動手制作，揭開傳感器的神秘面紗

摘 要：隨著科學技術的發展，現代汽車采用了許多機電一體化自動控制技術，如EFI發動機燃油噴射技術、ISC怠速控制技術、SRS輔助安全氣囊等，這些高新技術對職業學校的學生來說在接受過程中存在困難，特別是傳感器技術的應用，學生會覺得傳感器很神秘，在掌握傳感器的工作原理上會有一定的壓力。為了解決這一教學難點，我們自己動手制作幾種傳感器，揭開傳感器神秘的面紗，突破汽修專業課教學難點。

關鍵詞：中職汽修 自制傳感器 動手創新 解決難點

一、制作背景

無論是哪一種電子自動控制系統，一般都由這樣三個部分組成：用于探測各種信息的傳感部分；接受信息并處理信息，按照程序發出指令的控制部分；接受指令并完成任務的執行部分。汽車自動控制系統中的傳感器就好象人的眼耳鼻等器官。如汽車燃油電噴EFI系統中就有專門用于探測溫度的溫度傳感器、用于探測混合氣濃度的氧傳感器、用于測量空氣流量和壓力的空氣流量計、用于測量發動機曲軸轉速的速度傳感器等。這些傳感器把發動機的各種工況以電信號傳輸給汽車電控中心（ECU），由ECU根據程序給出指令使執行器（噴油器）供油，決定什么時候供油、供多少油等。

汽車傳感器的種類很多，傳感器的原理各不相同，有的結構很簡單，有的結構就很復雜。譬如汽車燃油電噴（EFI）系統就設有轉速傳感器、氧傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器、爆燃傳感器等。每一種傳感器的原理與結構各不相同，學生在學習過程中會對傳感器的工作過程產生一種神秘感，覺得傳感器實在是太神秘莫測了。為了能讓學生對新科技知識的學習充滿信心，淡化學生對傳感器的神秘感，培養學生學習專業知識的興趣，在教學過程中我們結合專業自己自制了一些簡單的傳感器，通過自己動手制作演示，讓學生認識到傳感器的原理就是運用我們日常熟悉的基本知識，如熱效應、磁效應等。

二、電磁感應傳感器

汽車用的速度傳感器一般是采用了電磁感應的原理制作成的。利用電磁感應原理把各種不同的速度信號轉換成電信號輸送給ECU處理后，輸送給執行器去執行。如ABS傳感器就是采用了電磁感應原理，把轉速差通過磁變化轉化成電信號輸送給ECU，由ECU發指令給ABS泵工作。為了讓學生能實實在在地掌握與體會電磁感應的魅力，我們制作了一個磁感應演示儀，如圖1所示。

該演示儀采用了3根直徑相同的管子，選長80cm的鋁管2根，將其中1根沿軸線在側面縱向全部剖開，使之有一縱槽，使圓柱面不連貫。再選長80cm的非鐵磁性材料的管子1根，這里選取塑料管，直徑與上述鋁管相同，分別用3段透明橡膠管套在這3根管子的上端。

選取相同的圓形銣鐵硼強磁體永磁鐵3個，其外徑能放入鋁管，能自由移動。將永磁鐵分別放入透明橡膠管，由于在鋁管和透明橡膠管之間設有一擋片，故永磁鐵不下落，而透明的橡膠管能讓大家看到3個永磁鐵同時處于上方，底座上利用3個發光二極管的發光來更直觀地顯示演示效果。其他材料如木底板及相應木條若干，橡皮筋、細線各1根。

將2根鋁管和1根塑料管間隔16㎝左右，豎直安裝于木質底座上。將3個圓形磁鐵分別放于3根管子正上方，分別用3個聯動的木片擋住不落下。木片的另一端有1根拉線，拉動拉線能使木片同時松開3個磁鐵。在3個管子的正下方，放有易拉罐做的底座，內部裝有常開磁性開關，當磁鐵掉到底座上，將電路閉合，使相應發光二極管點亮，能顯示出磁鐵下落的快慢。

在使用時，我們將3個相同的磁鐵置于3個管的正上方一端，用橫木條使3個磁鐵暫時置留不下落。演示時拉動拉線，3個磁鐵在3個管子上方同時開始落入各自管中，紅色二極管先后發光，可看出鋁管中的磁鐵慢慢地下落。

通過教具演示，我們可以很明顯地看到磁鐵從沒有開槽鋁管中落下時，在鋁管中感應出比較大的電流，這個感生電流會產生一個阻礙磁鐵下落的磁通，使磁鐵在該管中下落時間變長了，即看到磁鐵慢慢下去。另一根鋁管盡管被剖開一縱槽，但還會產生比較小的感應電流，產生比較小的磁通阻礙磁鐵下落，因此磁鐵在該管中下落速度比完整的鋁管要快些。而第三根塑料管則完全不會產生感應電流，也就不會產生阻礙磁鐵下落的磁通，所以磁鐵下落的速度最快。通過底座上發光管給出的指示，效果非常明顯、直觀。

我們通過電磁感應演示儀的制作與使用，使學生體會電磁感應把外界的信號轉變成電信號的原理。

三、溫度傳感器

溫度是汽車發動機非常重要的一個參數。利用溫度傳感器來探測發動機的各個系統的溫度變化的情況是很多的，把溫度變化轉換成電信號輸送給控制電路是傳感器的任務。汽車溫度傳感器種類很多，工作原理也各不相同，我們結合教學制作了下列兩款溫度傳感器演示教具，利用身邊的實例讓學生認識溫度傳感器的工作原理。

如圖2所示，自動滅火裝置是利用日光燈的啟輝器作為溫度傳感器而制作的教具。它取材簡單，制作原理也非常簡單，就是利用日光燈的啟輝器在蠟燭加熱時受熱膨脹而使觸點閉合接通風扇電路，再利用風扇把蠟燭的火焰熄滅的道理。盡管實驗原理非常簡單，但教學作用還是很有效的，學生深刻地體會到科技就在身邊，體會到溫度的變化通過傳感器（啟輝器）能夠轉換成電信號輸送給控制電路執行動作。

一般的溫度傳感器是利用熱敏電阻或三極管中PN結如3AX61來工作的，用這樣的元件制作一個溫度傳感器是非常簡單的。如圖3所示，我們利用一個簡單的熱敏電阻作為傳感器進行演示。當接通電路時，喇叭沒有聲響，但是當熱敏電阻受到一定熱量時，電阻觸點閉合接通音樂集成片電路，喇叭就發出了聲響。通過這樣的實驗，學生能真切地感受到溫度傳感器的工作過程，對學習專業知識很有幫助。

教師自己動手自制傳感器教具，解決了專業教學的難點，活躍了課堂教學氣氛，也激發了學生學習專業知識的興趣，能使學生觸類旁通，真切地理解看似神秘的傳感器原理。

雖然我們自己動手制作的傳感器教具外形看上去比較粗糙，但是并沒有花很多錢，教學效果也非常好，在汽修專業教學中發揮了很好的作用。

（作者單位：浙江省安吉職業教育中心學校）