肖藝，潘達(dá)

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基于Multisim的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)*

肖藝，潘達(dá)

（長(zhǎng)沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與汽車工程分院，湖南 長(zhǎng)沙 410217）

將汽車轉(zhuǎn)向燈電路控制原理和仿真軟件Multisim結(jié)合，設(shè)計(jì)了適用于高職汽車電子專業(yè)的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺(tái)，能在線路、元器件和用電設(shè)備上模擬常見(jiàn)的短路、斷路、虛接故障，在該教學(xué)平臺(tái)上學(xué)生可進(jìn)行仿真故障檢測(cè)與診斷。實(shí)踐表明，該仿真教學(xué)平臺(tái)能很好的將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將邏輯性較強(qiáng)的汽車電氣故障診斷過(guò)程形象化，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)了學(xué)生的分析能力。

Multisim；汽車轉(zhuǎn)向燈電路；仿真教學(xué)；檢測(cè)與診斷

前言

在汽車電子專業(yè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)抽象的電路特性及電子現(xiàn)象缺乏感性的認(rèn)知，涉及到電路系統(tǒng)故障診斷時(shí)更加難以理解復(fù)雜的診斷思路，且實(shí)操設(shè)備往往難以滿足全班學(xué)生實(shí)操的需求[1]。通過(guò)借助Multisim軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，在很大程度上可以彌補(bǔ)理論教學(xué)的抽象，以及實(shí)訓(xùn)條件的不足，為學(xué)生提供近似真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境[2]。

1 仿真教學(xué)平臺(tái)的特點(diǎn)

設(shè)計(jì)了基于Multisim的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺(tái)，該教學(xué)平臺(tái)能夠滿足高職汽車電子專業(yè)理論教學(xué)和故障案例教學(xué)的需要，該平臺(tái)有以下特點(diǎn)。

1.1 強(qiáng)大的電路分析能力

Multisim軟件具備即時(shí)顯示功能，可直觀的觀察到電路中的電壓、電流動(dòng)態(tài)變化，幫助學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì)[3]。此外，該軟件中可對(duì)仿真電路中的線路、元器件和用電設(shè)備設(shè)置斷路、短路和虛接故障，該功能極大的方便了教師進(jìn)行案例教學(xué)，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的診斷思維非常實(shí)用。

1.2 廣泛的元器件

該軟件提供了汽車電路繪制所需的所有元器件，且元器件外觀非常形象，與實(shí)物外形基本相似，便于學(xué)生將理論和實(shí)際相結(jié)合[4]。此外，還提供了汽車電路診斷中常用的診斷儀表工具，如數(shù)字萬(wàn)用表、示波器，能模擬實(shí)際的測(cè)量。

1.3 層次塊替換功能

由于仿真電路設(shè)計(jì)涉及到復(fù)雜的邏輯電路和基礎(chǔ)電路，而高職的汽車電路學(xué)習(xí)只涉及控制單元、開(kāi)關(guān)、傳感器、執(zhí)行器和線路等部件。層次塊替換功能可將邏輯電路和基礎(chǔ)電路替換成層次塊，模擬成類似控制單元的式樣，內(nèi)部的控制邏輯將被隱藏，只有輸入和輸出引腳顯示，更加貼近教學(xué)實(shí)際。且該功能方便模擬設(shè)置控制單元的故障，使故障案例教學(xué)更加全面。

2 轉(zhuǎn)向燈電路設(shè)計(jì)

以汽車轉(zhuǎn)向燈控制為例，設(shè)計(jì)了如圖1所示的轉(zhuǎn)向燈仿真模型。系統(tǒng)的供電電源為12V，轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)的1鍵為左轉(zhuǎn)向，2鍵為右轉(zhuǎn)向，3鍵為雙閃燈，轉(zhuǎn)向燈燈泡額定電壓和功率分別為5V和1W。轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮頻率通過(guò)時(shí)鐘電壓源CLOCK_VOTAGE來(lái)控制，頻率1Hz、占空比50%、幅值12V[5]。

圖1 轉(zhuǎn)向燈電路設(shè)計(jì)

通過(guò)運(yùn)行仿真模型，控制轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)鍵，可以觀察到轉(zhuǎn)向燈的閃爍情況。學(xué)生通過(guò)操作開(kāi)關(guān)和觀察執(zhí)行部件的工作情況，可以非常直觀的理解電路的控制原理，這種體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)把抽象的講解過(guò)程形象化，具體化。

3 教學(xué)應(yīng)用

為使仿真平臺(tái)更加貼近實(shí)際，將電路的控制邏輯部分用Multisim的層次塊替換功能進(jìn)行替換，只留下對(duì)應(yīng)的引腳，替換后的層次塊命名為控制單元。優(yōu)化后的電路圖如圖2所示，包含了控制單元、轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、電源、搭鐵、保險(xiǎn)絲及線束插接口。

圖2 仿真教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 故障設(shè)置

在故障診斷案例教學(xué)時(shí)，可以在元件的屬性設(shè)置中設(shè)置不同的故障類型。如圖3所示，針對(duì)開(kāi)關(guān)的故障設(shè)置可以對(duì)某個(gè)管腳或多個(gè)管腳設(shè)置斷路（開(kāi)路）、短路、虛接故障，通過(guò)運(yùn)行仿真模型還可直觀觀察到轉(zhuǎn)向燈的運(yùn)行現(xiàn)狀。故障設(shè)置功能極大的方便了教師在故障案例教學(xué)時(shí)的教學(xué)效率，實(shí)操教學(xué)中設(shè)置一個(gè)故障往往需要教師提前準(zhǔn)備，且多個(gè)故障切換時(shí)，由于實(shí)訓(xùn)車輛自身使用的原因，故障現(xiàn)象會(huì)不穩(wěn)定，給教學(xué)帶來(lái)一定的阻礙。

圖3 開(kāi)關(guān)故障設(shè)置

為增加教學(xué)難度，可以設(shè)置連環(huán)故障，如在保險(xiǎn)絲、控制單元、開(kāi)關(guān)處各設(shè)置一個(gè)故障。通過(guò)學(xué)習(xí)更加綜合的故障案例，能有效提高學(xué)生對(duì)相應(yīng)控制電路的理解和學(xué)生的綜合排故能力。

3.2 實(shí)施檢測(cè)

電路的檢測(cè)是汽車電子專業(yè)學(xué)生必須要學(xué)會(huì)的一項(xiàng)技能，仿真平臺(tái)的檢測(cè)雖然是虛擬的，但是其操作便利性，檢測(cè)可靠性更好，能讓學(xué)生更高效的理解檢測(cè)設(shè)備的使用意義，與診斷的結(jié)合更加緊密。

以轉(zhuǎn)向燈的PWM控制信號(hào)為例，我們只能使用示波器進(jìn)行檢測(cè)，Multisim自帶的示波器模塊能非常清晰的向我們展示轉(zhuǎn)向燈的信號(hào)波形[6]。圖4所示為左前轉(zhuǎn)向燈L5/1針腳通過(guò)示波器A通道測(cè)得的波形，可觀察到波形幅值為5V、頻率為1Hz（與時(shí)鐘電壓源CLOCK_VOTAGE 所設(shè)置的頻率一致），是正常波形。

圖4 左前轉(zhuǎn)向燈信號(hào)波形

學(xué)生可以方便的使用示波器、萬(wàn)用表測(cè)量電路各個(gè)位置的數(shù)據(jù)，但是仿真平臺(tái)上的練習(xí)只能當(dāng)作實(shí)操前的模擬練習(xí)，實(shí)車測(cè)量更加考驗(yàn)學(xué)生的綜合能力，測(cè)量過(guò)程中的要求更高更具體，是無(wú)法用仿真平臺(tái)替代的[7]。

4 結(jié)論

本汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真平臺(tái)，基于Multisim軟件建立，界面與常見(jiàn)汽車電路圖相似，可在任意的元件處設(shè)置短路、斷路、虛接故障，常用檢測(cè)設(shè)備全面且使用方便?；谠撈脚_(tái)的使用界面友好、仿真度高、故障設(shè)置方便、檢測(cè)設(shè)備全面，可較好的提高教師在汽車電氣故障診斷與教學(xué)中的教學(xué)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

[1] 路俊智.MultiSim仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2011 (02):206+213.

[2] 梅燁,羅敏,田艷芳,方凱.Multisim在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2016,3(04):113-114+123.

[3] 黃荷英.基于Multisim電子仿真軟件的電路設(shè)計(jì)與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012,35(16):33-36.

[4] 李元?jiǎng)?電動(dòng)汽車電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與Multisim仿真[D].青島大學(xué), 2014.

[5] 李俊奎.汽車電路系統(tǒng)初探[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2013(10):322-322.

[6] 張繼,儲(chǔ)開(kāi)斌,張小芳.基于Multisim的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2018,21(01):60-63.

[7] 程曉輝.Multisim仿真軟件在電路電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù),2018,35(02):95-97.

Design of simulation teaching platform for automobile turn signal circuitbased on Multisim*

Xiao Yi, Pan Da

（ChangSha vocational and technical college, Hunan ChangSha 410217）

Combine automobile turn signal circuit control principle and Multisim simulation software, designed a simulation teaching platform for automobile turn signal circuit, which is suitable for Major in automotive electronics. This platform can simulate common short circuit, circuit breaking and virtual connection faults on circuits, components and electrical equipment. Students can conduct simulation fault detection and diagnosis On the teaching platform. The practice shows that this simulation teaching platform can well combine theory with practice, visualize the electrical fault diagnosis process, improve teaching efficiency and quality, and enhance students' analytical ability.

Multisim; automobile turn signal circuit; simulation teaching; detection and diagnosis

U462.1

A

1671-7988(2018)21-169-03

U462.1

A

1671-7988(2018)21-169-03

肖藝，碩士，中級(jí)，就職于長(zhǎng)沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院。汽車電子、汽車服務(wù)與營(yíng)銷。*《汽車總線系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)研究》項(xiàng)目（編號(hào)CZKJ17YB01）資助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.057