曹陽(yáng)明，李苗，崔丹丹，張雷，李雅榮

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831401）

引言

汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程是汽車類專業(yè)的核心課程，培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)的汽車電氣設(shè)備故障分析和動(dòng)手排故能力。隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展以及電氣設(shè)備課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的不足和老化，導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常開(kāi)展。如何提高學(xué)生對(duì)汽車電氣設(shè)備電路工作原理的理解以及綜合故障的分析能力迫在眉睫。

《汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修》是從事汽車機(jī)電維修崗位人員的必修課程，課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)操性，通過(guò)理實(shí)一體化教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握汽車電源系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、車身輔助電氣系統(tǒng)、燈光及信號(hào)控制系統(tǒng)、汽車空調(diào)系統(tǒng)等電子控制系統(tǒng)工作原理及綜合故障診斷，增強(qiáng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐操作的技能。但隨著高職院校的擴(kuò)招以及汽車產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，經(jīng)歷折舊損耗的汽車電氣設(shè)備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)無(wú)法滿足實(shí)際教學(xué)需求，相關(guān)學(xué)者針對(duì)此問(wèn)題也進(jìn)行了研究，栗少云、楊永德、陳彩娟等根據(jù)電工電子技術(shù)課程內(nèi)容特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備條件及實(shí)訓(xùn)課目前現(xiàn)狀，在課程中引入Proteus仿真軟件，可對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，動(dòng)態(tài)逼真展示電路工作原理，極大提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果[1-4]。黑帥提出在西部高職院?，F(xiàn)有教育教學(xué)資源不足情況下開(kāi)展“虛實(shí)結(jié)合—軟硬結(jié)合”的單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[5]。楊曉玲針對(duì)傳統(tǒng)汽修專業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析了在汽修技術(shù)專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用信息化技術(shù)的重要性[6]。通過(guò)實(shí)際課程教學(xué)應(yīng)用表明：在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中利用Proteus軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)仿真以及綜合故障模擬，生動(dòng)形象，可以極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對(duì)課程內(nèi)容的理解，同時(shí)為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 Proteus簡(jiǎn)介

Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司開(kāi)發(fā)EDA工具軟件?？蓭椭焖賹?shí)現(xiàn)模擬電路、數(shù)字電路及單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，并且提供了相關(guān)外圍器件仿真及PCB板的設(shè)計(jì)。Proteus軟件具備豐富的元器件庫(kù)，可以幫助快速便捷的設(shè)計(jì)控制電路和模擬電路故障設(shè)置，同時(shí)Proteus軟件也提供了適用于電路測(cè)試分析的各種虛擬儀器，幫助快速查找定位解決故障。

2 Proteus在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中的應(yīng)用

在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中對(duì)控制電路工作原理的理解尤為重要，只有理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合才能快速精準(zhǔn)定位解決故障，但是汽車電氣設(shè)備控制電路圖紙復(fù)雜且不夠生動(dòng)形象，學(xué)生理解難度較大，因此通過(guò)Proteus軟件設(shè)計(jì)典型汽車電氣設(shè)備控制電路，實(shí)現(xiàn)電路工作的仿真控制以及綜合故障模擬分析。

2.1 汽車閃光繼電器控制電路仿真設(shè)計(jì)

汽車閃光繼電器是控制汽車轉(zhuǎn)向信號(hào)燈的重要元器件，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向信號(hào)燈一亮一滅的閃光效果，表明汽車即將轉(zhuǎn)向，提醒后方車輛注意。汽車閃光繼電器控制電路組成包括蓄電池、繼電器、NPN、PNP類型三極管、電阻、陶瓷電容、電解電容以及轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。

圖1 汽車閃光繼電器工作原理模擬圖

工作原理分析：當(dāng)按下轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)時(shí)，PNP三極管Q1發(fā)射結(jié)正偏，三極管導(dǎo)Q1通，隨后給電解電容C1充電，與此同時(shí)NPN型三極管Q2發(fā)射結(jié)也正偏，三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2導(dǎo)通后繼電器線圈通電，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)向指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)電解電容C1充電后，三極管Q1基極電壓逐漸升高，直至三極管Q1發(fā)射結(jié)反偏，三極管Q1截止。三極管Q2基極電壓被下拉電阻R4拉低，三極管Q2也會(huì)截止，繼電器線圈斷電，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，轉(zhuǎn)向指示燈熄滅，此時(shí)電解電容C1通過(guò)電阻R1以及轉(zhuǎn)向信號(hào)燈對(duì)地放電，三極管Q1基極電壓逐漸降低，直到三極管Q1發(fā)射結(jié)再次正偏，三極管Q1導(dǎo)通，周而復(fù)始。可通過(guò)改變電解電容C1容量大小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向燈閃爍頻率。

2.2 汽車鼓風(fēng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì)及故障模擬

鼓風(fēng)機(jī)控制電路由蓄電池、保險(xiǎn)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)繼電器、鼓風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)電阻、鼓風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)組成。

工作原理分析：由模擬仿真電路圖可知，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)首先需要打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)質(zhì)是在鼓風(fēng)機(jī)電路中串入相應(yīng)的電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速，串入電阻越少鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，并可仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)電路實(shí)際工作過(guò)程模擬。

鼓風(fēng)機(jī)控制電路模擬故障設(shè)置：在鼓風(fēng)機(jī)控制電路鼓風(fēng)機(jī)電阻中串聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，模擬鼓風(fēng)機(jī)電阻R2斷路，快速便捷仿真汽車鼓風(fēng)機(jī)控制電路故障，并通過(guò)模擬演示觀察故障現(xiàn)象可知，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)在1檔、2檔時(shí)鼓風(fēng)機(jī)不工作，而在3檔、4檔時(shí)鼓風(fēng)機(jī)正常工作。

圖2 汽車鼓風(fēng)機(jī)工作控制電路及故障模擬原理圖

3 結(jié)束語(yǔ)

Proteus軟件在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中的應(yīng)用，解決了電氣設(shè)備課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)緊張和實(shí)訓(xùn)車輛故障點(diǎn)設(shè)置帶來(lái)的損耗問(wèn)題，也解決了因車輛的更新?lián)Q代無(wú)法實(shí)車訓(xùn)練的問(wèn)題，同時(shí)極大地提升了學(xué)生設(shè)計(jì)分析電氣設(shè)備控制電路的能力，通過(guò)對(duì)汽車電氣設(shè)備電路故障點(diǎn)的模擬仿真，可以讓學(xué)生快速觀察到故障現(xiàn)象，也提升了學(xué)生綜合分析解決故障問(wèn)題的能力。