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:

Х_{3 ∆}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

С

У

ИМ

РО

ОР

З

Д

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.

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_________________.