關于磁電式霍爾傳感器教學的探討與研究

王桂蘭++趙燕

摘 要 隨著高職高專對教學改革的不斷深入，傳感器與檢測技術教學也要遵循能力點培養。如何完成能力點的教學和如何培養學生就業能力是要細心研究與總結的問題，研究的主要目標是提高高職教學的教學質量，滿足社會崗位對學生能力的需求。

關鍵詞 霍爾元件；傳感器與檢測技術；能力點

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）05-0072-02

1 前言

長江工程職業技術學院電氣自動化專業是學校一個生源較好的專業，每年招收的學生有300～400人。這個專業的PLC控制技術、單片機技術、傳感器與檢測技術等課程是專業課中的優質核心課。這幾門課的能力點的標準化以及能力點的培養是要研究及制定的首要任務。在我國一般都是課程標準、任務導向式研究較多，而在國外是追求每個專業的能力點的培養。它的能力點集成一本書，教師上課去向課程開發公司購買每個崗位培養的能力點，上課按能力點來教，考核按能力點來考核。我國在能力點上應該投入更多的時間進行探索。因此，筆者認為對傳感器與檢測技術的磁電式傳感器能力點的探索很有必要。

2 能力點教學的設計

在教學中設置了項目一是磁電式傳感器，項目二是壓電式傳感器，項目三是光電式傳感器，項目四是熱電式傳感器。選擇項目一磁電式傳感器的霍爾傳感器的能力點來進行探討。在項目一里面主要培養學生對傳感器的認識能力，培養學生對傳感器應用范圍認識，培養學生認識技術參數，培養學生認識霍爾元件的材料。

教學之前的準備為實現能力點的教學做到認真負責 要教給學生的是一種對于先進科學技術應用的理念，還有對于改進設備的探索精神，不管是本科生，還是高職生，只要有興趣、有鉆研精神，在實際中不斷摸索，就會有成就感。為了提高高職學生的學習興趣，要培養學生能力，教學之前要準備很多資料。能力點的開發成果上就應該有很多的資料供教師參考，比如各種傳感器的實物、圖片和視頻等。根據授課目的，把各種資料、圖片歸納成檔，可以實現資源共享。把每一項目所需培養的能力點整理成冊，把能力點培養的資料進行共享。這樣對知識的傳播很重要，不管是對學的人還是教的人，都有非常大的益處。教師要有扎實的技術，對傳感器的應用及先進設備上的傳感器有認知，對傳感器的應用非常了解。教學之前要進行研討，不管是教學團隊，還是兩到三位教師，一定要對所教的內容認真準備，做到認真負責，做到對學生的能力點的培養認真負責。

培養學生了解磁電式傳感器的能力 磁電式傳感器主要是應用于對振動的測量，把它直接安裝在被測量的振動物體上來進行測量，一般用于地面振動測量及機載振動監視系統中。而霍爾傳感器是磁電傳感器中的一種，在高精度數控機床、汽車、液位控制、船舶方面都有應用，教師可以收集和展示在各領域應用的圖片。

霍爾元件的材料認識 霍爾元件一般用N型半導體來做，霍爾元件做得一般比較薄，越薄靈敏性越高。霍爾元件的厚度只有1微米左右。還可以用其他的材料如N型鍺、砷化銦、銻化銦、砷化鎵等來做霍爾元件。霍爾傳感器一般采用金屬或半導體等制成，傳感質量的好壞取決于導體的材料的好壞，材料的好與壞會直接影響流過傳感器的正離子和電子。

給學生介紹磁電式傳感器的技術特性指標，讓學生學會查看技術參數，因為設備安裝好了之后要進行調試，查看參數、進行安裝與調試是設備安裝很重要的環節。掌握輸出信號的形狀、輸出電信號的電壓及電流信號、設備導線的根數等。把技術參數講明白，在安裝或實驗中，學生才會做到心中有數，免得使用不當損壞設備。

例如：磁電式傳感器的技術參數

輸出波形形狀：形狀近似于正弦波

輸出信號幅值：當傳感器鐵芯和被測齒輪齒頂間間隙&=0.5 mm，齒數z=60，齒輪模數m=2及40轉/分時，輸出電壓U≥70 mV

頻率測量范圍：0～49 999 Hz

儀器使用時間：可以連續使用

使用環境溫度：在 -20～65 ℃范圍

使用相對濕度：≤65%

儀器輸出尺寸：二線制（雙芯屏蔽線）

儀器輸出信號：4～20 MA

磁電式傳感器的原理認識 磁電式傳感器是利用電磁感應原理，能把非電信號變化轉為感應電動勢的一種傳感器，在使用中是不需要輔助電源的。根據電磁感應定律，N匝線圈中的感應電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通量的變化率。

3 在實際應用中學習，獲得實際認知能力

霍爾傳感器在山地車上的應用 以山地車為實際教學案例來演示，主要提高學生學習興趣和對技術設備的新的認識。實驗教學是技術學習不可缺少的重要一環，缺少實驗，就如紙上談兵，沒什么說服能力和吸引力。引導學生對實踐的認識，培養學生動手能力即安裝應用能力是很重要的。實訓條件和實訓項目對學生的學習起著啟發的作用。實訓設備的儲備是高職院校教學質量高低的一大體現。在磁電式傳感器這一項目中的實訓設備是山地車，山地車是比較好的小型的一個實訓項目，霍爾速度傳感器在山地車上的應用是測量山地車的速度和里程。

霍爾速度傳感器在山地車上使用時，把磁鐵可靠地固定在山地車的輪輻上，把霍爾元件固定在車身靠近磁鐵的地方，然后把霍爾傳感器的三根引線和數碼表正確相接。調節固定在山地車輪輻上的磁鐵和霍爾傳感器的距離，車輪每轉過一圈，傳感器都可以接受到一個脈沖信號，通過計數器電路，數碼表上就會顯示出車輪轉動的圈數。再根據車輪直徑，數碼表里的單片機就可以計算出車的速度和里程。在實訓過程中，檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。一旦調整好，測量過程中不能移動磁路系統。不要在安裝過程中損壞霍爾元件。

霍爾傳感器在汽車上的應用 這一部分是認識拓展知識。在實驗教學這一塊，如果有汽車是更好的，因為汽車上的傳感器很多，是一門非常大的學問。但是如果設備有限，可以收集圖片、資料、視頻，讓教學盡量形象、生動，讓學生學習起來比較形象、直觀。所以，教師的任務是準備資料，然后在教學中要搭好框架，細致地分析重點部分。因為重點是分課時把握的，要利用所有的課時把所有的重點講完。

在汽車上制造霍爾元件時，一般使用的三種半導體材料是砷化銦、砷化鎵、銻化銦。了解到汽車行業中常常用的半導體材料是砷化銦。霍爾傳感器技術在汽車工業中的車的構架部分、車的動力部分、車的牽引力部分、車的防抱死制動系統都應用得到。一般為了滿足不同系統不同部分的需要，霍爾傳感器有模擬式傳感器和數字式傳感器，還有開關式傳感器。汽車節氣門位置傳感器、汽車加速位置傳感器采用的霍爾傳感器輸出的是模擬信號，所以輸出信號要由所控制的裝置決定；而凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器采用的霍爾傳感器是數字式的。

數字式霍爾傳感器的應用位置包括凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、車速傳感器。數字式霍爾傳感器的電路連接方式：霍爾元件首先與微分放大器連接，微分放大器再與施密特觸發器連接。在這種方式中，霍爾傳感器輸出的是一個開或關的脈沖信號。

4 總結

主要培養學生對傳感器的認識能力，培養學生對傳感器應用范圍的了解，培養學生認識技術參數與設備調試的能力，培養學生認識霍爾元件的材料的能力，培養學生對于霍爾元件實際應用的認知能力。通過霍爾傳感器的能力點教學的思考，教師更專注于教學設計、教學準備、教學過程與教學效果的收集，把按能力點來教作為教的核心。■

參考文獻

[1]劉小波.自動檢測技術[M].北京：清華大學出版社，

2012.

[2]胡孟謙.傳感器與監測技術項目化教程[M].北京：中國海洋大學出版社，2011.endprint