的＋24VCOMCOMPLC內(nèi)部已完成連接，接線如圖b所示。信號輸出線接近開關(guān)GND電源線a）與FX1N系列PLC連接 b）與FX2N系列PLC連接圖三線制接近開關(guān)與FX系列PLC的連接3．電感式接近開關(guān)在其他行業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)速測量、金屬探傷、探雷等。圖所示為位移與振幅測量圖,其實質(zhì)是位移的測量，其測量范圍可以從0～1mm到0～30mm。a；b圖是旋轉(zhuǎn)軸的徑向振動測量。a）轉(zhuǎn)軸軸向位移 b）金屬試件的熱膨脹系數(shù) c）換向閥、先導(dǎo)閥的軸位移 d）旋轉(zhuǎn)軸的徑向振動 手持式探雷器 近距離探雷標示機器人四、小結(jié)（10分鐘）課程小結(jié)：電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性。電感式接近開關(guān)的安裝接線與調(diào)試。電感式接近開關(guān)在生產(chǎn)中應(yīng)用教學(xué)反思利用信息化手段，通過視頻、動畫、仿真，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鞏固操作，強化規(guī)范利用信息化教學(xué)平臺，營造一個多功能信息化的教學(xué)環(huán)境?！?傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題磁性物體位置檢測計劃學(xué)時4學(xué)時授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動法教具準備PPT課件、微課視頻等教材分析用技術(shù)》模塊四。體現(xiàn)了理論與實踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對象電子電氣專業(yè)二年級下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識和電工實操技教學(xué)目標知識目標：1．懂得霍爾開關(guān)的工作原理和特性2．會用霍爾開關(guān)進行轉(zhuǎn)速和物體運動位置的檢測技能目標：能根據(jù)控制要求安裝、調(diào)試霍爾開關(guān)。情感目標：教學(xué)重點、難點及解決措施重點：1．霍爾開關(guān)的工作原理和特性2．霍爾開關(guān)進行轉(zhuǎn)速和物體運動位置的檢測難點：霍爾開關(guān)的安裝接線與調(diào)試。教學(xué)過程步驟時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一 霍爾開關(guān)檢測磁性物體二、啟迪探究與知識學(xué)習(xí)（60）1．認識霍爾開關(guān) a）外形 b）圖形符號2．霍爾開關(guān)實驗4-20PLC連接，當有磁性物體接3．霍爾效應(yīng)與霍爾位置傳感器1）B的磁aa、b方（洛侖茲力c、d面分別聚集正、負電荷，形成電動勢EH（稱為霍爾電動勢），這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。若改變I或B,EH的變化，利用這一原理可以制成各種霍爾傳感器。a)霍爾效應(yīng) b)利用霍爾元件制成的位置傳感器圖霍爾效應(yīng)與霍爾位置傳感器原理圖2）b所示為利用霍爾元件制成的位置傳感a、b方向通入UH1和UH2方向相反UH1學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合學(xué)生進行課堂訓(xùn)練改變學(xué)習(xí)形式，提高學(xué)習(xí)節(jié)課的教學(xué)難點學(xué)生自主分課堂訓(xùn)練x的數(shù)值正比于位移量△x，正負值取決于△x方向。所以，這種位置傳感器不僅能測量位移的大小，還能鑒別位移的方向。任務(wù)二 霍爾接近開關(guān)的應(yīng)用1．霍爾接近開關(guān)工作原理關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別磁性物體存在，進而控制開關(guān)的通或斷。2．霍爾開關(guān)的應(yīng)用1）測量、控制氣缸活塞運動的位置圖 活塞運動位置測控圖2）轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)軸）的速度測量學(xué)生分組動手實際操作培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神學(xué)生由圖分析出工作原理6s操作的必要性三、合作交流（80）圖 霍爾開關(guān)測定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速3）霍爾汽車點火器霍爾汽車點火器工作原理如圖所示是霍爾4-28a4-28bK(斷電器)與車上低壓直流電源正極連接。當汽車點火器的線圈在斷開的瞬ICIC態(tài)，點火器初級線圈有大電流通過并以磁場能量的形式儲存起（缺口ICIC30～50kV課程小結(jié)：四、小結(jié)1）霍爾開關(guān)的工作原理和特性（10分鐘）損和疲勞損傷，工作壽命長，進行轉(zhuǎn)速和物體運動位置的檢測非常方便。利用信息化手段，通過視頻、動畫、仿真，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鞏固操作，強化規(guī)范利用信息化教學(xué)平臺，營造一個多功能信息化的教學(xué)環(huán)境。利用信息化手段，通過視頻、動畫、仿真，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鞏固操作，強化規(guī)范利用信息化教學(xué)平臺，營造一個多功能信息化的教學(xué)環(huán)境。教學(xué)反思《 傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題電容式接近開關(guān)檢測一般物體位置計劃學(xué)時4學(xué)時授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動法教具準備PPT課件、微課視頻等教材分析用技術(shù)》模塊四。體現(xiàn)了理論與實踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對象電子電氣專業(yè)二年級下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識和電工實操技教學(xué)目標知識目標：1．理解電容式接近開關(guān)的工作原理和特性，了解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)2．能根據(jù)控制設(shè)備和控制要求選擇合適的電容式接近開關(guān)技能目標：能按要求安裝、調(diào)試電容式接近開關(guān)情感目標：教學(xué)重點、難點及解決措施重點：1．理解電容式接近開關(guān)的工作原理和特性，了解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)2．能根據(jù)控制設(shè)備和控制要求選擇合適的電容式接近開關(guān)難點：按要求安裝、調(diào)試電容式接近開關(guān)教學(xué)過程步驟時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一認識電容式接近開關(guān)二、啟迪探究與知識學(xué)習(xí)（80）1．認識電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)外形如圖所示，它可分為超小結(jié)構(gòu)、標準結(jié)構(gòu)、防水結(jié)構(gòu)和長檢測距離結(jié)構(gòu)等，外形上與電感式接近開關(guān)很類似，接線方法與電感式接近開關(guān)相同。2．電容式接近開關(guān)檢測物體的實驗1454-17所示將電容式接近開關(guān)與繼PLC連接，檢查接線正確后給電路上電。PLC相應(yīng)的輸入指示燈點亮。結(jié)論：電容式接近開關(guān)可以檢測金屬與非金屬物質(zhì)。學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合極性。學(xué)生進行課堂訓(xùn)練改變學(xué)習(xí)形節(jié)課的教學(xué)學(xué)生自主分析，引難點出結(jié)論課堂訓(xùn)練任務(wù)二知識學(xué)習(xí)1．電容式接近開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)原理電容式接近開關(guān)是由一個或幾個具有可變參數(shù)的電容器組成。電容式接近開關(guān)的基本工作原理可用如圖所示的平CAd圖平板電容器結(jié)構(gòu)圖2．電容式接近開關(guān)的工作原理電容式接近開關(guān)的工作原理與電感式接近開關(guān)的工作原固知識點關(guān)感應(yīng)到被測物體后產(chǎn)生渦流效應(yīng)，電容式接近開關(guān)檢測到被測物體時是改變被測電容量而改變電路的工作狀態(tài)。圖 電容式接近開關(guān)的工作原理任務(wù)三 電容式接近開關(guān)檢測物體位置 觀測水箱水位如圖所示，水箱與可觀測的玻璃管相連通，通過檢測玻璃管的水位即可檢測水箱內(nèi)的水位。在水箱的不同高度處，安裝兩個電容式接近開關(guān)。手動打開進水閥門(假設(shè)水箱中液位為零)，觀察水箱液位由低到高，分別經(jīng)過兩個電容式接近開關(guān)時，它們的動作情況（觀察接近開關(guān)上指示燈的變化）。然后手動打開放水閥門，觀察水箱液位由高到低，經(jīng)過兩個電容式接近開關(guān)時，它們的動作情況并作記錄。圖 水箱水位的觀測注意，當接近開關(guān)與檢測體之間隔有不靈敏的物體如玻璃、紙帶等時，調(diào)節(jié)接近開關(guān)上的電位器可使之不檢測夾在中間的物體，調(diào)節(jié)該電位器還可以調(diào)節(jié)工作距離。當接近開關(guān)檢測到待測物時，接近開關(guān)動作，工作狀態(tài)指示燈亮。學(xué)生分組動手