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        淺談Multisim14在《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)中的應(yīng)用

        2018-12-05 02:16:14江蘇省常州技師學(xué)院周啟明
        汽車維護與修理 2018年22期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向燈橋式單相

        江蘇省常州技師學(xué)院 周啟明

        《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程是汽車維修專業(yè)中不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課程,理論知識多,應(yīng)用性非常強,學(xué)生需要掌握理論知識的同時,又要完成實際工作任務(wù),并能對所學(xué)知識舉一反三,進行靈活應(yīng)用。但由于所學(xué)內(nèi)容繁雜且抽象,往往不能提起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,針對這種現(xiàn)象,可以將仿真軟件引入課堂。仿真軟件是輔助學(xué)生理解電工電子電路工作原理和各類元件、儀表使用方法的好工具。如果將軟件應(yīng)用到教學(xué)中加以實踐,變抽象為具體,化枯燥為生動,使教學(xué)更加形象直觀,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,能顯著提高教學(xué)效果。

        1 Multisim14簡介

        Multisim14就是美國國家儀器(NI)有限公司推出的仿真軟件,可用于各類電路的分析、設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析性能。Multisim14的各種元件庫包含了很多的元件,支持51系列單片機、PIC單片機。軟件還提供了多達22種虛擬儀器進行觀測,主要包括萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、測量探針等。

        Multisim14具有強大的分析電路和電路仿真性能,配合各類的虛擬儀器儀表,可以測試、設(shè)計和演示各種電路,使得電路的設(shè)計、實驗與仿真結(jié)合起來。利用Multisim14豐富的電路設(shè)計功能,可以實現(xiàn)軟件仿真設(shè)計與虛擬實驗。教師在進行理論知識授課時,還能展開電路的仿真分析、設(shè)計,讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上得到更直觀、更形象的理解,解決在傳統(tǒng)課堂上遇到的困難和問題。將理論學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合,可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,達到較好的學(xué)習(xí)效果。

        2 《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系

        要想收到很好的教學(xué)效果,必須打破傳統(tǒng)課程體系,構(gòu)建理論和實踐有機融合的一體化教學(xué)課程體系。做到以工作過程為主線,以職業(yè)能力為基礎(chǔ),以轉(zhuǎn)變教學(xué)方式為根本,循序漸進,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,在整個教學(xué)過程中必須注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系見表1所列。

        表1 《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系

        3 Multisim14在《汽車電工電子基礎(chǔ)》中的應(yīng)用舉例

        3.1 用Multisim14仿真單相橋式整流電路

        打開Multisim14,新建設(shè)計1,對照單相橋式整流電路原理圖選擇對應(yīng)元件,構(gòu)建仿真電路,并在圖中加入仿真示波器,按下F5(仿真運行鍵)后可通過其觀察整流波形。單相橋式整流仿真電路如圖1所示,整流輸出波形如圖2所示。

        通過Multisim14進行仿真演示,可以直觀地看到單相橋式整流電路的作用,它是將220 V交流電轉(zhuǎn)化為脈沖直流電,增加濾波電路后就能變?yōu)榉€(wěn)恒直流電。

        圖1 單相橋式整流仿真電路(截屏)

        3.2 用Multisim14仿真汽車轉(zhuǎn)向燈電路

        汽車轉(zhuǎn)向燈安裝在車輛兩側(cè)外沿、前翼子板上或后視鏡上。當(dāng)車輛正常行駛時,轉(zhuǎn)向燈全部熄滅;左轉(zhuǎn)彎時,駕駛?cè)藫軇幼筠D(zhuǎn)向燈光開關(guān)后桿,左側(cè)轉(zhuǎn)向燈點亮并閃爍;右轉(zhuǎn)彎時,駕駛?cè)藫軇佑肄D(zhuǎn)向燈光開關(guān)后桿,右側(cè)轉(zhuǎn)向燈點亮并閃爍;按下危險報警燈開關(guān)后,兩側(cè)轉(zhuǎn)向燈同時點亮并閃爍。在Multisim14中設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真圖,如圖3所示,假定電源電壓為5 V,儀表盤用紅色LED燈組(LED1)表示,總開關(guān)用撥盤開關(guān)S1表示,S1中1鍵、2鍵分別表示右轉(zhuǎn)向、左轉(zhuǎn)向開關(guān),右轉(zhuǎn)向燈用L1、L4白熾燈泡替代,左轉(zhuǎn)向燈用L2、L3白熾燈泡替代,轉(zhuǎn)向燈閃爍頻率由時鐘脈沖決定,時鐘電壓源設(shè)定頻率為50 Hz,占空比為50%,幅值為5 V。

        圖2 單相橋式整流仿真電路輸出波形(截屏)

        圖3 汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真(截屏)

        構(gòu)建完仿真電路后,可以進行電路仿真。以按下危險報警燈開關(guān)為例,當(dāng)Sl中3鍵閉合時,繼電器K1、K2中常開觸點處于閉合狀態(tài),使得U1B芯片的端子5和U2B芯片的端子4都獲得高電平1,芯片U1B和U2B都是與門芯片,根據(jù)與門“有0出0,全1出1”的原則,當(dāng)時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入高電平時,燈泡L1、L2、L3、L4點亮,反之當(dāng)時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入低電平時,燈泡熄滅,周而復(fù)始,由此實現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈閃爍。

        通過Multisim14還能實現(xiàn)遠光燈、近光燈、倒車燈、霧燈等汽車燈光系統(tǒng)的設(shè)計與仿真,如果電路連接有錯誤,在仿真時軟件會提示報錯。仿真驗證電路準(zhǔn)確后,就可以按照此仿真圖制作實際電路,并對控制單元及走線進行優(yōu)化,確保其工作的穩(wěn)定和安全。

        4 實際教學(xué)實踐效果

        結(jié)合對2016級2個汽車維修5年制高級工班近80位學(xué)生的實踐證明,讓學(xué)生通過動腦設(shè)計電路、動手構(gòu)建電路,利用軟件進行仿真,掌握的知識遠多于之前的傳統(tǒng)授課,使得晦澀的理論教學(xué)更加生動形象,相比傳統(tǒng)教學(xué),更直觀,更易懂,更有針對性,更能延伸擴展。

        (1)激發(fā)興趣,實踐創(chuàng)新。興趣是學(xué)習(xí)最好的內(nèi)驅(qū)力,它一旦被激發(fā)出來,創(chuàng)新、創(chuàng)造能力就會紛至沓來。學(xué)生進行自主性探索、研究、學(xué)習(xí)直至問題被解決,是對他們學(xué)習(xí)的肯定。實施Multisim14仿真教學(xué),在學(xué)習(xí)過程中就能對不同元件構(gòu)成的電路進行比較、分析,了解各種電路優(yōu)缺點,改變電路參數(shù)還能得到不同幅度觸發(fā)脈沖,如果用實物焊接進行操作,費時費力。

        (2)展示技能,拓展提升。深入掌握了Multisim14的使用方法后,還可以利用業(yè)余時間將其拓展應(yīng)用到單片機的學(xué)習(xí)和PCB 的制作上。這樣能拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,也使其對基礎(chǔ)知識進行鞏固學(xué)習(xí)。Multisim14將是推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的一個有力手段。

        5 總結(jié)

        通過仿真軟件Multisim14的應(yīng)用,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生思考,同時學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想,進行電路的設(shè)計和仿真。讓學(xué)生能在“做中學(xué)、學(xué)中做”,提高了教學(xué)效果,實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),真正的實現(xiàn)一體化教學(xué)。

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