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        淺談Multisim14在《汽車(chē)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(chē)維護(hù)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(chē)電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程是汽車(chē)維修專(zhuān)業(yè)中不可或缺的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,理論知識(shí)多,應(yīng)用性非常強(qiáng),學(xué)生需要掌握理論知識(shí)的同時(shí),又要完成實(shí)際工作任務(wù),并能對(duì)所學(xué)知識(shí)舉一反三,進(jìn)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(duì)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(lèi)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(shí)踐,變抽象為具體,化枯燥為生動(dòng),使教學(xué)更加形象直觀(guān),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(jiǎn)介

        Multisim14就是美國(guó)國(guó)家儀器(NI)有限公司推出的仿真軟件,可用于各類(lèi)電路的分析、設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式,具有豐富的仿真分析性能。Multisim14的各種元件庫(kù)包含了很多的元件,支持51系列單片機(jī)、PIC單片機(jī)。軟件還提供了多達(dá)22種虛擬儀器進(jìn)行觀(guān)測(cè),主要包括萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、測(cè)量探針等。

        Multisim14具有強(qiáng)大的分析電路和電路仿真性能,配合各類(lèi)的虛擬儀器儀表,可以測(cè)試、設(shè)計(jì)和演示各種電路,使得電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)合起來(lái)。利用Multisim14豐富的電路設(shè)計(jì)功能,可以實(shí)現(xiàn)軟件仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)。教師在進(jìn)行理論知識(shí)授課時(shí),還能展開(kāi)電路的仿真分析、設(shè)計(jì),讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上得到更直觀(guān)、更形象的理解,解決在傳統(tǒng)課堂上遇到的困難和問(wèn)題。將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合,可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

        2 《汽車(chē)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(shí)踐有機(jī)融合的一體化教學(xué)課程體系。做到以工作過(guò)程為主線(xiàn),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(jìn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中必須注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)?!镀?chē)電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系見(jiàn)表1所列。

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

        3 Multisim14在《汽車(chē)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(kāi)Multisim14,新建設(shè)計(jì)1,對(duì)照單相橋式整流電路原理圖選擇對(duì)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(yùn)行鍵)后可通過(guò)其觀(guān)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(guò)Multisim14進(jìn)行仿真演示,可以直觀(guān)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(chē)轉(zhuǎn)向燈電路

        汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈安裝在車(chē)輛兩側(cè)外沿、前翼子板上或后視鏡上。當(dāng)車(chē)輛正常行駛時(shí),轉(zhuǎn)向燈全部熄滅;左轉(zhuǎn)彎時(shí),駕駛?cè)藫軇?dòng)左轉(zhuǎn)向燈光開(kāi)關(guān)后桿,左側(cè)轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮并閃爍;右轉(zhuǎn)彎時(shí),駕駛?cè)藫軇?dòng)右轉(zhuǎn)向燈光開(kāi)關(guān)后桿,右側(cè)轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮并閃爍;按下危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)后,兩側(cè)轉(zhuǎn)向燈同時(shí)點(diǎn)亮并閃爍。在Multisim14中設(shè)計(jì)汽車(chē)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(pán)用紅色LED燈組(LED1)表示,總開(kāi)關(guān)用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)S1表示,S1中1鍵、2鍵分別表示右轉(zhuǎn)向、左轉(zhuǎn)向開(kāi)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(shí)鐘脈沖決定,時(shí)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(chē)轉(zhuǎn)向燈電路仿真(截屏)

        構(gòu)建完仿真電路后,可以進(jìn)行電路仿真。以按下危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)為例,當(dāng)Sl中3鍵閉合時(shí),繼電器K1、K2中常開(kāi)觸點(diǎn)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(mén)芯片,根據(jù)與門(mén)“有0出0,全1出1”的原則,當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)U1B和U2B芯片輸入高電平時(shí),燈泡L1、L2、L3、L4點(diǎn)亮,反之當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)U1B和U2B芯片輸入低電平時(shí),燈泡熄滅,周而復(fù)始,由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈閃爍。

        通過(guò)Multisim14還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)光燈、近光燈、倒車(chē)燈、霧燈等汽車(chē)燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真,如果電路連接有錯(cuò)誤,在仿真時(shí)軟件會(huì)提示報(bào)錯(cuò)。仿真驗(yàn)證電路準(zhǔn)確后,就可以按照此仿真圖制作實(shí)際電路,并對(duì)控制單元及走線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化,確保其工作的穩(wěn)定和安全。

        4 實(shí)際教學(xué)實(shí)踐效果

        結(jié)合對(duì)2016級(jí)2個(gè)汽車(chē)維修5年制高級(jí)工班近80位學(xué)生的實(shí)踐證明,讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦設(shè)計(jì)電路、動(dòng)手構(gòu)建電路,利用軟件進(jìn)行仿真,掌握的知識(shí)遠(yuǎn)多于之前的傳統(tǒng)授課,使得晦澀的理論教學(xué)更加生動(dòng)形象,相比傳統(tǒng)教學(xué),更直觀(guān),更易懂,更有針對(duì)性,更能延伸擴(kuò)展。

        (1)激發(fā)興趣,實(shí)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(lái),創(chuàng)新、創(chuàng)造能力就會(huì)紛至沓來(lái)。學(xué)生進(jìn)行自主性探索、研究、學(xué)習(xí)直至問(wèn)題被解決,是對(duì)他們學(xué)習(xí)的肯定。實(shí)施Multisim14仿真教學(xué),在學(xué)習(xí)過(guò)程中就能對(duì)不同元件構(gòu)成的電路進(jìn)行比較、分析,了解各種電路優(yōu)缺點(diǎn),改變電路參數(shù)還能得到不同幅度觸發(fā)脈沖,如果用實(shí)物焊接進(jìn)行操作,費(fèi)時(shí)費(fèi)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(shí)間將其拓展應(yīng)用到單片機(jī)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(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)。Multisim14將是推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的一個(gè)有力手段。

        5 總結(jié)

        通過(guò)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(shí)學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想,進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),真正的實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。

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