浅谈传感技术在中职院校课程教学中的实施
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摘要：随着现代科技技术的快速发展，以及生活水平的提高，传感技术越来越受到重视，传感器也应用到了生活的方方面面，传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。它酷似人类的“五官”（视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉），能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信号，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本文以设计一套自动分拣系统为例，探讨了传感技术在中职院校电气类课程教学中如何实施。
关键词：传感技术;课程教学;自动分拣系统;教学实施
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）20-0261-02
一、传感技术在课程教学中的应用现状
中职电气类课程的主要任务是掌握电气技术的基本知识和技术基础，使学生有一定的动手能力，为学生今后解决实际问题打下基础。传感技术作为电气类课程的一门提高性专业课，在平时的教学中主要以理论为主，学生理解起来相对困难，掌握并使用传感器的效果并不是很理想。
二、设计自动分拣系统组成以及功能
本文以设计一套自动分拣系统为例，要求实现最左侧是圆形出料仓库（物料检测模块），其中包括检测物料出料传感器。中间是机械手（物料搬运模块）。最右边是一套分拣系统（物料分拣模块），其中包括：金属材料物块检测传感器，红色塑料物块检测传感器，绿色塑料物块检测传感器;推金属物料推板，推红色塑料物块推板，推绿色塑料物块推板;金属物料集装箱，红色塑料物块集装箱，绿色塑料物块集装箱以及废料箱组成。要求设计本系统主要实现的分拣功能是：随机物料从圆形回转料库中出库后，由机械手，将物料搬送至传送带，物料在传送带上传送，当金属物料经过金属检测传感器的时候，金属检测传感器检测到信号，经由PLC的程序控制推金属物料挡板工作，将金属物料送至分拣槽1的金属物料集装箱;当红色塑料元件经过红色塑料传感器（红色光纤传感器）的时候，红色塑料检测传感器检测到信号，经由PLC的程序控制推红色塑料挡板工作，将红色塑料送至分拣槽2的红色塑料集装箱;绿色塑料的分拣原理同红色塑料的分拣原理一致，在此不再赘述。根据上述功能要求，使学生明确目标任务，并分析如何实现系统功能。
三、改革教学方法，建立自主学习模式
建立自主学习模式也是一个新的突破，比如在传感器的选择上，传感器的种类很多，在原理和结构上千差万别，我们要根据测量的目的、测量对象以及测量环境来合理地选择传感器。光讲这些学生还是不懂如何选择，那么不如以一个实际的设计案例来引导学生，通过解决问题的过程自然而然地掌握所要学习的知识，让学生思考本系统中哪些地方需要传感器？应用的传感器主要实现哪些功能？根据特定的要求来选择，学生也会有目的性，对传感器的选择也就更加直观，例如本系统中有如下传感器功能需要实现，即物料的有无检测、金属材质和非金属材质的区分、红色塑料物块和绿色塑料物块的区分。那么根据不同的功能再来进一步选择合适的传感器。
1.检测物料有无传感器的选择。光电式接近开关。检测物料的有无一般选择光电开关，那么如何让学生选择，这就要根据各类型光电开关的结构和工作特性。光电式接近开关由发射器、接收器和检测电路三部分组成。当接收器收到反光时接近开关状态发生变化。光电式接近开关有对射型和反射型两大类。对射型光电式接近开关把发光器和收光器分离开，它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物体通过路径的两侧，检测物体通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。反射型光电式接近开关在检测头里装有一个发光器和一个收光器。正常情況下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。对于反光率低的物体，如表面为吸收光的黑色物体，光电开关反应不敏感，将不会产生开关信号。在本系统中，在物料的出料端和传送带的送料端都用到了反射型光电传感器。
2.区分金属、非金属传感器的选择。电感式接近开关。电感式接近开关由LC高频振荡器和放大处理电路组成，当金属目标接近这一磁场并达到感应距离时，它在金属目标内产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关内部振荡电路的参数发生变化，这个变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式的检测目的。利用电感式接近开关可区别金属物体与非金属物体。因此在本系统中选用电感式传感器来检测金属。
3.红色塑料物块和绿色塑料物块的区分。光纤传感器。光纤传感器是利用光的完全内反射原理传输光波的一种媒质。在本系统中使用红色光源的光纤漫反射传感器，红光可以敏感地检测出红色材料，对于绿色则没有信号输出;使用绿色光源的光纤漫反射传感器，绿光可以敏感地检测出绿色材料，对于红色则没有信号输出。
四、注重在实践性教学环节中应用传感器技术
加强实践是中职院校电气专业教学的关键，培养学生的动手能力是电气专业的首要目的，选择好合适的传感器，我们就要去安装并使用它，以验证它是否符合我们的预期功能。传感器分两线、三线、四线，不同的传感器有不同的接线方法，每一种类传感器的标签上都有标注相应的规格，本系统中所用的传感器除去光纤传感器，其余传感器均是选用的三线制传感器。遇到多种接线情况，可以在安全保证的前提下，让学生独立接线并观察接线情况，比如，三线制传感器有两种形式，分别是NPN常开型和PNP常开型，本文中选用的都是NPN型传感器。当传感器是NPN型时，黑线与棕色线并接至电源正极，传感器动作时BU与BK接通使负载两端得到信号。
最后传感器的调试是对传感器技术的综合应用，调节传感器的安装位置和角度，使传感器能检测到物体，考验学生的综合掌握能力。如果调节了位置和角度仍然不能检测到物体，就要对传感器进行微调，即调节传感器上的灵敏度旋钮，这个调节过程比较费时。实现出料口传感器和送料口传感器调节的结果是当没有物料经过时，传感器上的指示灯不亮，当有物料经过时，传感器上的指示灯亮;实现的金属传感器调节的结果是当红色塑料物块和绿色塑料物块经过时，传感器上的指示灯不亮，当有金属材料物块经过时，传感器上的指示灯亮;实现的检测红色传感器调节的结果是，当金属材料物块和绿色塑料物块经过时，传感器上的指示灯不亮，当红色塑料物块经过时，传感器上的指示灯亮;检测绿色传感器的调节类似检测红色传感器，在此不赘述。其中检测红色、绿色的传感器即光纤传感器的调试相对较困难，检测红色的传感器调过一点就能把绿色误检测成红色，检测绿色的传感器如是，这就造成了程序的混乱。
总之，通过具体的设计系统实例，把传感器从无到有、从有到优的学习环节串联起来，以学生动手动脑为主，老师引导共同实现目标设计任务。在传感器功能分析、传感器种类选择、传感器接线以及调试过程中将理论知识贯穿进去，在动手的过程中激发了学生学习欲望，提高了学生学习效果，对电气专业建设有着积极的作用。
参考文献：
[1]宋文绪，杨帆.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]何希才.传感器及其应用电路[M].北京：电子工业出版社，2001：100-108.
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