傳感器技術(shù)及應(yīng)用 教案 項(xiàng)目五　物位檢測(cè)

教學(xué)內(nèi)容任務(wù)一物位測(cè)量的一般概念及物位傳感器介紹課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.理解物位相關(guān)的基本概念；2.了解物位的測(cè)量原理；3.掌握物位傳感器簡(jiǎn)介。能力目標(biāo)學(xué)會(huì)識(shí)別常用的物位傳感器。。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)仔細(xì)觀察、做好記錄的習(xí)慣，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。2.學(xué)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)查閱資料，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)舉一反三，養(yǎng)成查閱資料的習(xí)慣3.培養(yǎng)獨(dú)立思考的習(xí)慣和合作學(xué)習(xí)的精神。教學(xué)重點(diǎn)1.理解物位相關(guān)的基本概念；2.了解物位的測(cè)量原理；3.掌握物位傳感器簡(jiǎn)介。教學(xué)難點(diǎn)1.理解物位相關(guān)的基本概念；2.了解物位的測(cè)量原理；3.掌握物位傳感器簡(jiǎn)介。教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對(duì)某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測(cè)定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。學(xué)生思考，了解傳感器在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、物位的概念一般常把生產(chǎn)過程中的儲(chǔ)罐、貯槽、各種塔類等容器內(nèi)所存的液體高度或表面位置叫做液位。貯槽、槽斗、倉庫中所存的固體塊、顆粒粉料堆積的高度或表面位置叫料位。又如液位液相界面位置，液位固相界面位置叫界面。我們將上述的液位、料位、界面位置統(tǒng)稱為物位。用來對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、報(bào)警和控制的自動(dòng)化儀表叫物位測(cè)量?jī)x表。所以物位傳感器是能感受物位(液位，料位)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。二、物位測(cè)量的主要方法及分類1.按測(cè)量方式分按測(cè)量方式分可分為兩類，一類是連續(xù)測(cè)量物位變化的連續(xù)式物位傳感器；另一類是以點(diǎn)測(cè)為目的的開關(guān)式物位傳感器即物位開關(guān)。開關(guān)式物位傳感器也叫接近開關(guān)，又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置（檢測(cè)距離一般為幾毫米至幾十毫米），用作檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。2.按其工作原理分按其工作原理分，主要有下列幾種類型：（1）直讀式：它根據(jù)流體的連通性原理來測(cè)量液位。

（2）浮力式：它根據(jù)浮子高度隨液位高低而改變或液體對(duì)浸沉在液體中的浮筒（或稱沉筒）的浮力隨液位高度變化而變化的原理來測(cè)量液位。前者稱為恒浮力式，后者稱為變浮力式。（3）差壓式：它根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對(duì)某點(diǎn)上產(chǎn)生的靜（差）壓力的變化的原理測(cè)量物位。（4）電學(xué)式：它根據(jù)把物位變化轉(zhuǎn)換成各種電量變化的原理來測(cè)量物位。

（5）核輻射式：它根據(jù)同位素射線的核輻射透過物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度變化而變化的原理來測(cè)量液位。

（6）聲學(xué)式：它根據(jù)物位變化引起聲阻抗和反射距離變化來測(cè)量物位。（7）其它形式：其它形式傳感器有微波式、激光式、射流式、光纖維式等。三、物位傳感器1.電感式接近開關(guān)它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電體。2.電容式接近開關(guān)這類接近開關(guān)的原理是，當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。3.霍爾接近開關(guān)霍爾開關(guān)是一種磁敏元件。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測(cè)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(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。4.光電式接近開關(guān)光電接近開關(guān)是利用發(fā)光器件與光電接收器件按一定方向安裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)或者分開安裝。當(dāng)有反光面（被檢測(cè)物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。四、接近開關(guān)常用術(shù)語1.動(dòng)作（檢測(cè)）距離動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。2.設(shè)定距離指接近開關(guān)在實(shí)際工作中的整定距離，一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍。被測(cè)物與接近開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。

3.復(fù)位距離接近開關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)的與被測(cè)物的距離，它略大于動(dòng)作距離。4.回差值動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。回差值越大，對(duì)外界的干擾以及被測(cè)物的抖動(dòng)等的抗干擾能力就越強(qiáng)。5.響應(yīng)頻率f按規(guī)定，在1秒的時(shí)間間隔內(nèi)，接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時(shí)，接近開關(guān)無反應(yīng)。6.響應(yīng)時(shí)間t接近開關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)刻到接近開關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差?？捎霉綋Q算：t=1/f7.接近開關(guān)的安裝方式接近開關(guān)的安裝方式：分齊平式和非齊平式。8.輸出狀態(tài)接近開關(guān)按輸出狀態(tài)可分為：常開或常閉型。當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)常開型接近開關(guān)而言，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出三極管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，內(nèi)部的輸出級(jí)三極管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。對(duì)常閉型接近開關(guān)而言，當(dāng)未檢測(cè)到物體時(shí)，三極管反而處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載得電工作；反之則負(fù)載失電。9.常用的接線形式接近開關(guān)常用的接線形式有：（1）NPN二線，NPN三線，NPN四線。（2）PNP二線，PNP三線，PNP四線。（3）DC二線，AC二線，AC五線（帶繼電器）。學(xué)生看ppt，了解物位傳感器的定義。閱讀，聽老師講解，認(rèn)識(shí)生活生產(chǎn)中的傳感器。學(xué)生看ppt及課本了解傳感器在各領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生看ppt及課本認(rèn)識(shí)傳感器的發(fā)展歷史及趨勢(shì)。老師講解，學(xué)生理解常用術(shù)語學(xué)生理解，記錄筆記重點(diǎn)教學(xué)反饋及檢測(cè)接近開關(guān)使用注意事項(xiàng)1.請(qǐng)勿將電感接近開關(guān)置于0.02T以上的磁場(chǎng)環(huán)境下使用，以免造成誤動(dòng)作。2.為了保證不損壞接近開關(guān)，請(qǐng)用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。3.為了使接近開關(guān)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù)，包括被檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng)，接線和連接部位是否接觸不良，是否有金屬粉塵粘附等。4.DC二線制接近開關(guān)具有0.5~1mA的靜態(tài)泄漏電流，在一些對(duì)泄漏電流要求較高的場(chǎng)合下，可改用DC三線制接近開關(guān)。課堂小結(jié)1.物位的概念2.物位測(cè)量的主要方法及分類3.物位傳感器4.接近開關(guān)常用術(shù)語作業(yè)布置課后習(xí)題一、二、三大題教學(xué)反思教學(xué)內(nèi)容任務(wù)二電感式接近開關(guān)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解電感式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及分類；3.掌握電感式接近開關(guān)的測(cè)量電路及應(yīng)用。能力目標(biāo)學(xué)會(huì)電感式接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)電感式接近開關(guān)的安裝。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的教學(xué)重點(diǎn)1.了解電感式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及分類；3.掌握電感式接近開關(guān)的測(cè)量電路及應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1.了解電感式接近開關(guān)的工作原理；2.掌握電感式接近開關(guān)的測(cè)量電路及應(yīng)用。教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇到過安檢的情況，過了安檢門，還有安檢人員拿著手持式檢測(cè)儀檢測(cè)，如圖5-2-1所示。我們用手持檢測(cè)儀檢測(cè)不同物質(zhì)的反應(yīng)，通過觀察我們發(fā)現(xiàn)它對(duì)不同的物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)不一樣，那么手持檢測(cè)儀是如何工作的呢？帶著這個(gè)問題我們來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——電感式接近開關(guān)。學(xué)生思考，了解傳感器在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、電渦流效應(yīng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動(dòng)的感應(yīng)電流，稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)，如圖5-2-2所示。渦流的大小與金屬體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、金屬板的厚度以及產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的線圈與金屬導(dǎo)體的距離x、線圈的勵(lì)磁電流頻率f等參數(shù)有關(guān)。若固定其中若干參數(shù)，就能按渦流大小測(cè)量出另外的參數(shù)。二、電感式接近開關(guān)工作原理當(dāng)交變電流通過導(dǎo)線時(shí)，渦流將集中在導(dǎo)體表面流通，尤其當(dāng)頻率較高時(shí)，此電流幾乎是在導(dǎo)體表面附近的一薄層中流動(dòng)，這就是所謂的集膚效應(yīng)現(xiàn)象。有上述影響渦流大小的因素可知，交變電流頻率越高，渦流的集膚效應(yīng)越顯著，即渦流穿透深度越小。可見，渦流穿透深度與激勵(lì)電流頻率有關(guān)，所以根據(jù)激勵(lì)頻率高低，電感式接近開關(guān)可分為：高頻反射式和低頻透射式兩大類。前者用于非接觸式位移變量的檢測(cè)，后者僅用于金屬板厚度測(cè)量。電感式接近開由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，并能進(jìn)行非接觸測(cè)量，適用范圍廣。用來測(cè)量位移、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。目前高頻反射式電感式傳感器應(yīng)用廣泛，因此本節(jié)主要介紹高頻反射式電感式傳感器。三、電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。由上述可知，電感式接近開關(guān)是根據(jù)振蕩電路衰減來判斷有無物體接近的。被測(cè)物體要有能影響電磁場(chǎng)使接近開關(guān)的振蕩電路產(chǎn)生渦流的能力，所以，一般來說電感式接近開關(guān)只能用來測(cè)量金屬物體。四、電感式接近開關(guān)的測(cè)量電路在實(shí)際應(yīng)用中，電感式接近開關(guān)的激磁線圈通常工作在較高頻率下，所以信號(hào)轉(zhuǎn)換電路主要有調(diào)幅電路和調(diào)頻電路兩種。1.調(diào)幅式（AM）電路圖5-2-4調(diào)幅式電路結(jié)構(gòu)圖調(diào)幅電路是以傳感線圈與調(diào)諧電容組成并聯(lián)LC諧振回路，由石英震蕩器提供高頻激磁電流，測(cè)量電路的輸出電壓正比于LC諧振電路的阻抗Z，因而傳感線圈與被測(cè)體之間距離δ的變化，引起Z的變化，使輸出電壓跟隨變化，從而實(shí)現(xiàn)位移量的測(cè)量，故稱調(diào)幅法。如圖5-2-4為調(diào)幅式電路結(jié)構(gòu)。2.調(diào)頻（FM）式電路調(diào)頻法是以LC振蕩回路的頻率作為輸出量。當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離x改變時(shí)，電渦流線圈的電感量L也隨之改變，引起LC振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測(cè)量。圖5-2-5調(diào)頻式電路結(jié)構(gòu)圖如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，必須使用鑒頻器，將Df轉(zhuǎn)換為電壓DUo。如圖5-2-5為調(diào)頻式電路結(jié)構(gòu)。五、電感式接近開關(guān)的接線方法依據(jù)電感式接近開關(guān)的輸出形式，歸納起來有以下幾種常用的接線方式。1.二線制接法在兩線制接法中，分直流和交流兩種類型。連接時(shí)只需要兩根線，可以把電感式接近開關(guān)看成類似機(jī)械限位開關(guān)，將其串聯(lián)入電路，或者和PLC連接。兩線制接近開關(guān)沒有過載和短路保護(hù)，所以在實(shí)際使用中需要在負(fù)載上加裝保險(xiǎn)絲。直流型電源電壓一般為5-30V，交流電源電壓為90-250V。2.三線制接法在三線制接法中，又分為NPN型和PNP兩種類型。實(shí)際選用的接近開關(guān)大多是以24V直流供電，分別將棕、藍(lán)色線分別連接到24V電源的正、負(fù)端就可以了，黑色線一般作為信號(hào)輸出線，連接負(fù)載。負(fù)載另外一端是這樣連接的：對(duì)于NPN型接近開關(guān)，應(yīng)接到電源正極端；對(duì)于PNP型接近開關(guān)，應(yīng)接到電源負(fù)極端。負(fù)載一般為指示燈、繼電器等。需要提醒的是當(dāng)黑色信號(hào)線與PLC連接時(shí)，PLC數(shù)字信號(hào)輸入模塊一般可分為兩類：一類的公共輸入端為電源0V，電流從輸入模塊流出（日本模式），此時(shí)一定要選用NPN型接近開關(guān)；另一類的公共輸入端為電源正端，電流從輸入模塊流入（歐洲模式），此時(shí)，一定要選用PNP型接近開關(guān)。千萬不能選錯(cuò)了！3.四線制接法四線制接法是在三線制的基礎(chǔ)上把常開型和常閉型結(jié)合到一起，四線制接法分為NPN-開-閉型和PNP-開-閉型兩種。電源接法和三線制一樣，信號(hào)線有兩個(gè)黑色為常開型，黃（白）色為常閉型。如圖5-2-8為四線制接法。六、電感式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用電感式接近開關(guān)具有測(cè)量范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)和可以非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究各個(gè)領(lǐng)域中。其次，渦流效應(yīng)在生活中也有很多應(yīng)用。1.渦流效應(yīng)應(yīng)用——電磁爐電磁爐是我們?nèi)粘Ｉ钪斜貍涞募矣秒娖髦?，渦流傳感器是其核心器件之一，高頻電流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋內(nèi)的食物。2.轉(zhuǎn)速測(cè)量如圖5-2-10和5-2-11所示，在旋轉(zhuǎn)體上加裝一個(gè)槽狀或齒狀（槽數(shù)或齒數(shù)為n）金屬體，旁邊安裝一個(gè)電感接近開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電渦流傳感器將周期地改變輸出信號(hào)，頻率計(jì)的讀數(shù)為f，則轉(zhuǎn)速為：例如：一齒輪數(shù)z=48，測(cè)得頻率計(jì)讀數(shù)f=120Hz，求該齒輪的轉(zhuǎn)速n。3.電感接近開關(guān)探傷可以檢查金屬表面裂紋、熱處理裂紋、焊接處的質(zhì)量探傷等，統(tǒng)稱探傷。探傷時(shí)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體保持距離不變，由于裂紋出現(xiàn)，將引起導(dǎo)體電阻率、磁導(dǎo)率變化，也可以說是裂紋處位移變化，即渦流損耗改變，從而引起輸出電壓變化。學(xué)生看ppt，了解物位傳感器的定義。閱讀，聽老師講解，認(rèn)識(shí)生活生產(chǎn)中的傳感器。學(xué)生看ppt及課本了解傳感器在各領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生看ppt及課本認(rèn)識(shí)傳感器的發(fā)展歷史及趨勢(shì)。老師講解模擬操作，學(xué)生理解接線方法學(xué)生理解，記錄筆記重點(diǎn)學(xué)生理解，記錄筆記重點(diǎn)教學(xué)反饋及檢測(cè)電感式接近開關(guān)在安檢中的應(yīng)用安檢門是一種檢測(cè)人員有無攜帶金屬物品的探測(cè)裝置，又稱金屬探測(cè)門，如圖5-2-13所示。安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時(shí)，交變磁場(chǎng)就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。在安檢門的側(cè)面還安裝一臺(tái)“軟x光”掃描儀，它對(duì)人體、膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。金屬探測(cè)安檢門主要應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)，車站，大型會(huì)議等人流較大的公共場(chǎng)所用來檢查人身體上隱藏的金屬物品，如槍支，管制刀具等。課堂小結(jié)電渦流效應(yīng)2.電感式接近開關(guān)工作原理3.電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)4.電感式接近開關(guān)的測(cè)量電路5.電感式接近開關(guān)的接線方法6.電感式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用作業(yè)布置課后習(xí)題一、二、三大題教學(xué)反思教學(xué)內(nèi)容任務(wù)三磁性開關(guān)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握霍爾式接近開關(guān)和干簧管的工作原理；2.理解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的結(jié)構(gòu)；3.了解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的應(yīng)用。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)霍爾式接近開關(guān)和干簧管的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)霍爾式接近開關(guān)和干簧管的安裝。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的教學(xué)重點(diǎn)1.理解霍爾式接近開關(guān)和干簧管工作原理和結(jié)構(gòu)；2.了解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1.理解霍爾式接近開關(guān)和干簧管工作原理和結(jié)構(gòu)；2.了解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的應(yīng)用。教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入現(xiàn)在，很多人都把騎自行車作為一項(xiàng)鍛煉身體的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如果在自行車上加裝一個(gè)里程速度表，就可以知道自己騎車的速度和行程，從而很好地控制運(yùn)動(dòng)量。一套自行車速度里程表，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)自行車車輪，大家觀察速度表中速度、里程數(shù)及平均速度，之后把結(jié)果填入下表。自行車速度表是如何工作的？帶著這個(gè)問題，今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——磁性開關(guān)的知識(shí)。學(xué)生思考，了解傳感器在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、霍爾接近開關(guān)特性及工作原理1.霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。把半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片。當(dāng)有電流I流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)。2．霍爾元件由于導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)很弱，霍爾元件都用半導(dǎo)體材料制作?；魻栐且环N四端型器件，主要由霍爾片、4根引線、外殼組成。其中兩根紅色引線為控制電流端，兩根綠色引線為霍爾電勢(shì)輸出端。霍爾元件的殼體一般用非導(dǎo)磁性金屬、陶瓷、塑料或環(huán)氧樹脂封裝。3．霍爾集成電路隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，目前霍爾器件多已集成化，即霍爾集成電路（又稱霍爾IC）。它有許多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、靈敏度高、輸出幅度大、溫漂小、對(duì)電源穩(wěn)定性要求低等?；魻柤呻娐房煞譃榫€性型和開關(guān)型兩大類。前者是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。后者開關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的霍爾器件如UGN系列。二、干簧管接近開關(guān)特性及工作原理干簧管也稱舌簧管或磁簧開關(guān)，是一種磁敏的特殊開關(guān)，是干簧繼電器和干簧接近開關(guān)的主要部件。它于1936年由貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的沃爾特.埃爾伍德發(fā)明。1．干簧管的工作原理及結(jié)構(gòu)干簧管同霍爾元件差不多，但原理性質(zhì)不同，是利用磁場(chǎng)信號(hào)來控制的一種開關(guān)元件，無磁斷開，可以用來檢測(cè)電路或機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個(gè)鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時(shí)，玻璃管中的兩個(gè)由特殊材料制成的簧片是分開的。當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時(shí)，在磁場(chǎng)磁力線的作用下，管內(nèi)的兩個(gè)簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會(huì)吸合在一起，使結(jié)點(diǎn)所接的電路連通。外磁力消失后，兩個(gè)簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。它的信號(hào)距離一般是10mm接通，因此磁簧開關(guān)在手機(jī)、程控交換機(jī)、復(fù)印機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、照相機(jī)、消毒碗柜、門磁、窗磁、電磁繼電器、電子衡器、液位計(jì)、煤氣表、水表中等等都得到了很好的應(yīng)用。2．干簧管的分類在生活中干簧管可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等。例如，自行車公里計(jì)；把干簧管裝在門上，可作為開門時(shí)的報(bào)警用；還可應(yīng)用于其它在傳感器及電子器件，如液位計(jì)、門磁、干簧繼電器等。所以干簧管的分類也形式多樣。（1）按驅(qū)動(dòng)方式分類按驅(qū)動(dòng)方式分，干簧管主要分為勵(lì)磁線圈式也稱之為干簧繼電器和永磁式兩種，前者主要是利用勵(lì)磁線圈得電產(chǎn)生磁性驅(qū)動(dòng)干簧管動(dòng)作；后者是直接利用永磁特性驅(qū)動(dòng)干簧管，如圖5-3-7為干簧繼電器。圖5-3-7干簧管繼電器（2）按觸點(diǎn)類型分類按觸點(diǎn)類型分，干簧管主要分為中心型和偏置型。中心型只有一對(duì)常開觸點(diǎn)；偏置型有兩對(duì)觸點(diǎn)，其中一邊為公共端，另一邊有兩個(gè)觸點(diǎn)，一個(gè)為常開一個(gè)為常閉。三、磁性開關(guān)的應(yīng)用磁性開關(guān)在我們生活生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其中霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的傳感器。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長(zhǎng)，并且其最大的特點(diǎn)是非接觸測(cè)量。由于霍爾元件的基片是半導(dǎo)體材料，因而對(duì)溫度的變化很敏感。在使用時(shí)，要注意溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}。學(xué)生看ppt，了解物位傳感器的定義。閱讀，聽老師講解，認(rèn)識(shí)生活生產(chǎn)中的傳感器。學(xué)生看ppt及課本了解傳感器在各領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生看ppt及課本認(rèn)識(shí)傳感器的發(fā)展歷史及趨勢(shì)。老師講解模擬操作，學(xué)生理解接線方法教學(xué)反饋及檢測(cè)【案例分析】磁性開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置采用機(jī)械式分電器，它由分電器轉(zhuǎn)軸凸輪來控制合金觸點(diǎn)的閉、合。存在著易磨損、點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。采用霍爾式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服上述缺點(diǎn)。課堂小結(jié)1.霍爾接近開關(guān)特性及工作原理2.干簧管接近開關(guān)特性及工作原理3.磁性開關(guān)的應(yīng)用作業(yè)布置課后習(xí)題一、二、三大題教學(xué)反思教學(xué)內(nèi)容任務(wù)四電容式接近開關(guān)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握電容式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解電容式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)電容式接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別電容式接近開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問題的能力2.提升學(xué)生舉一反三的能力教學(xué)重點(diǎn)1.掌握電容式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解電容式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1.掌握電容式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入高節(jié)奏、高效率，是當(dāng)代生活的一大特點(diǎn)。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(huì)隨著油料的多少而轉(zhuǎn)動(dòng)，那么汽車油箱液位是如何工作的呢？帶著這個(gè)疑問，今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——電容式接近開關(guān)，如圖5-4-1所示。圖5-4-1電容式接近開關(guān)學(xué)生思考，了解電容式接近開關(guān)在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、認(rèn)識(shí)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(cè)量的變化轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測(cè)領(lǐng)域。2．電容式傳感器的工作原理由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)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(yīng),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(duì)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(dāng)被測(cè)參數(shù)變化使得上式中的A，d或ε發(fā)生變化時(shí),電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變,而僅改變其中一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,通過測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)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(guān)就是利用電容式傳感器原理設(shè)計(jì)的。二、電容式接近開關(guān)的工作原理及結(jié)構(gòu)1．電容式接近開關(guān)的工作原理電容式接近開關(guān)是一個(gè)以電極為檢測(cè)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(cè)電極電容式接近開關(guān)的工作原理就是當(dāng)電源接通時(shí),RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一目標(biāo)朝著電容器的電極靠近時(shí)檢測(cè)電極，電容器的電容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級(jí)電路的處理，將停振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)。電容式接近開關(guān)的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很象“打開的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)，從而起到了檢測(cè)有無物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)金屬物體，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離,對(duì)非金屬物體動(dòng)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(dòng)作距離越大。檢測(cè)電極檢測(cè)電極2．電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)電容式接近開關(guān)的形狀及結(jié)構(gòu)隨用途的不同而各異。應(yīng)用較多的圓柱形電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它主要由檢測(cè)電極、檢測(cè)電路、引線及外殼等組成。檢測(cè)電極設(shè)置在傳感器的最強(qiáng)端，檢測(cè)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(jìn)行調(diào)節(jié)。三、電容式接近開關(guān)的應(yīng)用插入電容液位器5-4-6視頻文件。電容式接近開關(guān)不僅能檢測(cè)金屬，而且也能對(duì)非金屬物質(zhì)如塑料、玻璃、水、油等物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。在檢測(cè)非金屬物體時(shí)，相應(yīng)的檢測(cè)距離因受檢測(cè)體的導(dǎo)電率、介電常數(shù)、體積吸水率等參數(shù)影響、相應(yīng)的檢測(cè)距離有所不同，對(duì)接地的金屬導(dǎo)體有最大的檢測(cè)距離。在實(shí)際應(yīng)用中，主要用電容式接近開關(guān)檢測(cè)非金屬物質(zhì)。插入電容液位器5-4-6視頻文件。學(xué)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(xué)生看ppt及課本認(rèn)識(shí)電容式接近開關(guān)的應(yīng)用。教學(xué)反饋及檢測(cè)【案例分析】電容式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用齒輪轉(zhuǎn)速的測(cè)量。在齒輪狀物如齒輪旁邊安裝一個(gè)電容式接近開關(guān)，如圖5-4-5所示。頻率計(jì)電容式接近開關(guān)頻率計(jì)電容式接近開關(guān)圖5-4-5電容式轉(zhuǎn)速計(jì)當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容式接近開關(guān)周期地檢測(cè)到齒輪的齒端端面，就能輸出周期性的變化信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大、變換后，可以用頻率計(jì)測(cè)出其變化頻率，從而測(cè)出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)軸上開有z個(gè)槽，頻率計(jì)讀數(shù)為f，則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n的數(shù)值為：課堂小結(jié)認(rèn)識(shí)電容式傳感器2.電容式接近開關(guān)的工作原理及結(jié)構(gòu)3.電容式接近開關(guān)的應(yīng)用作業(yè)布置課后習(xí)題一、二、三大題教學(xué)反思教學(xué)內(nèi)容任務(wù)五光電接近開關(guān)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握光電接近開關(guān)的工作原理；2.理解光電器件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解光電開關(guān)的類型。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)光電開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別各類光電開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的教學(xué)重點(diǎn)1.掌握光電接近開關(guān)的工作原理；2.理解光電器件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解光電開關(guān)的類型。教學(xué)難點(diǎn)1.掌握光電接近開關(guān)的工作原理；2.理解光電器件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入在生活中我們經(jīng)常會(huì)見到，超市時(shí)門口的自動(dòng)店鋪，當(dāng)有人進(jìn)入店面時(shí)，迎賓器會(huì)發(fā)出聲音禮貌提醒店家，如圖就是一套歡迎光臨套件，按照電路圖焊接電路，調(diào)試成功后，當(dāng)有物體劃過迎賓器時(shí)，你就能聽到“歡迎光臨”。那么迎賓器是如何工作的呢？今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——光電近開關(guān)。學(xué)生思考，了解廣電接近開關(guān)在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、認(rèn)識(shí)光電器件1.光電效應(yīng)根據(jù)能量守恒原理，當(dāng)用光照射某一物體時(shí)，可以看作是一連串具有能量的光子轟擊在這個(gè)物體上，此時(shí)光子能量就傳遞給電子，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)，我們把這種物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。2．光電器件光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件，它是光電傳感器的主要部件，光電器件工作的基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。（1）光電管與光電倍增管光電管是基于外光電效應(yīng)的基本光電轉(zhuǎn)換器件。光電管分為真空光電管和充氣光電管兩種。光電管的典型結(jié)構(gòu)是將球形玻璃殼抽成真空，在內(nèi)半球面上涂一層光電材料作為陰極，球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陽極。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。光電子在飛向陽極的過程中與氣體分子碰撞而使氣體電離，可增加光電管的靈敏度。光電倍增管是將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的真空電子器件，光電倍增管用在光學(xué)測(cè)量?jī)x器和光譜分析儀器中。它能在低能級(jí)光度學(xué)和光譜學(xué)方面測(cè)量波長(zhǎng)200~1200納米的極微弱輻射功率。生活中電視電影的發(fā)射和圖象傳送就離不開光電倍增管。光電倍增管廣泛地應(yīng)用在冶金、電子、機(jī)械、化工、地質(zhì)、醫(yī)療、核工業(yè)、天文和宇宙空間研究等領(lǐng)域。（2）光敏電阻光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)。電容式接近開關(guān)的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很象“打開的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)，從而起到了檢測(cè)有無物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)金屬物體，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離,對(duì)非金屬物體動(dòng)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(dòng)作距離越大。2．電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)電容式接近開關(guān)的形狀及結(jié)構(gòu)隨用途的不同而各異。應(yīng)用較多的圓柱形電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它主要由檢測(cè)電極、檢測(cè)電路、引線及外殼等組成。檢測(cè)電極設(shè)置在傳感器的最強(qiáng)端，檢測(cè)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(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）光敏二極管光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。（4）光敏三極管光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。（5）光電耦合器光電耦合器（簡(jiǎn)稱光耦）如圖5-5-8所示，主要由發(fā)光源、信號(hào)放大和受光器三部分構(gòu)成。其中，發(fā)光源一般為發(fā)光二極管，信號(hào)放大部分一般為半導(dǎo)體光電子器件，受光器一般為光敏器件(光敏二極管、光敏三極管、光敏晶體管等)。它是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，二、光電接近開關(guān)的工作原理及分類1．光電接近開關(guān)的工作原理光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。2．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，大致可以將光電開關(guān)分成以下幾種對(duì)射型光電開關(guān)：由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)變化，典型的方式是位于同一軸線上的光電開關(guān)可以相互分開達(dá)50米。特征：辨別不透明的反光物體；有效距離大，因?yàn)楣馐缭礁袘?yīng)距離的時(shí)間僅一次；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中；裝置的消耗高，兩個(gè)單元都必須敷設(shè)電纜。漫反射型光電開關(guān)：是當(dāng)開關(guān)發(fā)射光束時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成單個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)有足夠的組合光返回接收器時(shí)，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，作用距離的典型值一直到3米。特征：有效作用距離是由目標(biāo)的反射能力決定，由目標(biāo)表面性質(zhì)和和顏色決定；較小的裝配開支，當(dāng)開關(guān)由單個(gè)元件組成時(shí)，通常是可以達(dá)到粗定位；采用背景抑制功能調(diào)節(jié)測(cè)量距離；對(duì)目標(biāo)上的灰塵敏感和對(duì)目標(biāo)變化了的反射性能敏感。鏡面反射型光電開關(guān)：由發(fā)射器和接收器構(gòu)成的情況是一種標(biāo)準(zhǔn)配置，從發(fā)射器發(fā)出的光束在對(duì)面的反射鏡被反射，即返回接收器，當(dāng)光束被中斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)的變化。光的通過時(shí)間是兩倍的信號(hào)持續(xù)時(shí)間，有效作用距離從0.1米至20米。特征：辨別不透明的物體；借助反射鏡部件，形成高的有效距離范圍；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中。槽式光電開關(guān)：槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測(cè)高速變化，分辨透明與半透明物體。三、光電開關(guān)的應(yīng)用光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電物理量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等;也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。學(xué)生看ppt，認(rèn)識(shí)了解光電器件。閱讀，聽老師講解，理解光電器件結(jié)構(gòu)分類。學(xué)生看ppt及課本認(rèn)識(shí)電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)。教學(xué)反饋及檢測(cè)【案例分析】光電開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用條形碼掃描槍，如圖5-5-14所示。當(dāng)掃描槍頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)遇到白色間隔時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導(dǎo)通。整個(gè)條形碼被掃描過之后，光敏三極管將條形碼變形一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、整形后便形成脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，完成對(duì)條形碼信息的識(shí)別。課堂小結(jié)認(rèn)識(shí)光電器件2.光電接近開關(guān)的工作原理及分類3.光電開關(guān)的應(yīng)用作業(yè)布置課后習(xí)題一、二、三大題教學(xué)反思教學(xué)內(nèi)容任務(wù)六雷達(dá)接近開關(guān)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握雷達(dá)接近開關(guān)的工作原理；2.理解雷達(dá)接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解雷達(dá)接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)雷達(dá)接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別雷達(dá)接近開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問題的能力2.提升學(xué)生舉一反三的能力教學(xué)重點(diǎn)1.掌握雷達(dá)接近開關(guān)的工作原理；2.理解雷達(dá)接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3.學(xué)會(huì)雷達(dá)接近開關(guān)的外部接線方法。教學(xué)難點(diǎn)1.掌握雷達(dá)接近開關(guān)的工作原理；2.理解雷達(dá)接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3.學(xué)會(huì)雷達(dá)接近開關(guān)的外部接線方法。教學(xué)策略教法學(xué)法講解，分析討論，動(dòng)畫觀看，ppt展示教學(xué)手段教具準(zhǔn)備課件，多媒體，ppt，圖片，動(dòng)畫，視頻教學(xué)過程教學(xué)要點(diǎn)及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)引入在生活中我們經(jīng)常會(huì)見到，自動(dòng)開關(guān)門或者感應(yīng)燈，當(dāng)有物體移動(dòng)時(shí)，門就會(huì)自動(dòng)打開或者燈自動(dòng)開啟，當(dāng)物體不移動(dòng)時(shí)自動(dòng)門或者感應(yīng)燈恢復(fù)初始狀態(tài)。如圖5-6-1所示是一個(gè)智能門禁道閘，當(dāng)我們走近門閘時(shí)門會(huì)自動(dòng)打開，如果我們站在門閘旁不動(dòng)，門閘是不會(huì)打開的。那么智能門