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谈自制传感器在汽修专业教学中的作用
动手制作，揭开传感器的神秘面纱——谈自制传感器在汽修专业教学中的作用邹德明
摘 要：随着科学技术的发展，现代汽车采用了许多机电一体化自动控制技术，如EFI发动机燃油喷射技术、ISC怠速控制技术、SRS辅助安全气囊等，这些高新技术对职业学校的学生来说在接受过程中存在困难，特别是传感器技术的应用，学生会觉得传感器很神秘，在掌握传感器的工作原理上会有一定的压力。为了解决这一教学难点，我们自己动手制作几种传感器，揭开传感器神秘的面纱，突破汽修专业课教学难点。
关键词：中职汽修 自制传感器 动手创新 解决难点
一、制作背景
无论是哪一种电子自动控制系统，一般都由这样三个部分组成：用于探测各种信息的传感部分；接受信息并处理信息，按照程序发出指令的控制部分；接受指令并完成任务的执行部分。汽车自动控制系统中的传感器就好象人的眼耳鼻等器官。如汽车燃油电喷EFI系统中就有专门用于探测温度的温度传感器、用于探测混合气浓度的氧传感器、用于测量空气流量和压力的空气流量计、用于测量发动机曲轴转速的速度传感器等。这些传感器把发动机的各种工况以电信号传输给汽车电控中心（ECU），由ECU根据程序给出指令使执行器（喷油器）供油，决定什么时候供油、供多少油等。
汽车传感器的种类很多，传感器的原理各不相同，有的结构很简单，有的结构就很复杂。譬如汽车燃油电喷（EFI）系统就设有转速传感器、氧传感器、霍尔传感器、温度传感器、爆燃传感器等。每一种传感器的原理与结构各不相同，学生在学习过程中会对传感器的工作过程产生一种神秘感，觉得传感器实在是太神秘莫测了。为了能让学生对新科技知识的学习充满信心，淡化学生对传感器的神秘感，培养学生学习专业知识的兴趣，在教学过程中我们结合专业自己自制了一些简单的传感器，通过自己动手制作演示，让学生认识到传感器的原理就是运用我们日常熟悉的基本知识，如热效应、磁效应等。
二、电磁感应传感器
汽车用的速度传感器一般是采用了电磁感应的原理制作成的。利用电磁感应原理把各种不同的速度信号转换成电信号输送给ECU处理后，输送给执行器去执行。如ABS传感器就是采用了电磁感应原理，把转速差通过磁变化转化成电信号输送给ECU，由ECU发指令给ABS泵工作。为了让学生能实实在在地掌握与体会电磁感应的魅力，我们制作了一个磁感应演示仪，如图1所示。
该演示仪采用了3根直径相同的管子，选长80cm的铝管2根，将其中1根沿轴线在侧面纵向全部剖开，使之有一纵槽，使圆柱面不连贯。再选长80cm的非铁磁性材料的管子1根，这里选取塑料管，直径与上述铝管相同，分别用3段透明橡胶管套在这3根管子的上端。
选取相同的圆形铷铁硼强磁体永磁铁3个，其外径能放入铝管，能自由移动。将永磁铁分别放入透明橡胶管，由于在铝管和透明橡胶管之间设有一挡片，故永磁铁不下落，而透明的橡胶管能让大家看到3个永磁铁同时处于上方，(职教论文 fanwen.weiyujianbao.cn)底座上利用3个发光二极管的发光来更直观地显示演示效果。其他材料如木底板及相应木条若干，橡皮筋、细线各1根。
将2根铝管和1根塑料管间隔16㎝左右，竖直安装于木质底座上。将3个圆形磁铁分别放于3根管子正上方，分别用3个联动的木片挡住不落下。木片的另一端有1根拉线，拉动拉线能使木片同时松开3个磁铁。在3个管子的正下方，放有易拉罐做的底座，内部装有常开磁性开关，当磁铁掉到底座上，将电路闭合，使相应发光二极管点亮，能显示出磁铁下落的快慢。
在使用时，我们将3个相同的磁铁置于3个管的正上方一端，用横木条使3个磁铁暂时置留不下落。演示时拉动拉线，3个磁铁在3个管子上方同时开始落入各自管中，红色二极管先后发光，可看出铝管中的磁铁慢慢地下落。
通过教具演示，我们可以很明显地看到磁铁从没有开槽铝管中落下时，在铝管中感应出比较大的电流，这个感生电流会产生一个阻碍磁铁下落的磁通，使磁铁在该管中下落时间变长了，即看到磁铁慢慢下去。另一根铝管尽管被剖开一纵槽，但还会产生比较小的感应电流，产生比较小的磁通阻碍磁铁下落，因此磁铁在该管中下落速度比完整的铝管要快些。而第三根塑料管则完全不会产生感应电流，也就不会产生阻碍磁铁下落的磁通，所以磁铁下落的速度最快。通过底座上发光管给出的指示，效果非常明显、直观。
我们通过电磁感应演示仪的制作与使用，使学生体会电磁感应把外界的信号转变成电信号的原理。
三、温度传感器
温度是汽车发动机非常重要的一个参数。利用温度传感器来探测发动机的各个系统的温度变化的情况是很多的，把温度变化转换成电信号输送给控制电路是传感器的任务。汽车温度传感器种类很多，工作原理也各不相同，我们结合教学制作了下列两款温度传感器演示教具，利用身边的实例让学生认识温度传感器的工作原理。
如图2所示，自动灭火装置是利用日光灯的启辉器作为温度传感器而制作的教具。它取材简单，制作原理也非常简单，就是利用日光灯的启辉器在蜡烛加热时受热膨胀而使触点闭合接通风扇电路，再利用风扇把蜡烛的火焰熄灭的道理。尽管实验原理非常简单，但教学作用还是很有效的，学生深刻地体会到科技就在身边，体会到温度的变化通过传感器（启辉器）能够转换成电信号输送给控制电路执行动作。
一般的温度传感器是利用热敏电阻或三极管中PN结如3AX61来工作的，用这样的元件制作一个温度传感器是非常简单的。如图3所示，我们利用一个简单的热敏电阻作为传感器进行演示。当接通电路时，喇叭没有声响，但是当热敏电阻受到一定热量时，电阻触点闭合接通音乐集成片电路，喇叭就发出了声响。通过这样的实验，学生能真切地感受到温度传感器的工作过程，对学习专业知识很有帮助。
教师自己动手自制传感器教具，解决了专业教学的难点，活跃了课堂教学气氛，也激发了学生学习专业知识的兴趣，能使学生触类旁通，真切地理解看似神秘的传感器原理。虽然我们自己动手制作的传感器教具外形看上去比较粗糙，但是并没有花很多钱，教学效果也非常好，在汽修专业教学中发挥了很好的作用。
（作者单位：浙江省安吉职业教育中心学校）
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