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11机床主轴转速检测

任务名称		机床主轴转速检测
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
机床主轴的控制主要是速度控制，本任务针对机床主轴的转速检测要求，选用合适的光电编码器，制定合适的安装、调试方案等。
学习目标
1) 理解光电编码器的工作原理及应用 2) 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 3) 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	机床主轴的控制主要是速度控制，本任务针对机床主轴的转速检测要求，选用合适的光电编码器，制定合适的安装、调试方案等。			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	光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量输出的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器由光源、透镜、随轴旋转的码盘、窄缝和光敏元件等组成。光电编码器广泛使用于测量转轴的转速、角位移、丝杆的线位移等方面。 4.2.1增量式编码器 1. 增量式光电编码器的结构增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向用			教师通过问题引导等形式进行讲解		增量式光电编码器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	计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量。 2. 增量式编码器的工作原理增量式编码器由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成，在圆形的主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝，形成均匀分布的透明区和不透明区。鉴向盘与主码盘平行，并刻有A、B两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。 3．旋转方向的判别光电元件A、B输出信号经放大整形后，产生P1和P2脉冲。将它们分别接到D触发器的D端和CP端，由于A、B两相脉冲P1和P2相差90°，D触发器FF在CP脉冲（P2）的上升沿触发。正转时P1脉冲超前P2脉冲，D触发器的Q=“1”表示正转；当反转时，P2超前P1脉冲，D触发器的Q=“0”表示反转。 4.2.2 绝对式编码器			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	绝对式编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测元件。编码盘有光电式、接触式和电磁式三种。绝对式编码器具有以下特点：（1）绝对式编码器是按照角度直接进行编码，能直接把被测转角用数字代码表示出来。当轴旋转时，有与其位置对应的代码（如二进制码、格雷码、BCD码）输出。从代码大小的变更，即可判别正反方向和转轴所处的位置，而无需判向电路。（2）它有一个绝对零位代码，当停电或关机后，再开机重新测量时，仍然可以准确读出停机或关机位置的代码，并准确的出零位代码。（3）一般情况下，绝对式编码器的测量范围为0°～360°。（4）标准分辨率，用位数2n表示，即最小分辨率角为360°/2n。（5）当进给数大于一转时，需用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，使其结构复杂、成本高。 4.2.3光电编码器测速 1．M法测速 M法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间Tc内，对光电编码器输出的脉冲信号进行计数的测速方法。 2．T法测速 T法也称之为测周法，通过测量编			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	码器两个相邻脉冲的时间间隔来计算转速。 3．M/T法测速 M/T法是前两种方法的结合，同时测量一定数量的编码器脉冲和产生这些脉冲所花的时间来确定被测转速。			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	根据任务的测速要求，选用EPC-755A光电编码器。EPC－755A光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量、速度测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。该光电编码器输出为双通道正交信号，具有校正基准信号，可方便地实现双向计数。 2. 测量电路设计工作原理：当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B输出波形90°，D触发器输出Q为高电平，为低电平，上面“与非”门打开，计数脉冲通过，送至PLC的高速计数器1进行加法计数；此时，下面“与非”门关闭，其输出为高电平。当光电编码器逆时针旋转时，通道A输出波形比通道B输出波形延迟90°，D触发器输出Q为低电平，为高电平，上面“与非”门关闭，其输出为高电平；此时，下面与“非门”打开，计数脉冲通过，送至PLC高速计数器2进行减法计数。			教师重点讲解个别指导		实训电路板	学生查阅资料学生动手实际制作	20分钟
电路调试	①按照上图所示，完成电路制作，并检查正确性； ②为便于在实验室的调试，可将编码器与实验用交流电机按照要求进行连接，将W3和W4分别接入示波器（PLC部分不接入）。 ③接通电源，电机分别进行正转和反转，通过示波器观察波形，以验证方案的正确性。			教师重点讲解个别指导		实训电路板	学生查阅资料学生动手设计	15分钟

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）小组中一位成员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	直流电机转速检测	教师讲解	多媒体课件	学生记录查阅资料	3分钟

本文发布于:2024-09-22 06:57:04，感谢您对本站的认可！

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标签：编码器脉冲输出

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