高 敏 ，方仁忠

淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與電氣工程系,安徽淮南，232001

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開關(guān)式金屬渦流探測器實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)

高 敏 ，方仁忠

淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與電氣工程系,安徽淮南，232001

從應(yīng)用型高校學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知、動(dòng)手能力以及傳感器教學(xué)目標(biāo)等教學(xué)實(shí)際出發(fā)，自行設(shè)計(jì)了《開關(guān)式金屬渦流探測器》實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，分析了該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中開關(guān)式金屬渦流探測器的原理圖、所需電子元器件、制作過程、常見故障分析及解決方法，以及教學(xué)過程中對學(xué)生最終成績的評定方式。實(shí)施該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可指導(dǎo)學(xué)生制作一個(gè)渦流式金屬探測器，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，增加學(xué)生對傳感器的感性認(rèn)識，幫助學(xué)生更好地理解渦流傳感器的傳感原理以及工作原理。

實(shí)訓(xùn)；渦流傳感器；金屬；探測

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制離不開傳感器[1]，自動(dòng)檢測技術(shù)與應(yīng)用課程是機(jī)電類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要掌握傳感器的基本知識和基本應(yīng)用技能，并對傳感器有初步了解，以滿足一線工作的需要[2]，電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是易于非接觸性連續(xù)測量，并且結(jié)構(gòu)簡單，體積小、靈敏度較高，不受油污等介質(zhì)影響，因此，它在眾多傳感器里占有較重要的位置[3]。為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能，提高教學(xué)效果，筆者根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)了《開關(guān)式金屬渦流探測器》實(shí)訓(xùn)[4-6]。該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是一個(gè)簡易的渦流式金屬探測器的制作。

1 開關(guān)式金屬渦流探測器的樣機(jī)展示

為吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，首先給學(xué)生展示開關(guān)式電渦流傳感器樣機(jī)，如圖1所示。

圖1 開關(guān)式金屬渦流探測器

配合演示，利用樣機(jī)檢測一定距離范圍內(nèi)金屬的有無。圖中紅色發(fā)光二極管用來顯示探測器的工作狀態(tài)，正常情況下，打開探測器開關(guān)，紅色發(fā)光二極管亮，表示探測器進(jìn)入工作狀態(tài)，在距離探測器1 cm以內(nèi)，若有金屬物體存在，探測器中的蜂鳴器會響，并且開關(guān)上方的綠色發(fā)光二極管會閃爍。

2 開關(guān)式金屬渦流探測器的制作

開關(guān)式金屬渦流探測器的電路原理圖如圖2所示，制作所需元件如表1所示。

圖2 開關(guān)式金屬渦流探測器的電路原理圖

該傳感器主要包括LC自激振蕩電路、檢波轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)電路、供電電路四個(gè)部分。當(dāng)探測器附近沒有金屬時(shí)，振蕩電路發(fā)出的正弦波較強(qiáng)，檢波轉(zhuǎn)換電路中的T2管導(dǎo)通效果好，輸出的直流信號弱，開關(guān)電路中的T4管截止，發(fā)光二極管D2不亮，蜂鳴器不響。當(dāng)有金屬接近探測器時(shí)，由于渦流效應(yīng)，線圈阻抗發(fā)生變化，振蕩電路發(fā)出的正弦波變?nèi)?，檢波轉(zhuǎn)換電路中的T2管導(dǎo)通效果變差，輸出的直流信號變強(qiáng)，開關(guān)電路中的T4管導(dǎo)通，發(fā)光二極管D2亮，同時(shí)蜂鳴器響。

制作開關(guān)式金屬渦流探測器的元件如表1所示。

表1 制作開關(guān)式電渦流傳感器所需元件一覽表

開關(guān)式金屬渦流探測器主要部件如圖3所示。

圖3 開關(guān)式金屬渦流探測器部件

開關(guān)式金屬渦流探測器制作步驟：

(1)元件檢測。要求學(xué)生對所有元件進(jìn)行檢測，確保每個(gè)元件完好無損。

圖4 開關(guān)式金屬渦流探測器的整機(jī)裝配步驟圖

(2)電路焊接。要求學(xué)生按照圖3(b)和(c)對電路進(jìn)行焊接。

(3)線圈繞制。要求學(xué)生按照圖3(d)進(jìn)行線圈繞制，初級線圈27匝，次級線圈9匝。

(4)整機(jī)裝配。在開關(guān)式金屬渦流探測器進(jìn)行整機(jī)裝配過程中，要求學(xué)生注意裝配順序，裝配順序如圖4所示。

(5)電路調(diào)試。以能否檢測到1 cm以內(nèi)的金屬物體作為檢測電路是否能正常工作的標(biāo)準(zhǔn),比如一元硬幣[7]。

(6)故障分析。工作狀態(tài)中的常見故障以及解決方法如下：

故障1：蜂鳴器響，電源指示燈不亮。

解決方法：檢測發(fā)光二極管是否接反。

故障2：電源指示燈亮，蜂鳴器不響。

解決方法：(1)檢測蜂鳴器是否接反；(2)檢測電池是否接反；(3)檢測電路連接是否正確，排除短路、斷路現(xiàn)象；(4)檢測三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)是否符合要求，β值是否過低。

3 實(shí)訓(xùn)成績評定

合理的成績評定也是實(shí)訓(xùn)的重要組成部分，該實(shí)訓(xùn)最終的成績評定細(xì)則可參閱表2。

表2 開關(guān)式金屬渦流探測器的實(shí)訓(xùn)成績評定細(xì)則

4 討 論

考評結(jié)束，組織學(xué)生對實(shí)訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，在討論過程中，再次引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)物與理論課中所講的傳感原理和工作原理進(jìn)行結(jié)合，加深學(xué)生對渦流傳感器的理解，以提高教學(xué)效果。

應(yīng)用型高校以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力為主，實(shí)訓(xùn)是按照人才培養(yǎng)規(guī)律和目標(biāo)對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練，是教學(xué)中很重要的一種形式。傳感應(yīng)用型高校以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力為主，實(shí)訓(xùn)是按照人才培養(yǎng)規(guī)律和目標(biāo)對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練，是教學(xué)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳感器是機(jī)電類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課，但遺憾的是系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教材卻很少。設(shè)計(jì)《開關(guān)式金屬渦流探測器》實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可以引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，學(xué)練結(jié)合，在全面激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)，還注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、合作、溝通、交流、解決問題等多種職業(yè)能力，以期增強(qiáng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生職業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[8]。

[1]武昌俊.自動(dòng)檢測技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010：62-69

[2]柳亞平.《傳感器與檢測技術(shù)》項(xiàng)目式課改實(shí)踐初探[J].價(jià)值工程,2013(2):219-220

[3]孫艷秋.電渦流傳感器的技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用[J].電子元件與材料，2014,31(3):99-100

[4]汪曉凌,杜嘉文.基于電渦流測厚影響因素[J].輕工科技，2012(12):48-49

[5]陳俊華.電感式接近開關(guān)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三例[J].物理實(shí)驗(yàn)，2011,31(3):29-30

[6]劉柱,李巍,金建新.電渦流傳感器的特性分析與標(biāo)定方法[J].機(jī)械與電子，2013(2):14-16

[7]黃紅霞.基于電渦流傳感器的硬幣識別研究[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012,28(5):5-7

[8]曹洋，馮琦琳.基于高職學(xué)生職業(yè)核心能力培養(yǎng)的項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì)及實(shí)施研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2014,7(35):37-41

(責(zé)任編輯：劉小陽)

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.03.033

2014-09-15

淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級精品課程“自動(dòng)檢測技術(shù)及應(yīng)用”。

高敏(1981-)，女，安徽蚌埠人，碩士，副教授，主要研究方向：智能信號處理。

G642.0

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1673-2006(2015)03-0122-03