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談自制傳感器在汽修專業(yè)教學(xué)中的作用
動手制作，揭開傳感器的神秘面紗——談自制傳感器在汽修專業(yè)教學(xué)中的作用鄒德明
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車采用了許多機(jī)電一體化自動控制技術(shù)，如EFI發(fā)動機(jī)燃油噴射技術(shù)、ISC怠速控制技術(shù)、SRS輔助安全氣囊等，這些高新技術(shù)對職業(yè)學(xué)校的學(xué)生來說在接受過程中存在困難，特別是傳感器技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生會覺得傳感器很神秘，在掌握傳感器的工作原理上會有一定的壓力。為了解決這一教學(xué)難點(diǎn)，我們自己動手制作幾種傳感器，揭開傳感器神秘的面紗，突破汽修專業(yè)課教學(xué)難點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：中職汽修 自制傳感器 動手創(chuàng)新 解決難點(diǎn)
一、制作背景
無論是哪一種電子自動控制系統(tǒng)，一般都由這樣三個(gè)部分組成：用于探測各種信息的傳感部分；接受信息并處理信息，按照程序發(fā)出指令的控制部分；接受指令并完成任務(wù)的執(zhí)行部分。汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感器就好象人的眼耳鼻等器官。如汽車燃油電噴EFI系統(tǒng)中就有專門用于探測溫度的溫度傳感器、用于探測混合氣濃度的氧傳感器、用于測量空氣流量和壓力的空氣流量計(jì)、用于測量發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的速度傳感器等。這些傳感器把發(fā)動機(jī)的各種工況以電信號傳輸給汽車電控中心（ECU），由ECU根據(jù)程序給出指令使執(zhí)行器（噴油器）供油，決定什么時(shí)候供油、供多少油等。
汽車傳感器的種類很多，傳感器的原理各不相同，有的結(jié)構(gòu)很簡單，有的結(jié)構(gòu)就很復(fù)雜。譬如汽車燃油電噴（EFI）系統(tǒng)就設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器、爆燃傳感器等。每一種傳感器的原理與結(jié)構(gòu)各不相同，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會對傳感器的工作過程產(chǎn)生一種神秘感，覺得傳感器實(shí)在是太神秘莫測了。為了能讓學(xué)生對新科技知識的學(xué)習(xí)充滿信心，淡化學(xué)生對傳感器的神秘感，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，在教學(xué)過程中我們結(jié)合專業(yè)自己自制了一些簡單的傳感器，通過自己動手制作演示，讓學(xué)生認(rèn)識到傳感器的原理就是運(yùn)用我們?nèi)粘Ｊ煜さ幕局R，如熱效應(yīng)、磁效應(yīng)等。
二、電磁感應(yīng)傳感器
汽車用的速度傳感器一般是采用了電磁感應(yīng)的原理制作成的。利用電磁感應(yīng)原理把各種不同的速度信號轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU處理后，輸送給執(zhí)行器去執(zhí)行。如ABS傳感器就是采用了電磁感應(yīng)原理，把轉(zhuǎn)速差通過磁變化轉(zhuǎn)化成電信號輸送給ECU，由ECU發(fā)指令給ABS泵工作。為了讓學(xué)生能實(shí)實(shí)在在地掌握與體會電磁感應(yīng)的魅力，我們制作了一個(gè)磁感應(yīng)演示儀，如圖1所示。
該演示儀采用了3根直徑相同的管子，選長80cm的鋁管2根，將其中1根沿軸線在側(cè)面縱向全部剖開，使之有一縱槽，使圓柱面不連貫。再選長80cm的非鐵磁性材料的管子1根，這里選取塑料管，直徑與上述鋁管相同，分別用3段透明橡膠管套在這3根管子的上端。
選取相同的圓形銣鐵硼強(qiáng)磁體永磁鐵3個(gè)，其外徑能放入鋁管，能自由移動。將永磁鐵分別放入透明橡膠管，由于在鋁管和透明橡膠管之間設(shè)有一擋片，故永磁鐵不下落，而透明的橡膠管能讓大家看到3個(gè)永磁鐵同時(shí)處于上方，(職教論文 adivasplayground.com)底座上利用3個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光來更直觀地顯示演示效果。其他材料如木底板及相應(yīng)木條若干，橡皮筋、細(xì)線各1根。
將2根鋁管和1根塑料管間隔16㎝左右，豎直安裝于木質(zhì)底座上。將3個(gè)圓形磁鐵分別放于3根管子正上方，分別用3個(gè)聯(lián)動的木片擋住不落下。木片的另一端有1根拉線，拉動拉線能使木片同時(shí)松開3個(gè)磁鐵。在3個(gè)管子的正下方，放有易拉罐做的底座，內(nèi)部裝有常開磁性開關(guān)，當(dāng)磁鐵掉到底座上，將電路閉合，使相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，能顯示出磁鐵下落的快慢。
在使用時(shí)，我們將3個(gè)相同的磁鐵置于3個(gè)管的正上方一端，用橫木條使3個(gè)磁鐵暫時(shí)置留不下落。演示時(shí)拉動拉線，3個(gè)磁鐵在3個(gè)管子上方同時(shí)開始落入各自管中，紅色二極管先后發(fā)光，可看出鋁管中的磁鐵慢慢地下落。
通過教具演示，我們可以很明顯地看到磁鐵從沒有開槽鋁管中落下時(shí)，在鋁管中感應(yīng)出比較大的電流，這個(gè)感生電流會產(chǎn)生一個(gè)阻礙磁鐵下落的磁通，使磁鐵在該管中下落時(shí)間變長了，即看到磁鐵慢慢下去。另一根鋁管盡管被剖開一縱槽，但還會產(chǎn)生比較小的感應(yīng)電流，產(chǎn)生比較小的磁通阻礙磁鐵下落，因此磁鐵在該管中下落速度比完整的鋁管要快些。而第三根塑料管則完全不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會產(chǎn)生阻礙磁鐵下落的磁通，所以磁鐵下落的速度最快。通過底座上發(fā)光管給出的指示，效果非常明顯、直觀。
我們通過電磁感應(yīng)演示儀的制作與使用，使學(xué)生體會電磁感應(yīng)把外界的信號轉(zhuǎn)變成電信號的原理。
三、溫度傳感器
溫度是汽車發(fā)動機(jī)非常重要的一個(gè)參數(shù)。利用溫度傳感器來探測發(fā)動機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)的溫度變化的情況是很多的，把溫度變化轉(zhuǎn)換成電信號輸送給控制電路是傳感器的任務(wù)。汽車溫度傳感器種類很多，工作原理也各不相同，我們結(jié)合教學(xué)制作了下列兩款溫度傳感器演示教具，利用身邊的實(shí)例讓學(xué)生認(rèn)識溫度傳感器的工作原理。
如圖2所示，自動滅火裝置是利用日光燈的啟輝器作為溫度傳感器而制作的教具。它取材簡單，制作原理也非常簡單，就是利用日光燈的啟輝器在蠟燭加熱時(shí)受熱膨脹而使觸點(diǎn)閉合接通風(fēng)扇電路，再利用風(fēng)扇把蠟燭的火焰熄滅的道理。盡管實(shí)驗(yàn)原理非常簡單，但教學(xué)作用還是很有效的，學(xué)生深刻地體會到科技就在身邊，體會到溫度的變化通過傳感器（啟輝器）能夠轉(zhuǎn)換成電信號輸送給控制電路執(zhí)行動作。
一般的溫度傳感器是利用熱敏電阻或三極管中PN結(jié)如3AX61來工作的，用這樣的元件制作一個(gè)溫度傳感器是非常簡單的。如圖3所示，我們利用一個(gè)簡單的熱敏電阻作為傳感器進(jìn)行演示。當(dāng)接通電路時(shí)，喇叭沒有聲響，但是當(dāng)熱敏電阻受到一定熱量時(shí)，電阻觸點(diǎn)閉合接通音樂集成片電路，喇叭就發(fā)出了聲響。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能真切地感受到溫度傳感器的工作過程，對學(xué)習(xí)專業(yè)知識很有幫助。
教師自己動手自制傳感器教具，解決了專業(yè)教學(xué)的難點(diǎn)，活躍了課堂教學(xué)氣氛，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，能使學(xué)生觸類旁通，真切地理解看似神秘的傳感器原理。雖然我們自己動手制作的傳感器教具外形看上去比較粗糙，但是并沒有花很多錢，教學(xué)效果也非常好，在汽修專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮了很好的作用。
（作者單位：浙江省安吉職業(yè)教育中心學(xué)校）
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