12直流电机转速检测
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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
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。
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
4.3.1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。
4.3.3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。
（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ห้องสมุดไป่ตู้板
学生查阅资料
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±5V挡，在电机控制单元的V+处接入+5 V电压，调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；
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
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、测量精度高。
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（50～100μm）、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。
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
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θi角时，在端面发生折射进入光纤后, 又以φi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θi小于临界入射角θc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。
（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）。
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。
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
学生查阅资料
学生动手实际制作
20分钟
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；
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
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。
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
4.3.1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。
4.3.3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。
（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ห้องสมุดไป่ตู้板
学生查阅资料
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±5V挡，在电机控制单元的V+处接入+5 V电压，调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；
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
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、测量精度高。
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（50～100μm）、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。
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
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θi角时，在端面发生折射进入光纤后, 又以φi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θi小于临界入射角θc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。
（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）。
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。
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
学生查阅资料
学生动手实际制作
20分钟
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；