基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的電工電子技術(shù)課程教學(xué)探索

吳軼群

摘要介紹了虛擬電子工作臺(tái)的主要特點(diǎn)以及功能,并以單相整流穩(wěn)壓電路為例論述了使用EWB仿真軟件來改善《電工電子技術(shù)》課程的教學(xué)效果。通過教學(xué)探索,拓寬了學(xué)生的思維空間,有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)也提高了學(xué)生的自學(xué)能力和探索解決問題的能力。

關(guān)鍵詞電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化;電工電子技術(shù);仿真;電子工作臺(tái)

中圖分類號(hào)TN710.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)112-0070-01

0引言

電工電子技術(shù)課程教學(xué)由理論課教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成,是電類和非電類相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課。對(duì)該課程內(nèi)容掌握的質(zhì)量直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí),而且對(duì)于將來的工作也有很大的影響。

1EWB 軟件的特點(diǎn)

1)界面很直觀、操作方便。

2)電路元器件很豐富,仿真手段符合實(shí)際。

3)提供了多種電路的分析、設(shè)置、存儲(chǔ)功能。

2教學(xué)示例

以模擬電路中典型的單相整流穩(wěn)壓電路為例,說明搭建仿真電路以及分析的過程。利用EWB仿真軟件可以很形象地結(jié)合理論給與分析演示。電路原理圖如圖1所示。仿真中我們強(qiáng)調(diào)對(duì)理論知識(shí)的切實(shí)掌握,同時(shí)學(xué)會(huì)仿真儀器的正確使用,在本例中,除了一些常用公式以外,信號(hào)波形是很形象的教學(xué)體現(xiàn)。

2.1理論分析

1)電路的搭建

在EWB中設(shè)計(jì)創(chuàng)建如圖1所示的單相橋式整流電路,變壓器一次側(cè)交流電壓有效值為U1=220V,頻率為f=50Hz,變壓器變比k=10,負(fù)載電阻為0.5Ω,濾波電容為有極性電容100uF,穩(wěn)壓管正向壓降1V,穩(wěn)壓值為6V。再添加直流電壓表、示波器。

2)電路的相關(guān)理論分析

理論上我們將整流橋中的二極管看作理想器件,則:

變壓器二次側(cè)U2= U1/k=22V

二次側(cè)交流電壓仍然是正弦交流信號(hào)。經(jīng)過整流橋整流后就變換為脈動(dòng)的直流電。

加入大電容濾波以后,正弦交流電壓就變得比較平滑。電容器兩端電壓為1.2U2,即26.4V。

加入正向壓降1V,穩(wěn)壓值為6V的穩(wěn)壓管以后,穩(wěn)壓管反向擊穿,使得負(fù)載兩端獲得穩(wěn)定電壓6V。

2.2仿真分析

打開EWB仿真軟件,拖動(dòng)相應(yīng)的元器件創(chuàng)建如圖1所示的電路原理圖,并在相應(yīng)的位置上安裝好測量儀表,直流電壓表用于測量負(fù)載端電壓;將示波器接于電路中,以便觀察二次側(cè)電壓波形以及電容濾波輸出信號(hào)波形,觀察濾波效果。

利用EWB中的示波器給出二次側(cè)電壓波形以及電容濾波輸出信號(hào)波形如圖2所示。

圖2下面部分是二次側(cè)電壓波形,是正弦交流信號(hào),通過觀察刻度,我們可以很方便的知道這個(gè)電壓約為22V;圖2上面部分是電容濾波輸出信號(hào)波形,這個(gè)信號(hào)已經(jīng)變得比較平滑,很接近于直流電壓了。通過觀察負(fù)載端的電壓表,我們看到顯示6.061V,與穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值6V相差無幾。當(dāng)然,我們還可以通過示波器來觀察電路其他位置的信號(hào)波形。通過對(duì)比,顯然,仿真結(jié)果真實(shí)可靠,輸出波形也與理論波形無明顯差別。

3結(jié)語

我們看到了EWB在電工電子類課程教學(xué)中的大好前景,其方便地更改電路和元件參數(shù)的能力,讓我們很好的認(rèn)識(shí)和了解電子電路的各種性質(zhì)。這既是一種很好的理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法,也是一種對(duì)學(xué)生實(shí)際能力培養(yǎng)的有效工具。而且還能更好的激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)而達(dá)到很好的教學(xué)效果。因此,利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化應(yīng)是電子技術(shù)教學(xué)今后的發(fā)展方向。利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也是電子技術(shù)教學(xué)教改的碩果!

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐,我們分別在機(jī)電、自動(dòng)化、模具、數(shù)控、汽修等專業(yè)進(jìn)行了電工電子技術(shù)課程的教學(xué)改革,用EWB結(jié)合理論來輔助這些課程的教學(xué),取得了良好的教學(xué)效果,更為重要的是更加激發(fā)了廣大學(xué)生對(duì)電工類課程學(xué)習(xí)的熱情,更扎實(shí)地掌握了理論知識(shí),提高了學(xué)習(xí)的興趣,增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí),為進(jìn)一步地深化教學(xué)效果,在EWB的基礎(chǔ)上深入探討其它具有更強(qiáng)功能的電子仿真軟件很有必要,譬如Protel、Matlab、Max+plusⅡ、Multisim等,把EWB介紹給學(xué)生,更有利于激發(fā)學(xué)生深入研究的興趣,使得學(xué)生能掌握先進(jìn)的分析工具解決實(shí)際問題,提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì),為將來的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

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