淺談傳感技術在中職院校課程教學中的實施

孫丹穎

摘要：隨著現代科技技術的快速發展，以及生活水平的提高，傳感技術越來越受到重視，傳感器也應用到了生活的方方面面，傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。它酷似人類的“五官”（視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺），能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信號，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。本文以設計一套自動分揀系統為例，探討了傳感技術在中職院校電氣類課程教學中如何實施。

關鍵詞：傳感技術;課程教學;自動分揀系統;教學實施

中圖分類號：G712 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）20-0261-02

一、傳感技術在課程教學中的應用現狀

中職電氣類課程的主要任務是掌握電氣技術的基本知識和技術基礎，使學生有一定的動手能力，為學生今后解決實際問題打下基礎。傳感技術作為電氣類課程的一門提高性專業課，在平時的教學中主要以理論為主，學生理解起來相對困難，掌握并使用傳感器的效果并不是很理想。

二、設計自動分揀系統組成以及功能

本文以設計一套自動分揀系統為例，要求實現最左側是圓形出料倉庫（物料檢測模塊），其中包括檢測物料出料傳感器。中間是機械手（物料搬運模塊）。最右邊是一套分揀系統（物料分揀模塊），其中包括：金屬材料物塊檢測傳感器，紅色塑料物塊檢測傳感器，綠色塑料物塊檢測傳感器;推金屬物料推板，推紅色塑料物塊推板，推綠色塑料物塊推板;金屬物料集裝箱，紅色塑料物塊集裝箱，綠色塑料物塊集裝箱以及廢料箱組成。要求設計本系統主要實現的分揀功能是：隨機物料從圓形回轉料庫中出庫后，由機械手，將物料搬送至傳送帶，物料在傳送帶上傳送，當金屬物料經過金屬檢測傳感器的時候，金屬檢測傳感器檢測到信號，經由PLC的程序控制推金屬物料擋板工作，將金屬物料送至分揀槽1的金屬物料集裝箱;當紅色塑料元件經過紅色塑料傳感器（紅色光纖傳感器）的時候，紅色塑料檢測傳感器檢測到信號，經由PLC的程序控制推紅色塑料擋板工作，將紅色塑料送至分揀槽2的紅色塑料集裝箱;綠色塑料的分揀原理同紅色塑料的分揀原理一致，在此不再贅述。根據上述功能要求，使學生明確目標任務，并分析如何實現系統功能。

三、改革教學方法，建立自主學習模式

建立自主學習模式也是一個新的突破，比如在傳感器的選擇上，傳感器的種類很多，在原理和結構上千差萬別，我們要根據測量的目的、測量對象以及測量環境來合理地選擇傳感器。光講這些學生還是不懂如何選擇，那么不如以一個實際的設計案例來引導學生，通過解決問題的過程自然而然地掌握所要學習的知識，讓學生思考本系統中哪些地方需要傳感器？應用的傳感器主要實現哪些功能？根據特定的要求來選擇，學生也會有目的性，對傳感器的選擇也就更加直觀，例如本系統中有如下傳感器功能需要實現，即物料的有無檢測、金屬材質和非金屬材質的區分、紅色塑料物塊和綠色塑料物塊的區分。那么根據不同的功能再來進一步選擇合適的傳感器。

1.檢測物料有無傳感器的選擇。光電式接近開關。檢測物料的有無一般選擇光電開關，那么如何讓學生選擇，這就要根據各類型光電開關的結構和工作特性。光電式接近開關由發射器、接收器和檢測電路三部分組成。當接收器收到反光時接近開關狀態發生變化。光電式接近開關有對射型和反射型兩大類。對射型光電式接近開關把發光器和收光器分離開，它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發光器和收光器分別裝在檢測物體通過路徑的兩側，檢測物體通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關控制信號。反射型光電式接近開關在檢測頭里裝有一個發光器和一個收光器。正常情況下發光器發出的光收光器是找不到的。當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關信號。對于反光率低的物體，如表面為吸收光的黑色物體，光電開關反應不敏感，將不會產生開關信號。在本系統中，在物料的出料端和傳送帶的送料端都用到了反射型光電傳感器。

2.區分金屬、非金屬傳感器的選擇。電感式接近開關。電感式接近開關由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，當金屬目標接近這一磁場并達到感應距離時，它在金屬目標內產生渦流，這個渦流反作用于接近開關，使接近開關內部振蕩電路的參數發生變化，這個變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式的檢測目的。利用電感式接近開關可區別金屬物體與非金屬物體。因此在本系統中選用電感式傳感器來檢測金屬。

3.紅色塑料物塊和綠色塑料物塊的區分。光纖傳感器。光纖傳感器是利用光的完全內反射原理傳輸光波的一種媒質。在本系統中使用紅色光源的光纖漫反射傳感器，紅光可以敏感地檢測出紅色材料，對于綠色則沒有信號輸出;使用綠色光源的光纖漫反射傳感器，綠光可以敏感地檢測出綠色材料，對于紅色則沒有信號輸出。

四、注重在實踐性教學環節中應用傳感器技術

加強實踐是中職院校電氣專業教學的關鍵，培養學生的動手能力是電氣專業的首要目的，選擇好合適的傳感器，我們就要去安裝并使用它，以驗證它是否符合我們的預期功能。傳感器分兩線、三線、四線，不同的傳感器有不同的接線方法，每一種類傳感器的標簽上都有標注相應的規格，本系統中所用的傳感器除去光纖傳感器，其余傳感器均是選用的三線制傳感器。遇到多種接線情況，可以在安全保證的前提下，讓學生獨立接線并觀察接線情況，比如，三線制傳感器有兩種形式，分別是NPN常開型和PNP常開型，本文中選用的都是NPN型傳感器。當傳感器是NPN型時，黑線與棕色線并接至電源正極，傳感器動作時BU與BK接通使負載兩端得到信號。

最后傳感器的調試是對傳感器技術的綜合應用，調節傳感器的安裝位置和角度，使傳感器能檢測到物體，考驗學生的綜合掌握能力。如果調節了位置和角度仍然不能檢測到物體，就要對傳感器進行微調，即調節傳感器上的靈敏度旋鈕，這個調節過程比較費時。實現出料口傳感器和送料口傳感器調節的結果是當沒有物料經過時，傳感器上的指示燈不亮，當有物料經過時，傳感器上的指示燈亮;實現的金屬傳感器調節的結果是當紅色塑料物塊和綠色塑料物塊經過時，傳感器上的指示燈不亮，當有金屬材料物塊經過時，傳感器上的指示燈亮;實現的檢測紅色傳感器調節的結果是，當金屬材料物塊和綠色塑料物塊經過時，傳感器上的指示燈不亮，當紅色塑料物塊經過時，傳感器上的指示燈亮;檢測綠色傳感器的調節類似檢測紅色傳感器，在此不贅述。其中檢測紅色、綠色的傳感器即光纖傳感器的調試相對較困難，檢測紅色的傳感器調過一點就能把綠色誤檢測成紅色，檢測綠色的傳感器如是，這就造成了程序的混亂。

總之，通過具體的設計系統實例，把傳感器從無到有、從有到優的學習環節串聯起來，以學生動手動腦為主，老師引導共同實現目標設計任務。在傳感器功能分析、傳感器種類選擇、傳感器接線以及調試過程中將理論知識貫穿進去，在動手的過程中激發了學生學習欲望，提高了學生學習效果，對電氣專業建設有著積極的作用。

參考文獻：

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