开关式金属涡流探测器实训设计

2015-02-21方仁忠

宿州学院学报 2015年3期

关键词：蜂鸣器涡流探测器

高敏，方仁忠

淮南职业技术学院信息与电气工程系,安徽淮南，232001

开关式金属涡流探测器实训设计

高敏，方仁忠

淮南职业技术学院信息与电气工程系,安徽淮南，232001

从应用型高校学生实际的认知、动手能力以及传感器教学目标等教学实际出发，自行设计了《开关式金属涡流探测器》实训项目，分析了该实训项目中开关式金属涡流探测器的原理图、所需电子元器件、制作过程、常见故障分析及解决方法，以及教学过程中对学生最终成绩的评定方式。实施该实训项目，可指导学生制作一个涡流式金属探测器，培养学生的动手实践能力，增加学生对传感器的感性认识，帮助学生更好地理解涡流传感器的传感原理以及工作原理。

实训；涡流传感器；金属；探测

实现自动控制离不开传感器[1]，自动检测技术与应用课程是机电类专业一门非常重要的专业课。学生在学习过程中要掌握传感器的基本知识和基本应用技能，并对传感器有初步了解，以满足一线工作的需要[2]，电涡流式传感器最大的特点是易于非接触性连续测量，并且结构简单，体积小、灵敏度较高，不受油污等介质影响，因此，它在众多传感器里占有较重要的位置[3]。为培养学生的实践技能，提高教学效果，笔者根据自己多年的教学经验和学生的实际认知水平，设计了《开关式金属涡流探测器》实训[4-6]。该实训项目是一个简易的涡流式金属探测器的制作。

1 开关式金属涡流探测器的样机展示

为吸引学生的注意，激发学生的学习兴趣，首先给学生展示开关式电涡流传感器样机，如图1所示。

图1 开关式金属涡流探测器

配合演示，利用样机检测一定距离范围内金属的有无。图中红色发光二极管用来显示探测器的工作状态，正常情况下，打开探测器开关，红色发光二极管亮，表示探测器进入工作状态，在距离探测器1 cm以内，若有金属物体存在，探测器中的蜂鸣器会响，并且开关上方的绿色发光二极管会闪烁。

2 开关式金属涡流探测器的制作

开关式金属涡流探测器的电路原理图如图2所示，制作所需元件如表1所示。

图2 开关式金属涡流探测器的电路原理图

该传感器主要包括LC自激振荡电路、检波转换电路、开关电路、供电电路四个部分。当探测器附近没有金属时，振荡电路发出的正弦波较强，检波转换电路中的T2管导通效果好，输出的直流信号弱，开关电路中的T4管截止，发光二极管D2不亮，蜂鸣器不响。当有金属接近探测器时，由于涡流效应，线圈阻抗发生变化，振荡电路发出的正弦波变弱，检波转换电路中的T2管导通效果变差，输出的直流信号变强，开关电路中的T4管导通，发光二极管D2亮，同时蜂鸣器响。

制作开关式金属涡流探测器的元件如表1所示。

表1 制作开关式电涡流传感器所需元件一览表

开关式金属涡流探测器主要部件如图3所示。

图3 开关式金属涡流探测器部件

开关式金属涡流探测器制作步骤：

(1)元件检测。要求学生对所有元件进行检测，确保每个元件完好无损。

图4 开关式金属涡流探测器的整机装配步骤图

(2)电路焊接。要求学生按照图3(b)和(c)对电路进行焊接。

(3)线圈绕制。要求学生按照图3(d)进行线圈绕制，初级线圈27匝，次级线圈9匝。

(4)整机装配。在开关式金属涡流探测器进行整机装配过程中，要求学生注意装配顺序，装配顺序如图4所示。

(5)电路调试。以能否检测到1 cm以内的金属物体作为检测电路是否能正常工作的标准,比如一元硬币[7]。

(6)故障分析。工作状态中的常见故障以及解决方法如下：

故障1：蜂鸣器响，电源指示灯不亮。

解决方法：检测发光二极管是否接反。

故障2：电源指示灯亮，蜂鸣器不响。

解决方法：(1)检测蜂鸣器是否接反；(2)检测电池是否接反；(3)检测电路连接是否正确，排除短路、断路现象；(4)检测三极管的静态工作点是否符合要求，β值是否过低。

3 实训成绩评定

合理的成绩评定也是实训的重要组成部分，该实训最终的成绩评定细则可参阅表2。

表2 开关式金属涡流探测器的实训成绩评定细则

4 讨论

考评结束，组织学生对实训过程中发现的问题进行讨论，在讨论过程中，再次引导学生将实物与理论课中所讲的传感原理和工作原理进行结合，加深学生对涡流传感器的理解，以提高教学效果。

应用型高校以培养学生的动手实践能力为主，实训是按照人才培养规律和目标对学生进行职业技术应用能力训练，是教学中很重要的一种形式。传感应用型高校以培养学生的动手实践能力为主，实训是按照人才培养规律和目标对学生进行职业技术应用能力训练，是教学中很重要的一个环节。传感器是机电类专业一门非常重要的专业课，但遗憾的是系统的实训教材却很少。设计《开关式金属涡流探测器》实训项目，可以引导学生在学中做，在做中学，学练结合，在全面激发学生兴趣的同时，还注重培养学生的动手、合作、沟通、交流、解决问题等多种职业能力，以期增强学生的综合职业能力，从而实现学生职业的可持续发展[8]。

[1]武昌俊.自动检测技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2010：62-69

[2]柳亚平.《传感器与检测技术》项目式课改实践初探[J].价值工程,2013(2):219-220

[3]孙艳秋.电涡流传感器的技术优势及应用[J].电子元件与材料，2014,31(3):99-100

[4]汪晓凌,杜嘉文.基于电涡流测厚影响因素[J].轻工科技，2012(12):48-49

[5]陈俊华.电感式接近开关的实验应用三例[J].物理实验，2011,31(3):29-30

[6]刘柱,李巍,金建新.电涡流传感器的特性分析与标定方法[J].机械与电子，2013(2):14-16

[7]黄红霞.基于电涡流传感器的硬币识别研究[J].湖北理工学院学报，2012,28(5):5-7

[8]曹洋，冯琦琳.基于高职学生职业核心能力培养的项目化课程设计及实施研究[J].职业技术教育，2014,7(35):37-41

(责任编辑：刘小阳)

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.03.033

2014-09-15

淮南职业技术学院院级精品课程“自动检测技术及应用”。