Разработка урока по модульным технологиям по "Автоматизации производства" на тему"Параметрические датчики"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

ГАПОУ  «НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Разработка урока

с применением модульных технологий

по дисциплине «Автоматизация производства»

для студентов СПО

15.01.23  Наладчики станков и оборудования в механообработке

Тема урока «Параметрические датчики»

Разработчик:     Поликарова Ирина Борисовна –

                           преподаватель высшей категории

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

Тема 6. Параметрические датчики.

                                                        Ход урока

1. Организационно-мотивационный этап – 15 мин.

  1.1. Актуализация опорных знаний (лист с заданием 6).

  1.2. Мотивация.

  1.3. Предварительное определение уровня знаний (лист с заданием 6.1).

2.Организация самостоятельной работы учащихся по основным вопросам темы (учебный материал №6, лист с заданием 6.2, техническое оснащение: компьютер, интерактивная доска) – 90 мин.

    1 вопрос – Классификация датчиков.

    2 вопрос – Устройство и принцип работы параметрических датчиков.

3. Подведение итогов работы – 5 мин.

    3.1. Проверка степени усвоения (лист с заданием 6.3) .

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

Тема 6                                               Параметрические датчики

                                              Лист с заданием 6.

Актуализация опорных знаний.

1 вариант:

        Ответьте письменно на вопросы:

1. Назовите данный принцип управления и дайте ему характеристику:

Х3          ∆Х═ Х3 – Х                                           

2. Дате характеристику данной схеме подключения элементов:

2 вариант:

        Ответьте письменно на вопросы:

1.      Назовите данный принцип управления и дайте ему характеристику:  

                                                                        Возмущение

 

2. Дайте характеристику данной схеме подключения элементов:

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

Тема 6                                               Параметрические датчики.

                                              Лист с заданием 6.1

                                      Предварительное определение уровня знаний

1. Что называется датчиком?

2. Для чего применяются датчики в автоматических системах?

         3. Какие типы датчиков Вы знаете? Объясните принцип их работы.

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

                           Тема 6. Параметрические датчики

                                                                                   Учебный материал №6

                                                                                              Хвых

 

Хвх

Одним из главных элементов в любой системе автоматики являются  датчики, которые преобразуют входную величину в величину другого рода, удобную для дальнейшего использования. Датчики являются как бы органами чувств автоматической системы – они собирают и предоставляют всю информацию устройству управления о ходе управляемого процесса. В большинстве случаев используются электрические  датчики, которые преобразуют неэлектрическую величину  в электрическую.

Электрические датчики в зависимости от принципа производимого ими преобразования  и от характера электрических величин, получаемых на выходе, делятся на два типа – параметрические и генераторные.

Электрические   датчики

 

Параметрические:

Генераторные:

            1.  Потенциометрические                                     1. Тахометрические.

            2.  Индуктивные                                                    2. Термоэлектрические

            3. Тензометрические                                             3. Фотоэлектрические

            4. Емкостные и т.д.                                                4. Пьезоэлектрические  и т.д.

Параметрические датчики

Параметрические датчики – это датчики, в которых происходит преобразование входного сигнала в выходной электрический сигнал, являющийся параметром электрической цепи:        R – сопротивление;   L – индуктивность; С  - емкость.

                             1. Потенциометрические датчики (реостатные).

Эти датчики применяются для измерения угловых и линейных перемещений и для преобразования этих величин в изменение сопротивления  R.

 Конструктивно датчики такого типа представляют собой  каркас 1 прямоугольной или кольцевой формы, на который намотана в один ряд виток к витку или с заданным шагом ℓш тонкая проволока. По виткам проволоки 2 скользит щетка 3, называемая движком или контактом,  механически связанная  с объектом, перемещение которого нужно измерить.

При перемещении движка длина проволоки между выводами и контактом  изменяется, за счет этого будет изменяться между ними и сопротивление R. По изменению сопротивления можно определить перемещение контакта.

                                            2.  Индуктивные датчики.

Эти датчики применяются для контроля механических перемещений, силы, температуры, наличия дефектов и т.д. и для преобразования этих величин в изменение реактивного сопротивления Rℓ  катушки индуктивности.

Датчик состоит из сердечника с обмоткой и подвижного якоря. Питание осуществляется переменным напряжением.

Под воздействием механического усилия  x  перемещается якорь и изменяется воздушный зазор  δ  между якорем и сердечником. В результате меняется  индуктивность обмотки и ее  сопротивление Rℓ.

                                       3. Тензометрический датчик.

Эти датчики применяют при измерении  относительной деформации, механического напряжения в конструкциях и для преобразования этих величин в изменение активного сопротивления  R  проводника.

Датчик состоит из бумажной подложки 2, которую приклеивают к испытуемой детали 3. На подложку крепится в виде спирали проволока 1. Сверху покрывают еще одной подложкой. При деформации измеряемой детали вместе с нею будет растягиваться или сжиматься проволока, меняя свою длину и сечение, что приведет к изменению сопротивления R, а следовательно тока или напряжения.

4. Емкостные датчики.

Эти датчики используют для измерения  угловых и линейных перемещений, линейных размеров, уровня, усилий, влажности и т.д. и для преобразования этих  величин в изменение электрической емкости конденсатора  С  и реактивного сопротивления  Rc .

Емкость конденсатора

                                                    С = ε εо Ѕ / δ,

где  ε – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;  εо – диэлектрическая проницаемость вакуума;  Ѕ -  площадь пластины конденсатора;  δ – расстояние между пластинами.

Из приведенной формулы видно, что  на емкость конденсатора можно влиять изменением площади перекрытия пластин Ѕ, расстоянием между ними δ, диэлектрической проницаемости ε вещества, находящегося в зазоре между обкладками конденсатора.

 Конструкция емкостных датчиков зависит от вида изменяемого параметра. Рассмотрим некоторые виды емкостных датчиков:

а) емкостный датчик с изменением расстояния       между пластинами  δ  :

На рисунке  а   показан емкостный датчик, состоящий из двух пластин (обкладок), одна из которых перемещается, что приводит к изменению расстояния между пластинами  δ , а следовательно емкости  С  и  сопротивления Rc.

На рисунке  б  показан датчик, в котором подвижная обкладка  2  перемещается между неподвижными обкладками   1  и  3 , что приводит также к изменению расстояния между пластинами δ  , а следовательно емкости   С  и  сопротивления Rc.

б) емкостные датчики с изменением площади пластин Ѕ :

На рисунке  в  показан емкостный датчик, у которого обкладки могут сдвигаться относительно друг друга , меняя тем самым рабочую площадь   Ѕ , а следовательно емкости  С  и  сопротивления Rc.

в) емкостный датчик с изменением диэлектрической проницаемости ε:

На рисунке  г  показан емкостный датчик, у которого между неподвижными обкладками перемещается диэлектрик . В результате изменяется диэлектрическая проницаемость ε , а следовательно емкости  С  и  сопротивления Rc, что приведет к изменению выходного тока или напряжения.

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

Тема 6                                               Параметрические датчики.

                                              Лист с заданием 6.2

Закрепляющий материал

Ответьте  письменно на вопросы:

1. Для чего применяются датчики в  системах автоматического управления?

2. Напишите классификацию электрических датчиков.

3.Что называется параметрическими датчиками?

4.  Запишите информацию о параметрических датчиках в виде таблицы:

Параметрические датчики

Название и схема датчика	Название конструктивных элементов датчика(устройство)	Описание принципа работы датчика	Область применение датчика

Модульная программа                    Автоматизация производства.

Результат   2.                                    Характеризовать системы автоматического управления

                                                           в машиностроении.

Тема 6                                               Параметрические датчики.

                                              Лист с заданием 6.3

Проверка степени усвоения материала

1. Дописать определение:

Датчики, в которых происходит преобразование входного сигнала в выходной электрический сигнал, являющийся параметром электрической цепи, называется ___________________________.

2. Выберите и напишите букву правильного ответа из предложенных вариантов на следующее утверждение:

Данный датчик называется ____________________.

А) емкостный;

Б) тензометрический;

В) индуктивный.

3. Напишите название составных элементов данного датчика:

             

1________________,

                        2________________,

                        3_________________.