汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 學(xué)習(xí)領(lǐng)域四：學(xué)習(xí)任務(wù)二 轉(zhuǎn)速傳感器

學(xué)習(xí)領(lǐng)域四轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器是將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器，在汽車上有著廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)速傳感器的類型主要有磁電感應(yīng)式、霍爾式、光電式。本次任務(wù)通過學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速傳感器的原理完成磁電式曲軸、凸輪軸位置傳感器特性檢測、霍爾開關(guān)的特性、霍爾傳感器的特性、光電二極管的特性、光耦元件的特性、光電傳感器的特性。學(xué)習(xí)任務(wù)1

磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器目錄CONTENTS學(xué)習(xí)任務(wù)2

霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器學(xué)習(xí)任務(wù)3

光電式轉(zhuǎn)速傳感器1.能講述磁電位置傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用，電磁感應(yīng)的原理與磁電位置傳感器工作原理。2.能講述霍爾效應(yīng)的原理、霍爾轉(zhuǎn)速、位置傳感器的原理。3.能講述光電耦合器的特點(diǎn)及工作原理、光電式轉(zhuǎn)速傳感器的組成及工作原理。知識目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)技能目標(biāo)1.能檢測磁電式曲軸、凸輪軸位置傳感器的特性。2.能檢測霍爾開關(guān)的特性、霍爾傳感器的特性并繪制波形圖。3.能檢測光電二極管的特性、光耦元件的特性、光電傳感器的特性并描繪波形圖。1.規(guī)范實(shí)訓(xùn)7S管理，養(yǎng)成良好的新能源汽車維修職業(yè)素養(yǎng)；2.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作能力；3.崇尚勞動，形成敢創(chuàng)新，敢挑戰(zhàn)，愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。一輛汽車發(fā)動機(jī)熄火后，再也不能起動，經(jīng)技師檢測發(fā)現(xiàn)是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器損壞，需對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器特性進(jìn)行檢測，請你根據(jù)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完成磁電式轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測，磁電式曲軸位置傳感器特性檢測、磁電式曲軸位置傳感器特性檢測、霍爾開關(guān)元件的認(rèn)知與測量、霍爾傳感波形檢測、光電式轉(zhuǎn)速傳感器的分析與檢測。磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)1知識鏈接繩鋸木斷，水滴石穿?！稘h書?枚乘傳》磁電傳感器的認(rèn)識01知識點(diǎn)

磁電式傳感器正常工作時無需外接電源，是利用磁電感應(yīng)來測量物體轉(zhuǎn)速的一種傳感器。在新能源汽車領(lǐng)域，用于測量驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，主要是依靠信號盤的鐵齒感應(yīng)線圈來產(chǎn)生輸出信號。該傳感器制造成本低，工作可靠，安裝方便，在傳統(tǒng)燃油發(fā)動機(jī)汽車和新能源汽車中都廣泛使用。磁電感應(yīng)原理02知識點(diǎn)磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈在磁場中運(yùn)動切割磁力線或線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通的變化率。磁電位置傳感器的工作原理03知識點(diǎn)

磁電位置傳感器工作原理如圖4-2-1所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)盤上的磁極周期性地劃過檢測線圈，從而在檢測線圈附近產(chǎn)生周期性的磁場變化，即線圈兩端產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電壓?？刂茊卧鶕?jù)線圈感應(yīng)出的電流值和脈沖次數(shù)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極位置和轉(zhuǎn)速信號，作為電機(jī)的控制參考信號。圖4-2-1磁電位置傳感器工作原理

磁電傳感器的特點(diǎn)04知識點(diǎn)

磁電式傳感器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行過程無需供電，如圖4-2-2所示。輸出的是交流電壓信號，控制單元根據(jù)單位時間內(nèi)電壓脈沖的多少，計(jì)算出車輪的轉(zhuǎn)速，從而間接測量出汽車的行駛速度。圖4-2-2磁電傳感器信號處理示意圖

磁電位置傳感器在汽車上的應(yīng)用05知識點(diǎn)磁電位置傳感器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)動過程中的位置，將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信號，以控制它們的導(dǎo)通與截止，使電動機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化按次序換向，形成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動永磁轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。磁電式傳感器在汽車上用于曲軸轉(zhuǎn)速和位置、凸輪軸轉(zhuǎn)速和位置、車輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速、變速器輸出軸及輸入軸轉(zhuǎn)速等轉(zhuǎn)速或位置的檢測。任務(wù)實(shí)施工作計(jì)劃謀先事則昌，事先謀則亡?！獎⑾颉墩f苑·談叢》1.制定工作計(jì)劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實(shí)訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策計(jì)不決者，名不成。——《戰(zhàn)國策·齊三·楚王死》各組派代表闡述工作計(jì)劃01對他組工作計(jì)劃提出自己不同看法02教師點(diǎn)評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計(jì)劃04工作實(shí)施博觀而約取，厚積而薄發(fā)?！K軾《稼說送張琥》1.按照本組制定的計(jì)劃開展工作（1）領(lǐng)取實(shí)訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實(shí)訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實(shí)訓(xùn)任務(wù)磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源（1）磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測可調(diào)電壓鋰電池模塊三通道示波表及信號源磁電傳感特性實(shí)訓(xùn)板

磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測實(shí)訓(xùn)電路線路連接圖磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測磁電轉(zhuǎn)速傳感波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查1.檢查磁電傳感器特性實(shí)訓(xùn)板2.檢查示波器3.檢查可調(diào)鋰電池模塊□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正?！鯔z查實(shí)訓(xùn)電路板是否正常2模塊設(shè)備連接根據(jù)線路圖連接各模塊（注意接線習(xí)慣，正極用紅色，負(fù)極用黑色）□根據(jù)線路圖連接電路并完成以下填空：鋰電池正極連接磁電傳感器

端子鋰電池負(fù)極連接磁電傳感器

端子示波表測試線連接磁電傳感器

端子示波表屏蔽線連接磁電傳感器

端子（2）具體實(shí)訓(xùn)流程磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3檢測磁電傳感器通電測試1.檢查各模塊連接狀況2.測量磁電傳感器波形3.調(diào)節(jié)不同轉(zhuǎn)速查看傳感器波形的變化□確認(rèn)可調(diào)鋰電池、磁電傳感器電路板、示波表線路連接牢固并接線正確；□打開可調(diào)鋰電池電源開關(guān)、磁電傳感器電路板開關(guān)、示波表開關(guān)□轉(zhuǎn)動磁電傳感器電路板電位計(jì)旋鈕，將轉(zhuǎn)速調(diào)至3500RPM□把波形表幅值調(diào)至2V，頻率調(diào)至5ms，記錄此時的波形圖□把波形表幅值與頻率調(diào)至不同值查看并記錄此時的波形圖，并做對比□調(diào)節(jié)不同的轉(zhuǎn)速查看并記錄波形對，并做對比序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄4觀察波形描繪波形描繪輸入、輸出波形并作簡要比較。波形描繪□在表格下方的格子內(nèi)描繪輸入和輸出波形□描繪輸入、輸出波形的關(guān)系正確。磁電轉(zhuǎn)速傳感波形檢測磁電轉(zhuǎn)速傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄57S管理1.對使用的模塊檢查、清潔、歸位；2.對工位進(jìn)行清潔、整理；3.對使用的設(shè)備進(jìn)行檢查、清潔、歸位?！鯔z查使用的模塊外觀是否損壞、刮花；□清潔工位；□工具、設(shè)備清點(diǎn)歸位。自評組間互評教師評價詩書勤乃有,不勤腹空虛。——韓愈《符讀書城南》評價反饋霍爾轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)2知識鏈接繩鋸木斷，水滴石穿。——《漢書?枚乘傳》霍爾傳感器的概述01知識點(diǎn)

由于霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器，也稱為霍爾集成電路。霍爾傳式傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的傳感器?；魻柺絺鞲衅饔袃蓚€突出的優(yōu)點(diǎn)：一是輸出電壓信號近似于方波信號；二是輸出電壓高低與被測物體的轉(zhuǎn)速無關(guān)。霍爾效應(yīng)式傳感器與磁感應(yīng)式傳感器不同的是需要外加電源。

霍爾效應(yīng)02知識點(diǎn)一個正常通電的導(dǎo)體中，如果對其施加一個垂直于電流流動方向的磁場，則在洛倫茲力的作用下，電子的運(yùn)動軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并在導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流和磁場方向的電場。最后電子受到的洛倫茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。這個現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，如圖4-2-3所示。圖4-2-3霍爾效應(yīng)現(xiàn)象

霍爾位置傳感器的原理03知識點(diǎn)霍爾位置傳感器是由磁塊和霍爾元件組成，如圖4-2-4所示，霍爾元件放在磁導(dǎo)體的中間，磁場產(chǎn)生的磁力線可以穿過霍爾元件。磁塊隨著被測物體的運(yùn)動而改變與霍爾元件的相對位置，此時磁力線穿過霍爾元件的角度就會發(fā)生變化，從而霍爾元件輸出的電壓也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。圖4-2-4霍爾位置傳感組成

霍爾位置傳感器的原理04知識點(diǎn)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器由霍爾元件和磁性轉(zhuǎn)盤組成，如圖4-2-5所示，磁性轉(zhuǎn)盤與輸出軸連接。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，磁性轉(zhuǎn)盤也隨轉(zhuǎn)軸1：1地轉(zhuǎn)動，所以固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾元件能感應(yīng)到磁場的交替變化?；魻栐诿總€小磁場的經(jīng)過產(chǎn)生一個對應(yīng)的脈沖電壓，通過計(jì)算單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)，可以間接計(jì)算出被測軸的轉(zhuǎn)速。圖4-2-5霍爾轉(zhuǎn)速傳感器

霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在新能源汽車的應(yīng)用05知識點(diǎn)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車上的應(yīng)用范圍與磁電傳感器基本一致，但由于霍爾傳感器輸出信號是數(shù)字信號，比磁電傳感器輸出的模擬信號更準(zhǔn)確，因此新型車輛廣泛應(yīng)用霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。任務(wù)實(shí)施工作計(jì)劃謀先事則昌，事先謀則亡?！獎⑾颉墩f苑·談叢》1.制定工作計(jì)劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實(shí)訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策計(jì)不決者，名不成?！稇?zhàn)國策·齊三·楚王死》各組派代表闡述工作計(jì)劃01對他組工作計(jì)劃提出自己不同看法02教師點(diǎn)評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計(jì)劃04工作實(shí)施博觀而約取，厚積而薄發(fā)?！K軾《稼說送張琥》1.按照本組制定的計(jì)劃開展工作（1）領(lǐng)取實(shí)訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實(shí)訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實(shí)訓(xùn)任務(wù)霍爾傳感器波形檢測安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源霍爾傳感器波形檢測可調(diào)電壓鋰電池模塊三通道示波器霍爾傳感特性實(shí)訓(xùn)板

霍爾傳感器波形檢測霍爾傳感器波形檢測霍爾傳感器波形檢測電路線路連接圖霍爾傳感器波形檢測霍爾傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查檢查電路板外觀和電子元件□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正?！鯔z查實(shí)訓(xùn)電路板是否正?！鯔z查三通道示波表是否正常2模塊設(shè)備連接根據(jù)線路連接圖連接可調(diào)鋰電池、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板、示波表□鋰電池正極連接霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板端子，鋰電池負(fù)極連接霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板____端子□示波表測試線連接霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板端子，示波表屏蔽線連接霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板____端子□連接完畢后檢查霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板開關(guān)是否正?！踹B接完畢后檢查液晶顯示器是否顯示正常（2）具體實(shí)訓(xùn)流程霍爾傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3使用示波表讀取霍爾轉(zhuǎn)速傳感器波形讀取霍爾轉(zhuǎn)速傳感器波形□確認(rèn)可調(diào)鋰電池、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板、示波表線路連接牢固并接線正確□打開可調(diào)鋰電池電源開關(guān)、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板開關(guān)、示波表開關(guān)□轉(zhuǎn)動霍爾轉(zhuǎn)速傳感器電路板電位計(jì)旋鈕，將轉(zhuǎn)速調(diào)至3500RPM□把波形表幅值調(diào)至2V，頻率調(diào)至5ms，記錄此時的波形圖□把波形表幅值與頻率調(diào)至不同值查看并記錄此時的波形圖，并做對比霍爾傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄4觀察波形描繪波形通過描繪輸出波形并作簡要比較□在表格下方的格子內(nèi)描繪輸出波形波形描繪霍爾傳感器波形檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄57S管理1.對使用的模塊和設(shè)備進(jìn)行7S管理2.對工位進(jìn)行7S管理□檢查使用的模塊外觀是否損壞、刮花；□清潔工位；□工具、設(shè)備清點(diǎn)歸位。自評組間互評教師評價詩書勤乃有,不勤腹空虛?！n愈《符讀書城南》評價反饋光電式轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)3知識鏈接繩鋸木斷，水滴石穿?！稘h書?枚乘傳》光電式傳感器01知識點(diǎn)

光電傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。它是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，將光信號變換成電信號，以實(shí)現(xiàn)信息的變換和檢測的。光電效應(yīng)式傳感器的優(yōu)點(diǎn)與霍爾效應(yīng)式的相同，即輸出方波信號，且輸出的信號電壓與信號盤的轉(zhuǎn)速無關(guān)。但光電效應(yīng)式傳感器的工作也需要外加電源，且傳感器中的光線對污染物比較敏感，需要密封傳感器以保持良好的清潔環(huán)境。

光電耦合器02知識點(diǎn)

光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電→光→電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。（外形有金屬圓殼封裝，塑封雙列直插等）。圖4-2-6是光耦的電路符號。

圖4-2-6光耦的電路符號

光耦的工作原理及特點(diǎn)03知識點(diǎn)在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電→光→電的轉(zhuǎn)換。光耦具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)，無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等優(yōu)點(diǎn)。

光電式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理及特點(diǎn)03知識點(diǎn)光電式轉(zhuǎn)速傳感器主要由光源、光接收器、遮光盤和控制電路等組成，光源主要有白熾燈和發(fā)光二極管兩種，光接收器主要有光敏電阻和光敏晶體管兩種。

當(dāng)遮光盤縫隙對準(zhǔn)發(fā)光二極管和光敏晶體管時，發(fā)光二極管的光束照射到光敏晶體管上時，光敏二極管感光輸出高電平；當(dāng)遮光盤置于發(fā)光二極管和光敏晶體管之間，遮光盤擋住發(fā)光二極管的光束，光敏晶體管截止，控制電路輸出低電平。在信號盤轉(zhuǎn)動過程中，光敏晶體管會產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號，對脈沖信號進(jìn)行放大整形后，根據(jù)脈沖信號的周期和信號盤的葉片數(shù)(或間隙數(shù))即可檢測信號盤的轉(zhuǎn)速。光電式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖，如圖4-2-7所示。

圖4-2-7光電轉(zhuǎn)速傳感器工作原理

一、單選題1.磁電感應(yīng)式傳感器是（）源傳感器。A.無B．有C．不確定2.磁電感應(yīng)式傳感器是以（）原理為基礎(chǔ)的

A.電磁感應(yīng)B.霍爾效應(yīng)C.光電效應(yīng)3.磁電式位置傳感器是將被測物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成為（）輸出。A.電壓信號B.磁信號C.電流信號D.以上都對4.下列哪些是磁電式位置傳感器的優(yōu)點(diǎn)（）。A.較高靈敏性B.不受其他磁場干擾C.可靠性高

D.a和c都對5.磁電式位置傳感器可以測出時間物體的（）。A.轉(zhuǎn)速B.轉(zhuǎn)矩C.轉(zhuǎn)角D.以上都對6.霍爾電壓與（）有關(guān)。A.導(dǎo)線的長度B.外加電流C.外加電壓D.外加轉(zhuǎn)速7.霍爾傳感器是利用（）原理制成的。A.電磁感應(yīng)B.霍爾效應(yīng)C.光電效應(yīng)8.霍爾式曲軸位置傳感器利用觸發(fā)葉片改變通過霍爾元件的磁場強(qiáng)度，從而使霍爾元件產(chǎn)生脈沖的霍爾（）信號，即為曲軸位置傳感器的輸出信號。A.光敏B.電阻C.電壓D.電流9.改變了（）與霍爾元件的位置，霍爾元件輸出的電壓就會改變。A.磁鐵B.鐵塊C.銅塊D.以上都有10.霍爾式曲軸位置傳感器的信號波形頻率隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而（）。A.變低B.不變C.變高D.波動11.下列有關(guān)光電式轉(zhuǎn)速傳感器的說法錯誤的是（）A.將轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷捍笮〉淖兓疊.將轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭娒}沖頻率的變化C.需要直流電源供電D.是一