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        淺談Multisim14在《汽車電工電子基礎》一體化教學中的應用

        2018-12-05 02:16:14江蘇省常州技師學院周啟明
        汽車維護與修理 2018年22期
        關鍵詞:轉向燈橋式單相

        江蘇省常州技師學院 周啟明

        《汽車電工電子基礎》一體化教學課程是汽車維修專業(yè)中不可或缺的專業(yè)基礎課程,理論知識多,應用性非常強,學生需要掌握理論知識的同時,又要完成實際工作任務,并能對所學知識舉一反三,進行靈活應用。但由于所學內容繁雜且抽象,往往不能提起學生學習興趣,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。如果將軟件應用到教學中加以實踐,變抽象為具體,化枯燥為生動,使教學更加形象直觀,激發(fā)學生學習興趣,能顯著提高教學效果。

        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、設計和演示各種電路,使得電路的設計、實驗與仿真結合起來。利用Multisim14豐富的電路設計功能,可以實現(xiàn)軟件仿真設計與虛擬實驗。教師在進行理論知識授課時,還能展開電路的仿真分析、設計,讓學生在理論學習的基礎上得到更直觀、更形象的理解,解決在傳統(tǒng)課堂上遇到的困難和問題。將理論學習與實踐相結合,可充分調動學生的學習積極性和主動性,達到較好的學習效果。

        2 《汽車電工電子基礎》一體化教學課程體系

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

        表1 《汽車電工電子基礎》一體化教學課程體系

        3 Multisim14在《汽車電工電子基礎》中的應用舉例

        3.1 用Multisim14仿真單相橋式整流電路

        打開Multisim14,新建設計1,對照單相橋式整流電路原理圖選擇對應元件,構建仿真電路,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仿真汽車轉向燈電路

        汽車轉向燈安裝在車輛兩側外沿、前翼子板上或后視鏡上。當車輛正常行駛時,轉向燈全部熄滅;左轉彎時,駕駛人撥動左轉向燈光開關后桿,左側轉向燈點亮并閃爍;右轉彎時,駕駛人撥動右轉向燈光開關后桿,右側轉向燈點亮并閃爍;按下危險報警燈開關后,兩側轉向燈同時點亮并閃爍。在Multisim14中設計汽車轉向燈電路仿真圖,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,總開關用撥盤開關S1表示,S1中1鍵、2鍵分別表示右轉向、左轉向開關,右轉向燈用L1、L4白熾燈泡替代,左轉向燈用L2、L3白熾燈泡替代,轉向燈閃爍頻率由時鐘脈沖決定,時鐘電壓源設定頻率為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 汽車轉向燈電路仿真(截屏)

        構建完仿真電路后,可以進行電路仿真。以按下危險報警燈開關為例,當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,反之當時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入低電平時,燈泡熄滅,周而復始,由此實現(xiàn)轉向燈閃爍。

        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 實際教學實踐效果

        結合對2016級2個汽車維修5年制高級工班近80位學生的實踐證明,讓學生通過動腦設計電路、動手構建電路,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更加生動形象,相比傳統(tǒng)教學,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。興趣是學習最好的內驅力,它一旦被激發(fā)出來,創(chuàng)新、創(chuàng)造能力就會紛至沓來。學生進行自主性探索、研究、學習直至問題被解決,是對他們學習的肯定。實施Multisim14仿真教學,在學習過程中就能對不同元件構成的電路進行比較、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)余時間將其拓展應用到單片機的學習和PCB 的制作上。這樣能拓展學生的學習能力,也使其對基礎知識進行鞏固學習。Multisim14將是推動學生主動學習的一個有力手段。

        5 總結

        通過仿真軟件Multisim14的應用,提高了學生的學習興趣,引導學生思考,同時學生可以根據(jù)自己的設想,進行電路的設計和仿真。讓學生能在“做中學、學中做”,提高了教學效果,實現(xiàn)教學目標,真正的實現(xiàn)一體化教學。

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