信息、通訊、計算機技術的融通與結合是21世紀科技發展的總體趨勢。傳感器技術是信息拾取、信號傳輸，實現自動化檢測與控制的關鍵紐帶，磁敏傳感器是傳感器技術領域中具有獨特屬性的一個重要分支，隨著當代科學技術的發展，磁敏傳感與檢測技術成為現代信息技術中極為重要的檢測手段，其應用涉及到國民經濟眾多領域，屬于機電一體化基礎元器件。《磁敏傳感器綜合實驗儀》通過無觸點角度傳感器、傾斜角傳感器、微位移傳感器、測速傳感器、磁編碼器、電流傳感器的特性測量展示以磁敏感為轉換機理的系列傳感器的屬性與特點。將傳感器檢測技術與電動機模擬量、數字量檢測，開環檢測與閉環控制，速度閉環、位置閉環、功率閉環等自動化基礎實驗有機溶入基礎教學實驗，使物理基本原理與信息檢測、自動控制、機電一體化等專業自然地銜接。本實驗儀具有多主題、多途徑、層次化、自選擇、自設計實驗內容與實施路線，進而可開展創新研究型教學，形成教與學、教學與創新互動的全新教學模式。

  《磁敏傳感器綜合實驗儀》具有以下優點：

  1.設備小型化、操作簡便；物理現象清晰、直觀；實驗數據穩定。

  2.從教學的實際效果和科研的應用考慮，實驗電路、測量組合及測量面板布局設計合理。

  3.知識拓展性強，實驗內容新穎且與新型檢測技術聯系緊密，實踐性強；與后續實驗及研究銜接自然，讓學生對科學實驗和產業應用產生興趣，愿意并有能力進行更深入研究。

  本儀器適用于高等院校各專業的基礎物理實驗、設計性實驗和演示實驗。

 

  儀器功能如圖所示：儀器根據實驗內容分為三個組成部分，既：角度測試系統、位移測試系統、電機閉還控制系統。

  一、實現對基本磁敏傳感器的特性研究：

  1、有關磁敏傳感器敏感元件的物理機制與特性研究在我們開發的磁敏感元件與磁場特性研究實驗中可以充分開展研究，或通過講義將磁電子轉換原理與系列磁敏傳感器原理講述清楚。

  2、本實驗通過分辨率為1′的角度刻度盤與支架可以實現無觸點磁敏角度傳感器；磁敏傾斜角傳感器0～360°范圍內任意角度的測量。通過更換不同傳感器的備品類型，配合面版儀表的組合顯示，可以測量不同輸出量程、不同輸出形式（電壓、電流、PWM脈寬調制、RS232、RS485、單片機等）的信號檢出與線性度、分辨率、重復性、復位精度、綜合精度、數據處理等傳感器品質進行評估與研究。

  3、本實驗通過千分尺對磁敏微位移傳感器的輸出特性與輸出形式進行測量與研究。

  4、通過與電機聯接的齒輪可以利用磁電感應、磁敏電阻、霍爾器件等不同原理的磁敏齒輪測速傳感器的檢測特性進行測試研究。還可以不斷引進其它原理測速傳感器進行特性對比。

  5、通過與電機聯接的磁編碼器可以進一步對工業與自動化常用數字控制編碼器形式進行特性研究。掌握先進的磁編碼器使用技術。

  二、利用傳感器對電機特性與控制方式進行測量與研究

  電動機是工業技術領域主要動力源，實現對電機的準確測控意義重大。本實驗借助于磁敏傳感器的概念嘗試了揭示電機控制的基本方式、原理與相互關系，其設計思想為首創。

  1、對電機轉速測量模擬量與數字量開環測量特性研究：本實驗通過與電機聯接的測速發電機進行模擬轉速測量，對比齒輪測速與磁編碼器數字量轉速測量，以及數字量分度多少對控制精度的影響進行測試研究；

  2、對于電機閉環控制的特性研究：閉環控制是高精度自動控制的核心所在，是自動控制的基礎。閉環控制主要有三種形式，速度閉環、位置閉環、功率閉環。

  ⅰ、速度閉環：本儀器通過單片機結合電機控制理論分別對轉速傳感器測速發電機模擬量與齒輪測試及磁編碼器數字量編程實現閉環控制，儀器明顯可以觀察到控制穩定性的變化。

  ⅱ、位置閉環：本儀器通過同步帶輪模擬位置控制，它依賴與磁編碼器雙路90°位相差數字信號進行計長與定位控制。

  ⅲ、功率閉環：電動機帶負載運動過程中，實現穩速轉動必需對電機驅動功率進行補償。本實驗配置自主開發的電流傳感器，通過電機控制理論編程實現了恒功率控制。

  三、研討型創新實驗

  在掌握了自動控制幾個閉環控制的基礎上，讓同學們利用實驗結果結合不同專業應用特點，開展創新型研究，拓展本實驗教學成果的應用領域。

  也可以在新型磁敏傳感器的開發，新型磁敏感元件的性能測試等方面開展創新研究。

  四、技術指標

  1.磁敏傳感器教學實驗儀寬47cm，長52cm，高17cm，外型如圖1所示。

  2．角度傳感器測試臺外分度盤直徑200mm，最小刻度0.5°，內刻度盤沿直徑180°對稱位置2個游標分度30格，最小分度1´。

  3．微位移傳感器17直徑25mm，長度50mm，150mm量程千分尺，精度為0.01mm。

  4.電機工作電壓顯示表：指針電壓表，顯示電機的工作電壓，量程：30V，最小分度1V。

  5.測速電機電壓顯示表：三位數字電壓表，量程0~100V，精度0.1V。

  6.傳感器工作電壓顯示表：三位數字電壓表，量程0~100V，精度0.1V。

  7.傳感器輸出電壓顯表：四位數字電壓表，量程0~10V，精度0.001V。

  8.傳感器輸出電流顯示表：四位數字電流表，量程0~100mA，精度0.01mA。

  9.所選用傳感器相關指標：

  五、使用注意事項

  1．實驗注意傳感器的工作電壓，將測試端子插入相應的測試孔，防止傳感器由于工作電壓太高或太低無法正常工作或損壞儀表。

  2．電機閉還控制過程中，在操作功能鍵盤時等到液晶提示完成再進行操控，否則輸入無效。

  3．在進行角度測試和位移測試實驗時注意盡量在同一次測量中向同一方向轉動角度盤和位移千分尺，以避免引入機械上的誤差。

  4．電機開環測量時注意負載加入控制端位于空載處，閉環實驗時注意負載加入端位于空載處。

  5．電流傳感器的電流輸入端子應在實驗時始終連接，否則電機電路斷開，無法工作。

  6．關機后應將電機控制系統開關置于關斷位置，開環電機工作電壓和傳感器工作電壓旋至最小。