第8-2课 3.2位置传感器

主要内容：

1.讲解课前的5个案例，认识位置传感器；

案例21光电传感器在自动化领域中的应用(2 : 19) .mp4

案例22位置传感器记录速度(3: 58 ) .mp4

案例23霍尔传感器测曲轴位置( 1 : 28 ) .mp4

案例24汽车节气门位置开关(2 : 54) .mp4

案例25接近开关工作频率测试(00: 52 ) .mp4

2.观看视频,教师在线答疑；

3.2 位置传感器（24：49）

3.指导学生：

3.2 (任务实施)光电传感器与中间继电器实现位置控制.doc

4.完成课后作业

【任务描述】

实现工厂设备自动化和无人化管理，位置传感器必不可少，特别是对CNC机床和工业机器人进行控制时，位置传感器起着非常重要的作用。

    位置传感器感受被测物体的位置，并输出信号，不但可以检测被测物体是否到达某位置，还能反映被测物体的状态。按照是否为接触检测，位置传感器分为：接触式开关、非接触式开关。

接触式开关，能获取两个物体是否已接触信息的一种传感器,例如：微动开关、极限开关；非接触式开关，又称接近式传感器，用来判别在某一范围内是否有某物体的传感器。非接触式位置传感器能够感知物体的靠近，利用位置传感器对所接近物体具有的敏感特性达到识别物体靠近并输出开关信号的目的，具有速度快、频率高等特点。非接触式位置传感器主要有：舌簧传感器、接近开关等接近传感器和光电开关式光电传感器。近年来，非接触式的位置传感器获得了极为广泛的应用。

 本任务介绍机电一体化系统中微动开关、舌簧传感器、光电传感器、霍尔传感器等位置传感器的工作原理及应用。完成本任务，可实现以下任务目标：

【任务目标】

技能目标

（1）能认识微动开关、舌簧传感器、光电传感器、霍尔传感器等位置传感器；

（2）会使用微动开关、舌簧传感器、光电传感器、霍尔传感器等位置传感器。

知识目标

（1）了解微动开关、舌簧传感器、光电传感器、霍尔传感器等位置传感器的结构与原理；

（2）了解微动开关、舌簧传感器、光电传感器、霍尔传感器等位置传感器的应用领域。

建议学时：1个学时

在开始学习本节知识之前，同学们观看以下视频，从直观上来认识位置传感器的应用。

大家也说说你所接触到的位置传感器吧！

（注：本部分所有视频只用于辅助教学，不产生任何经济效益，如有侵权，请告知）

观看视频：案例1 光电传感器在自动化领域中的应用（2：19）

观看视频：案例2  位置传感器记录速度（3：58）

观看视频：案例3 霍尔传感器测曲轴位置（1：28）

观看视频：案例4  汽车节气门位置开关 （2：54）

观看视频：案例5 接近开关工作频率测试（00：52）

3.2.1接触式微动开关

 接触式微动开关主要用于极限位置的检测，当机械挡块撞击到微动开关压杆（滚轮）时，微动开关动作。 

微动开关在鼠标中的应用如图3.6所示。

3.2.2非接触式位置传感器──舌簧传感器

舌簧传感器是非接触式位置传感器，舌簧传感器结构及外形如图3.7所示，由两个舌簧片组成，在常态下处于断开状态，当与磁块接近时，簧片被磁化结合，转为接通状态，发出信号，表明物体的靠近，当用于自动生产线时，可用于检测物体的有无。其位置控制方法如图3.8所示。

       3.2.3光电传感器（光电开关）

光电传感器也是非接触式位置传感器，是指能够将可见光转换成电量的传感器，又称为光电开关。

3.2.4霍尔传感器

   霍尔传感器也是非接触式位置传感器，是基于半导体材料如锗（Ge）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）等的霍尔效应，即利用对磁敏感的半导体三极管效应制成的。

 将半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过这个半导体薄片一侧时，在垂直于电流和磁场的方向上另一侧将产生电动势U_H，此现象称为霍尔效应，产生的电动势U_H称为霍尔电动势

2.霍尔传感器的应用

  （1）霍尔接近开关

    （2）电流测量

    （3）行程控制

   （4）转速测量

观看视频：3.2 位置传感器（24：49）

第8-2课 3.2位置传感器

主要内容：

1.讲解课前的3个案例，认识传感器的重要性；

案例1生活中的传感器(3 : 03 ) .mp4

案例2传感器(十种) ( 3:55 ) .mp4

文件 传感器的重要性也许会超出你之前的认知.doc

2.观看视频,教师在线答疑

3.1认识传感器( 16: 16 ) .mp4

3.讲解课前的5个案例，认识位置传感器；

案例21光电传感器在自动化领域中的应用(2 : 19) .mp4

案例22位置传感器记录速度(3: 58 ) .mp4

案例23霍尔传感器测曲轴位置( 1 : 28 ) .mp4

案例24汽车节气门位置开关(2 : 54) .mp4

案例25接近开关工作频率测试(00: 52 ) .mp4

4.观看视频,教师在线答疑；

3.2 位置传感器（24：49）

5.指导学生：

3.2 (任务实施)光电传感器与中间继电器实现位置控制.doc

6.完成课后作业

【任务实施】  光电传感器与中间继电器实现位置控制

实施内容与步骤

（1）阅读HH54P中间继电器说明书，了解继电器的结构，识别继电器端子，结合图3.17所示HH54P中间继电器图，填写表3.3 。

     表3.3  HH54P中间继电器阅读记录表

（2）参照图3.18所示的墨尔电气有限公司MNF- 30C1-W150型光电开关，阅读光电传感器说明书，了解其工作原理，识别光电传感器接线端子，填写表3.4。

表3.4  光电传感器阅读记录表

（3）根据电气原理图进行接线。控制方案有三个，可选其中一种进行接线并通电检测。图3.19（a）所示的电气原理图是NPN型传感器与HH54P中间继电器控制负载灯，图3.19（b）所示的电气原理图是PNP型传感器与HH54P中间继电器控制负载灯。图3.19（c）所示的电气原理图是交流二线型型传感器与HH54P中间继电器控制负载灯。

简答题

    1.简述位置传感器的作用？

    2.叙述舌簧传感器、霍尔传感器的工作原理；

 3.根据图3.16 ，用霍尔元件检测转速n，掌握转速公式中各参数的意义。

教师根据学生阅读记录结果及接线情况给予评价，见表3.5。

        表3.5  任务评价表

参考答案

1.简述位置传感器的作用？

 位置传感器感受被测物体的位置，并输出信号，不但可以检测被测物体是否到达某位置，还能反映被测物体的状态。按照是否为接触检测，位置传感器分为：接触式开关、非接触式开关。 

2.叙述舌簧传感器、霍尔传感器的工作原理；

  （1）舌簧传感器的两个舌簧片组成，在常态下处于断开状态，当与磁块接近时，簧片被磁化结合，转为接通状态，发出信号，表明物体的靠近，当用于自动生产线时，可用于检测物体的有无。

  （2）将半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过这个半导体薄片一侧时，在垂直于电流和磁场的方向上另一侧将产生电动势U_H，此现象称为霍尔效应，产生的电动势U_H称为霍尔电动势，利用霍尔效应原理工作的传感器称为霍尔传感器。

3.根据图3.16 ，用霍尔元件检测转速n，转速公式中各参数的意义：