12直流电机转速检测

任务名称直流电机转速检测教学学时4教学场所多媒体教室、传感器技术实训室学习任务直流电机的速度检测方法有多速，如测速发电机、光电编码器、光电对管、光纤等，本任务要求通过光纤传感器测量直流电机的转速。这种方法实现起来简单、成本低、测量精度高。学习目标1）了解光纤传感器的工作原理2）熟悉光纤传感器类型和应用3）能够根据需要选择合适的速度传感器进行速度测量电路设计4）学会速度测量系统的制作与调试教学过程设计步骤学习内容教学方法教学手段学生活动时间 分配布置任 务直流电机的速度检测方法有多速， 如测速发电机、光电编码器、光电对管、 光纤等，本任务要求通过光纤传感器测 量直流电机的转速。 这种方法实现起来 简单、成本低、测量精度咼。演示、下达任务多媒体课件、板书小组讨论代表发言10分钟任务分 解将任务分解成小单元，对小单元必须用 到传感器知识和技能，在后面教学过程 中，通过教师讲解，学生边学边练，学 习传感器的相关知识和技能，完成该任务。教师讲解多媒体课件实物演示学生提问10分钟讲解相 关知识光纤结构及其传光原理光导纤维简称光纤，它是一种特殊 结构的光学纤维。中心的圆柱体叫纤芯，围绕着纤芯 的圆形外层叫包层。 纤芯和包层通常由 不同掺杂的石英玻璃制成。光纤的导光能力取决于纤芯和包 层的性质，而光纤的机械强度由保护套 维持。2.光纤传光原理 光纤的传输是基于光的全内反射，设教师通过 问题引导 等形式进 行讲解多媒体课件实物演示学生边学边练70分钟步骤学习内容教学方法教学手段学生活动时间分配讲解相 关知识有一段圆柱形光纤，如图4-39所示，它的两个端面均为光滑的平面，当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成 0 i角时，在端面发生折射进入光纤后， 又以0 i角入射至纤芯与包层的界面， 光线有一部分透射到包层，一部分反射 回纤芯。但当入射角0 i小于临界入射 角0 c时，光线就不会透射界面，而全 部被反射，光在纤芯和包层的界面上反 复逐次全反射，呈锯齿波形状在纤芯内 向前传播，最后从光纤的另一端面射 出。3.光纤基本特性1）数值孔径（NA）: 反映光纤接收光量的多少2）光纤模式纤芯直径较大（50100卩m）、传输模 式较多的称为多模光纤。 这类光纤的性 能较差，输出波形有较大的差异，但由 于纤芯截面积大，故容易制造，连接和耦合比较方便。3）光纤传输损耗4.3.2 光纤传感器的分类 根据光纤在传感器中的作用，光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大 类。光纤传感器的工作原理教师通过 问题引导 等形式进 行讲解多媒体课件实物演示学生边学边练步骤学习内容教学方法教学手段学生活动时间分配讲解相 关知识光是一种电磁波，其波长从极远红 外的lmm到极远紫外线的10nm它的物 理作用和生物化学作用主要因其中的 电场而引起。因此，讨论光的敏感测量 必须考虑光的电矢量 E的振动。教师通过 问题引导 等形式进 行讲解多媒体课件实物演示学生边学边练讨论完 成任务 的方案根据任务要求，提出解决任务的具体实 现方案讨论法引导文法实训电路板小组讨论代表发言10分钟电路设 计与制 作1 传感器选型选用反射式光纤位移传感器进行 测量。直流电机端面上贴有反光纸，当电机转动时，反光被光纤传感器所接 收，并通过基本的放大电路转换为脉冲 电压输出。2 测量电路设计光纤位移传感器进行转速测量电路由电源电路、稳压电路、共射级放大 电路和光纤传感器检测电路组成。教师重点讲解个别指导实训电路板学牛查阅资料学生动手 实际制作20分钟nr甥f1kit电路调 试(1) 按照图4-46所示，进行电路制作， 并检查电路的正确性；(2) 将光纤探头移至电机上方对准电 机上的反光纸，调节光纤传感器的高 度，再用手稍微转动电机，让反光面避 开光纤探头；(3) 调节放大器的调零，使F/V表显 示接近零；教师重点讲解个别指导实训电路板学牛查阅资料学生动手设计15分钟步骤学习内容教学方法教学手段学生活动时间分配电路调 试(4)将直流稳压电源置土 5V挡，在电 机控制单元的 V+处接入+5 V电压，调教师重点讲解实训电路板学牛查阅资料15分钟节转速旋钮使电机运转。F/V表置2K挡显示频率，用示波器观察F输出端的 转速脉冲信号；（5）根据脉冲信号的频率及电动机上反光片的数目换算出此时的电动机转速（rad/min ）。个别指导学生动手设计成果检 查在整个过程中依据教师提供的评 价标准，检查本小组设计作品是否符合 要求地完成了工作任务。教师检查成果实训电路板学生互相检查15分钟评价（学生 互评、 教师点评）（1）小组中一位成贝展示制作完成的 小作品，小组给出自评成绩。（2）小组一位成员介绍一下小作品制作的思路和需要用到的理论知识，并回答教师的提问。（3）结合小组所提交的设计项目，根据学习过程按任务要求独立完成的情 况；本任务的实物设计作品；以及项目 报告的完成情况等，由教师与学生共同 评价小组的工作情况，并根据每人完成 的复杂程度及创新程度给以鼓励。教师重点讲解教师点评实训电路板小组讨论代表发言15分钟总结（1）本课程重点（2）操作注意事项（3）分析问题和解答问题教师讲解多媒体课件学生提问学生总结10分钟作业布置学生课外作业教师讲解板书学生记录2分钟布置新任务冶金加热炉温度检测教师讲解多媒体课件学生记录查阅资料3分钟