关于磁电式霍尔传感器教学的探讨与研究

王桂兰++赵燕

摘 要 随着高职高专对教学改革的不断深入，传感器与检测技术教学也要遵循能力点培养。如何完成能力点的教学和如何培养学生就业能力是要细心研究与总结的问题，研究的主要目标是提高高职教学的教学质量，满足社会岗位对学生能力的需求。

关键词 霍尔元件；传感器与检测技术；能力点

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）05-0072-02

1 前言

长江工程职业技术学院电气自动化专业是学校一个生源较好的专业，每年招收的学生有300～400人。这个专业的PLC控制技术、单片机技术、传感器与检测技术等课程是专业课中的优质核心课。这几门课的能力点的标准化以及能力点的培养是要研究及制定的首要任务。在我国一般都是课程标准、任务导向式研究较多，而在国外是追求每个专业的能力点的培养。它的能力点集成一本书，教师上课去向课程开发公司购买每个岗位培养的能力点，上课按能力点来教，考核按能力点来考核。我国在能力点上应该投入更多的时间进行探索。因此，笔者认为对传感器与检测技术的磁电式传感器能力点的探索很有必要。

2 能力点教学的设计

在教学中设置了项目一是磁电式传感器，项目二是压电式传感器，项目三是光电式传感器，项目四是热电式传感器。选择项目一磁电式传感器的霍尔传感器的能力点来进行探讨。在项目一里面主要培养学生对传感器的认识能力，培养学生对传感器应用范围认识，培养学生认识技术参数，培养学生认识霍尔元件的材料。

教学之前的准备为实现能力点的教学做到认真负责 要教给学生的是一种对于先进科学技术应用的理念，还有对于改进设备的探索精神，不管是本科生，还是高职生，只要有兴趣、有钻研精神，在实际中不断摸索，就会有成就感。为了提高高职学生的学习兴趣，要培养学生能力，教学之前要准备很多资料。能力点的开发成果上就应该有很多的资料供教师参考，比如各种传感器的实物、图片和视频等。根据授课目的，把各种资料、图片归纳成档，可以实现资源共享。把每一项目所需培养的能力点整理成册，把能力点培养的资料进行共享。这样对知识的传播很重要，不管是对学的人还是教的人，都有非常大的益处。教师要有扎实的技术，对传感器的应用及先进设备上的传感器有认知，对传感器的应用非常了解。教学之前要进行研讨，不管是教学团队，还是两到三位教师，一定要对所教的内容认真准备，做到认真负责，做到对学生的能力点的培养认真负责。

培养学生了解磁电式传感器的能力 磁电式传感器主要是应用于对振动的测量，把它直接安装在被测量的振动物体上来进行测量，一般用于地面振动测量及机载振动监视系统中。而霍尔传感器是磁电传感器中的一种，在高精度数控机床、汽车、液位控制、船舶方面都有应用，教师可以收集和展示在各领域应用的图片。

霍尔元件的材料认识 霍尔元件一般用N型半导体来做，霍尔元件做得一般比较薄，越薄灵敏性越高。霍尔元件的厚度只有1微米左右。还可以用其他的材料如N型锗、砷化铟、锑化铟、砷化镓等来做霍尔元件。霍尔传感器一般采用金属或半导体等制成，传感质量的好坏取决于导体的材料的好坏，材料的好与坏会直接影响流过传感器的正离子和电子。

给学生介绍磁电式传感器的技术特性指标，让学生学会查看技术参数，因为设备安装好了之后要进行调试，查看参数、进行安装与调试是设备安装很重要的环节。掌握输出信号的形状、输出电信号的电压及电流信号、设备导线的根数等。把技术参数讲明白，在安装或实验中，学生才会做到心中有数，免得使用不当损坏设备。

例如：磁电式传感器的技术参数

输出波形形状：形状近似于正弦波

输出信号幅值：当传感器铁芯和被测齿轮齿顶间间隙&=0.5 mm，齿数z=60，齿轮模数m=2及40转/分时，输出电压U≥70 mV

频率测量范围：0～49 999 Hz

仪器使用时间：可以连续使用

使用环境温度：在 -20～65 ℃范围

使用相对湿度：≤65%

仪器输出尺寸：二线制（双芯屏蔽线）

仪器输出信号：4～20 MA

磁电式传感器的原理认识 磁电式传感器是利用电磁感应原理，能把非电信号变化转为感应电动势的一种传感器，在使用中是不需要辅助电源的。根据电磁感应定律，N匝线圈中的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通量的变化率。

3 在实际应用中学习，获得实际认知能力

霍尔传感器在山地车上的应用 以山地车为实际教学案例来演示，主要提高学生学习兴趣和对技术设备的新的认识。实验教学是技术学习不可缺少的重要一环，缺少实验，就如纸上谈兵，没什么说服能力和吸引力。引导学生对实践的认识，培养学生动手能力即安装应用能力是很重要的。实训条件和实训项目对学生的学习起着启发的作用。实训设备的储备是高职院校教学质量高低的一大体现。在磁电式传感器这一项目中的实训设备是山地车，山地车是比较好的小型的一个实训项目，霍尔速度传感器在山地车上的应用是测量山地车的速度和里程。

霍尔速度传感器在山地车上使用时，把磁铁可靠地固定在山地车的轮辐上，把霍尔元件固定在车身靠近磁铁的地方，然后把霍尔传感器的三根引线和数码表正确相接。调节固定在山地车轮辐上的磁铁和霍尔传感器的距离，车轮每转过一圈，传感器都可以接受到一个脉冲信号，通过计数器电路，数码表上就会显示出车轮转动的圈数。再根据车轮直径，数码表里的单片机就可以计算出车的速度和里程。在实训过程中，检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。一旦调整好，测量过程中不能移动磁路系统。不要在安装过程中损坏霍尔元件。

霍尔传感器在汽车上的应用 这一部分是认识拓展知识。在实验教学这一块，如果有汽车是更好的，因为汽车上的传感器很多，是一门非常大的学问。但是如果设备有限，可以收集图片、资料、视频，让教学尽量形象、生动，让学生学习起来比较形象、直观。所以，教师的任务是准备资料，然后在教学中要搭好框架，细致地分析重点部分。因为重点是分课时把握的，要利用所有的课时把所有的重点讲完。

在汽车上制造霍尔元件时，一般使用的三种半导体材料是砷化铟、砷化镓、锑化铟。了解到汽车行业中常常用的半导体材料是砷化铟。霍尔传感器技术在汽车工业中的车的构架部分、车的动力部分、车的牵引力部分、车的防抱死制动系统都应用得到。一般为了满足不同系统不同部分的需要，霍尔传感器有模拟式传感器和数字式传感器，还有开关式传感器。汽车节气门位置传感器、汽车加速位置传感器采用的霍尔传感器输出的是模拟信号，所以输出信号要由所控制的装置决定；而凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器采用的霍尔传感器是数字式的。

数字式霍尔传感器的应用位置包括凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、车速传感器。数字式霍尔传感器的电路连接方式：霍尔元件首先与微分放大器连接，微分放大器再与施密特触发器连接。在这种方式中，霍尔传感器输出的是一个开或关的脉冲信号。

4 总结

主要培养学生对传感器的认识能力，培养学生对传感器应用范围的了解，培养学生认识技术参数与设备调试的能力，培养学生认识霍尔元件的材料的能力，培养学生对于霍尔元件实际应用的认知能力。通过霍尔传感器的能力点教学的思考，教师更专注于教学设计、教学准备、教学过程与教学效果的收集，把按能力点来教作为教的核心。■

参考文献

[1]刘小波.自动检测技术[M].北京：清华大学出版社，

2012.

[2]胡孟谦.传感器与监测技术项目化教程[M].北京：中国海洋大学出版社，2011.endprint