文科生在電工實(shí)習(xí)過(guò)程的興趣引導(dǎo)性學(xué)習(xí)

謝銳（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 電氣工程學(xué)院，廣東 廣州 510800）

文科生在電工實(shí)習(xí)過(guò)程的興趣引導(dǎo)性學(xué)習(xí)

謝銳
（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 電氣工程學(xué)院，廣東 廣州 510800）

為了提高文科專業(yè)學(xué)生對(duì)于電工實(shí)習(xí)課程的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了基于三極管的閃爍燈電路板，作為教學(xué)環(huán)節(jié)之一。該電路使用的元器件包括三極管、電阻、電容、led，器件少，原理簡(jiǎn)單，同學(xué)們理解容易。電路板通電之后，LED燈閃爍絢麗生動(dòng)有趣。投入教學(xué)使用半年以來(lái)，該電路板工作穩(wěn)定，實(shí)踐符合設(shè)計(jì)理論。該電路板已經(jīng)成功應(yīng)用在教學(xué)環(huán)節(jié)，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)動(dòng)手實(shí)踐能力得到提高。

電工實(shí)習(xí)；教學(xué)質(zhì)量；閃爍電路

電工實(shí)習(xí)是我國(guó)部分應(yīng)用型高校面向文科專業(yè)開設(shè)的一門實(shí)踐課程之一，該課程開設(shè)的目的在于使學(xué)生可以了解電工電子基本知識(shí)，同時(shí)提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。但是該實(shí)習(xí)課程的課時(shí)相對(duì)較少，如何提高文科專業(yè)學(xué)生在電工實(shí)習(xí)過(guò)程中的興趣對(duì)教學(xué)質(zhì)量尤為重要，因此，文章設(shè)計(jì)了基于三極管的簡(jiǎn)易閃爍電路意在提高學(xué)生對(duì)電工實(shí)習(xí)課程的興趣。

一、三極管閃爍電路的設(shè)計(jì)

多諧振蕩電路：

利用深度正反饋［1］，通過(guò)阻容耦合使兩個(gè)電子器件交替導(dǎo)通與截止，從而自激產(chǎn)生方波輸出的振蕩器。常用作方波發(fā)生器，圖1為多諧振蕩器基本電路［2-7］。

圖1多諧振蕩器基本電路

該電路使用到了電阻、電容、三極管。利用該電路左右兩個(gè)三極管交替導(dǎo)通特點(diǎn)，可在R1、R4各串聯(lián)一個(gè)或者串并聯(lián)多個(gè)LED，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)LED交替閃爍；閃爍電路就是根據(jù)多諧振蕩器基本電路進(jìn)行改造，在印制電路板設(shè)計(jì)出變化多端的LED組合圖案，只要在設(shè)計(jì)印制電路板PCB時(shí)，巧妙布局，即可實(shí)現(xiàn)多種閃爍效果，如心形、五角星、Y形狀。

LED閃爍頻率由電阻R2、R3、C1、C2共同決定。其中R2、C1決定了三極管Q2的導(dǎo)通時(shí)間，每一路的3個(gè)LED采用同一種顏色，R4、C2決定了三極管Q1的導(dǎo)通時(shí)間；而兩個(gè)三極管導(dǎo)通的臨界條件是三極管基極電壓達(dá)到0.7V，基極電壓用u0表示，由于導(dǎo)通之前，基極電流接近0A，導(dǎo)通之后發(fā)射極與集電極之間的電壓接近0V，在此忽悠不計(jì)，假設(shè)Q1先導(dǎo)通，由基爾霍夫定律得［8］：

二、閃爍燈電路組合圖案

（一）心形LED閃爍電路

該電路是在圖1基礎(chǔ)上電阻R1與R4兩邊各串并聯(lián)了6個(gè)紅色LED燈，在設(shè)計(jì)印制電路板方面使用12個(gè)LED燈，布局為心形圖案，采用USB接口5V供電，通電后心形圖案交替閃爍，6個(gè)LED同時(shí)閃爍一次，閃爍頻率由電阻R1、R3電容C1、C2參數(shù)決定，在此電路里面，R1、R3取值為20K，電容C1、C2取值為22uF，閃爍間隔大約為0.5秒。圖2為印制電路板實(shí)物圖。

作者簡(jiǎn)介：謝銳（1988-），男，廣東省陽(yáng)春市人，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用。

圖2 LED心形印制電路板實(shí)物圖

（二）Y形LED燈閃爍電路

在圖1基礎(chǔ)上拓展到三路多諧振蕩器，圖3為該電路的基本原理圖。

圖3三路多諧振蕩基本原理圖

由于不同顏色的LED導(dǎo)通特性不一樣，因此，每一路的3個(gè)并聯(lián)LED采用同一種顏色［9，10］，每一路串并聯(lián)3個(gè)LED燈，整個(gè)電路一共3種顏色。在印制電路板設(shè)計(jì)里，9個(gè)LED設(shè)計(jì)成字母Y圖案，每一種顏色以圖案中心等距離分布，通電后同一組顏色同時(shí)閃爍，三路LED交替閃爍，每一時(shí)刻，只有一路導(dǎo)通，由于使用到了彩色LED，結(jié)合Y圖案，該閃爍效果生動(dòng)絢麗。圖4為印制電路板實(shí)物圖。

圖4 Y形印制電路板實(shí)物圖

（三）五角星LED閃爍電路

LED五角星閃爍電路是在圖3基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中兩路并聯(lián)了5個(gè)LED，另外一路只串并聯(lián)了10個(gè)LED，印制電路板仿真圖如圖5所示，通電之后組成五角星的LED由內(nèi)到外或者由外到內(nèi)逐層亮滅轉(zhuǎn)換。

圖5 LED五角星印制電路板實(shí)物圖

三、教學(xué)效果

LED閃爍電路使用到的電子元件種類少，僅僅使用到了電阻、電容、三極管已及LED，這些都是日常生活電器電路非常常見(jiàn)的，對(duì)于文科專業(yè)學(xué)生了解學(xué)習(xí)非常適合。實(shí)習(xí)過(guò)程除了了解常見(jiàn)的電子元器件，還接觸到電烙鐵的基本使用方法，更重要的是了解到電路板與元器件如何組合成一個(gè)產(chǎn)品。為了更大滿足同學(xué)們的好奇心，在電路板表面印刷了二維碼，手機(jī)掃描二維碼之后可以播放出一個(gè)指定的鏈接內(nèi)容，同學(xué)們可以了解到電子世界更廣泛的知識(shí)。

花式LED電路板平均尺寸為42*45mm，攜帶方便，很巧妙的USB接口供電可以使用在臺(tái)式電腦、筆記本電腦、移動(dòng)電源等場(chǎng)合，可作為電工實(shí)習(xí)的紀(jì)念品，贈(zèng)送予學(xué)生，課堂所學(xué)知識(shí)可引起連鎖記憶。

四、結(jié)束語(yǔ)

LED閃爍電路工作原理簡(jiǎn)單，通電工作之后LED閃爍效果絢麗，已經(jīng)成功應(yīng)用在電工實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，特別是針對(duì)于文科專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)起到了撥云見(jiàn)日的作用，學(xué)生對(duì)電工實(shí)習(xí)因此產(chǎn)生了濃厚興趣，教學(xué)質(zhì)量得到大幅提升，電工實(shí)習(xí)課程在同學(xué)之前逐漸形成了良好的口碑，充實(shí)而不乏味。

［1］童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］利眾.互補(bǔ)晶體管組成的多諧振蕩器［J］.電子世界，1998，5（8）：34-34.

［3］宋樸.兩管閃光燈——多諧振蕩器電路的應(yīng)用［J］.電子制作，1999，6（2）：37-38.

［4］龍治紅，譚本軍.剖析多諧振蕩器工作頻率的計(jì)算［J］.廣西輕工業(yè)，2011，27（10）：51-52.

［5］陳希有，李冠林，劉鳳春.RC電路充電效率分析［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（4）：32-35.

［6］鄭若成，陳姜.三極管器件結(jié)構(gòu)研究［J］.電子與封裝，2010，10 （12）：36-40.

［7］官飛.三極管的開關(guān)電路［J］.河南科技，2013，36（3）：2-3.

［8］吳青萍.電路基礎(chǔ)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.

［9］張明軒，賈誠(chéng)，張達(dá).LED單色平面光源并聯(lián)支路中的電流均分［J］.電子世界，2011，17（12）：32-33.

［10］蔣天堂.LED的特性及驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展趨勢(shì)［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2011，22（3）：58-60.

In order to arouse the interest of arts students to electrician practice courses and improve the quality of teaching，we include the design of the flash lamp circuit board which based on triode as part of the teaching.The circuit components include triode，resistor，capacitor and led.Since there are less devices and the principle is simple，it is easy for students to understand.After the circuit board get charged，LED lights flash，colorful and interesting.The circuit board has been put into use for half a year.It is proved that this circuit board can work stably and it is in accordance with design theory.The circuit board has been successfully applied in teaching.It can help improve students'practical ability when learning basic electrical engineering knowledge.

electrical engineering practice；quality of teaching；flashing circuit

2096-000X（2016）16-0173-02

G642

A