11机床主轴转速检测

1、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

2、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 敏兀件等组成。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。421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 行讲解多媒体课件实物演示学生边学边

3、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计数器对这些脉冲进行加减计数，教师通过多媒体课学生边学关知识以此来表示转过的角位移量。问题引导件边练2.增量式编码器的工作原理等形式进行讲解实物演示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A-|- % .ft!呷 | 94甲 d- 14p._ _i _i _hr-TLTLTL

4、 , J-L-TLTL*11u 1厂光电兀件AB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、 接触式和电磁式二种。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

5、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，并准确的找出零位代码。(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

6、。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 疋在规疋的检测时间 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多媒体课学生边学问题引导件边练等形式进实物演示行讲解讨论完成任务的方案电路设计与制作根据任务要求，提出解决任务的具体实现方案根据任

7、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.测量电路设计讨论法引导文法教师重点讲解个别指导实训电路实训电路小组讨论代表发言学生查阅资料学生动手实际制作10分20分工作原理：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

8、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。电路调试按照上图所示，完成电路制作，并检查正确性;为便于在实验室的调试，可将编码教师重点讲解个别指导实训电路学生查阅资料学生动手15分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）。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。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