導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路的創(chuàng)新設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]電容器；儲能；實驗電路；創(chuàng)新設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）33-0395-01

電容器是電力系統(tǒng)、電工電子技術(shù)中的常用元件，也是電路的基本元件之一，同時學(xué)好電容器也為中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校電專業(yè)的學(xué)生今后學(xué)習相應(yīng)專業(yè)課建立必要的基礎(chǔ)知識，電容器能夠充電和放電是學(xué)習電容器的重點。

1.原電容器充放電實驗電路簡介

我們現(xiàn)在所使用的教材中提供的電容器充、放電電路如圖1所示，分析過程是：當開關(guān)S置于“1”時，構(gòu)成充電電路，開始時燈泡HL較亮，然后逐漸變暗，從電流表可觀察到充電電流有大到小的變化，而從電壓表觀察到電容器上的電壓UC由小到大的變化，即UC ≈ E；當開關(guān)S置于“2”，就構(gòu)成了電容器的放電電路，燈泡HL逐漸由亮變暗，最后熄滅，從電流表可觀察到電流由大變小，而從電壓表可觀察到電容器上的電壓也逐漸下降，直至UC=0，表示放電結(jié)束。

以上這個電路是電容器充、放電電路的原理圖，只適合純理論性的分析學(xué)習，這樣的電路已經(jīng)不適應(yīng)如今職業(yè)技術(shù)學(xué)校教學(xué)理念的要求，所以在實際教學(xué)中筆者盡量讓學(xué)生在做中學(xué)，通過直觀的實驗現(xiàn)象將知識點展示出來，以降低學(xué)生的學(xué)習難度，提高其學(xué)習興趣，因此，筆者對教材中提供的電容器充、放電原理圖進行了創(chuàng)新設(shè)計，這樣重新設(shè)計后的電路就比較適合于學(xué)生實驗操作之用了。下面就介紹一下電容器充、放電電路在實際教學(xué)中遇到的問題及重新設(shè)計后的電路。

2.原電路存在的問題

在選用圖1時，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)存在如下問題：

（1）這個電路中所有電器元件都沒有標注具體參數(shù)，學(xué)生真正地去做實驗，沒有選用元器件規(guī)格的依據(jù)，也無法實際實驗。

（2）實驗現(xiàn)象不夠直觀，此電路要求充、放電過程中要觀察燈泡的亮暗程度，同時還要觀察電流表中電流的大小變化情況和電壓表中電壓值的大小變化情況，太復(fù)雜。

（3）原理上分析，電容器在充放電時燈泡的亮暗程度是逐漸變化的，但實際上電容器充放電的速度很快 ，燈泡會突然亮或滅，導(dǎo)致人用肉眼觀察不到燈泡的亮暗變化。

（4）親自做過此實驗的人會遇到這樣的問題，就是電容器通常會出現(xiàn)充不滿電的情況，結(jié)果導(dǎo)致電容器兩極板間的電壓UC不能約等于電源電壓E。

3.實驗電路的創(chuàng)新設(shè)計

根據(jù)上述分析，筆者經(jīng)過大量的理論推導(dǎo)和多次實際實驗解決了上述電路存在的問題，在原電容器充、放電電路基礎(chǔ)之上做了如下創(chuàng)新，實驗電路如圖2所示。

（1）電路參數(shù)的設(shè)定為使學(xué)生在實驗中保證操作安全，電源采用10V直流穩(wěn)壓電源；該電路中電容器用耐壓高于電源電壓且容量較大的電解電容或油浸紙介電容，容量為470μF，接線時要注意極性，不要接反，如果接反會損壞電容器，甚至引起爆炸；燈泡選用與電源電壓相符的即可（如果身邊沒有相應(yīng)規(guī)格的燈泡用額定電壓稍高于電源電壓的指示燈也可）；電阻R1和R2所用規(guī)格分別是10K 0.5W和20K 0.5W。

（2）充、放電現(xiàn)象的創(chuàng)新。教材中所提供的電容器充、放電原理圖中，讓學(xué)生觀察燈泡的亮暗變化的同時還要觀察電流表和電壓表上數(shù)值的變化情況，這樣對于初學(xué)電知識的學(xué)生來說還不具備那么復(fù)雜的分析能力，所以筆者將電路中所使用的電流表和電壓表撤去，只觀察燈泡的亮暗程度。亦能說明電容器充、放電現(xiàn)象，這樣實驗現(xiàn)象變得更直觀、內(nèi)容也更加簡單易懂。

（3）充、放電速度的創(chuàng)新。理論上分析電容器充、放電時，燈泡是逐漸變亮或逐漸變暗的，但實際在操作時，燈泡的亮暗變化很快，操作者觀察不到實驗現(xiàn)象，誤認為實驗是失敗的，所以筆者根據(jù)能夠反映電容器充、放電時間長短的參數(shù)τ=RC做了定性分析和理論性推導(dǎo)，再結(jié)合筆者自身的實踐經(jīng)驗可知，實際上t=（3～5）τ時，充電或放電就已經(jīng)結(jié)束，最后確定出限制充電時間的電阻R1的值選用10K，限制放電時間長短的電阻R2的值選用20K最為合適，這樣充電或放電的時間限制在3～5S內(nèi)，實驗現(xiàn)象就具有一定的可觀性，且能夠有力的說明電容器具有充電和放電的特性。

4.實驗中常見問題的處理

電容器充電實驗時，電容器經(jīng)常會出現(xiàn)充不滿電的現(xiàn)象，電容器充電實驗電路如圖2所示，1和3相連時為充電；2和3相連時為放電。充電和放電時用萬用表觀察電容器兩端電壓時，電容器兩端的電壓就等于電源電壓減去電阻R1兩端的電壓，為了使充電時間延長，R1要有一定的阻值，阻值太大，電容器兩端電壓與電源電壓相差太大；如果太小，電容器兩端電壓是與電源電壓近似相等了，但是充電過程太快實驗現(xiàn)象就沒有了可視性，所以，筆者經(jīng)過大量的實驗得出結(jié)論，電阻R1的值取如圖2中的數(shù)值比較理想，這樣既能是實驗充電過程具有一定的可觀性，且能是電容器兩端電壓是與電源電壓近似相等了。

5.設(shè)計后電路在教學(xué)中的應(yīng)用

實際教學(xué)中，在介紹電容器之前，可以讓學(xué)生先觀看實際使用中的電容器元件，例如：計算機內(nèi)部顯卡電路板上的各個元件，從感性上認識到電容器與電阻器一樣也是電路中的常用元件，這樣就可以很自然地引出電容器的概念，此時學(xué)生肯定會具有很強的好奇心，很想知道電容器在這個電路中有什么作用呢？實際上這也正是我們要向?qū)W生傳授的內(nèi)容，在這一環(huán)節(jié)中我們一定要打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式---教師給學(xué)生做純理論性的分析講解，因為這樣的教學(xué)方法已經(jīng)不再適用現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習要求，那我們教者怎么辦呢？此時教師可以通過一段過渡性的語言引導(dǎo)學(xué)生：“你們是不是想知道電容器這個元件在電路中有什么作用嗎？現(xiàn)在就讓我們一起動手做一做，從實驗中尋找答案吧”，在學(xué)生動手做的過程中，老師要圍繞本次課的知識點提出幾個相關(guān)的引導(dǎo)問題，讓學(xué)生帶著問題去做實驗，通過實驗現(xiàn)象就能自行回答出引導(dǎo)問題，從而也就把我們要學(xué)的內(nèi)容掌握了，在實際教學(xué)中應(yīng)用本文重新設(shè)計后的電容器充、放電電路，讓學(xué)生先動手做一做，同時結(jié)合上述的教學(xué)方式，確確實實收到了非常好的教學(xué)效果。

總之，電工基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容目前還存在理論性強、概念多、公式復(fù)雜、知識點分散、內(nèi)容抽象等客觀問題，所以通過對電容器實驗電路的創(chuàng)新設(shè)計，使直觀的現(xiàn)象和抽象的理論結(jié)合，讓學(xué)生親自動手操作，這樣比較容易接受和理解，印象深刻，記憶牢固，從而真正地實現(xiàn)了在做中教、在做中學(xué)，這也正符合當今中等職業(yè)技術(shù)院校所提倡的一體化教學(xué)的理念。

參考文獻

《電路》第四版 邱關(guān)源 高等教育出版社

《電工學(xué)》第六版 秦曾煌 高等教育出版社

篇2

【關(guān)鍵詞】中職學(xué)校；電子電路設(shè)計；音響設(shè)計；創(chuàng)新教學(xué)

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）05（c）-0000-00

與中職學(xué)校的其他專業(yè)相比，電子專業(yè)對于學(xué)生的動手實踐能力要求更高。因此在進行電子電路設(shè)計課程的教學(xué)中，應(yīng)當充分將理論與實踐結(jié)合起來進行教學(xué)。但是受教學(xué)資源和教學(xué)條件的限制，部分中職電子電路設(shè)計專業(yè)教學(xué)仍然以理論教學(xué)為主，只注重學(xué)生在CAD軟件上的操作是否熟練，而忽略了電子電路設(shè)計的實際應(yīng)用。以下筆者就結(jié)合自己的教學(xué)實踐經(jīng)驗，來談?wù)勲娮与娐吩O(shè)計實用性項目的創(chuàng)新教學(xué)方法。

1、開展實用性項目教學(xué)的必要性

一般來講，電子電路設(shè)計工作都是在CAD軟件上制作完成的，因此現(xiàn)如今很多中職電子專業(yè)在教學(xué)中往往只將教學(xué)實踐的重心放在培養(yǎng)學(xué)生的CAD制圖能力上，也就是說，中職電子電路設(shè)計教學(xué)除了進行理論教學(xué)以外，就是對學(xué)生進行CAD軟件應(yīng)用能力培訓(xùn)，并認為這樣就能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的電子電路設(shè)計人才。然而事實上卻并非如此，很多學(xué)生在進入企業(yè)進行實際生產(chǎn)時，仍然不能在短期內(nèi)掌握生產(chǎn)設(shè)計要領(lǐng)，實踐能力很弱。

基于此，我們應(yīng)當了解到，電子電路設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容不但要包括理論、CAD軟件，還要包括一些實用性項目，也就是要培養(yǎng)學(xué)生對于PCB板的設(shè)計能力，包括對PCB板的布局和布線進行合理設(shè)計，從而使產(chǎn)品設(shè)計達到相關(guān)質(zhì)量認證要求。

2、開展實用性項目創(chuàng)新教學(xué)實踐的方法

通常在中職電子電路設(shè)計課程的項目式教學(xué)中，包含了繪制單管放大電路原理圖、制單片機系統(tǒng)層次原理圖、繪制元件原理圖、單管放大電路PCB板設(shè)計、單片機系統(tǒng)PCB板設(shè)計、U盤PCB板設(shè)計和PBC封裝設(shè)計幾大項目。在本文中，筆者提出可以在此基礎(chǔ)上增設(shè)一個新的項目，即音響電路PCB板的設(shè)計項目。

之所以要提出在電子電路設(shè)計項目中增設(shè)音響電路設(shè)計，是因為當前的電子產(chǎn)品基本上都會配備語音系統(tǒng)，而電子產(chǎn)品的發(fā)展又是趨勢于輕巧、單薄的方向。也就是說，現(xiàn)代電子產(chǎn)品對電子電路板的密度要求越來越高，PCB板的密度大小、精度高低都直接決定著其性能好壞。而在PCB板的設(shè)計中，若布線過于緊湊，會出現(xiàn)嚴重的干擾，因此要增大密度，就必須要提高PCB板的抗干擾能力。為此，我們應(yīng)當將音響電路PCBLAYOUT設(shè)計也作為電子電路板設(shè)計的一個重要項目內(nèi)容。

3、基于實用性的音響電路設(shè)計項目實踐

音響電路的PCBLAYOUT一般由集合數(shù)字電路、模擬電路和高頻電路組成，在對其進行設(shè)計時應(yīng)當充分考慮到電路板的使用穩(wěn)定性。而影響其使用穩(wěn)定性的主要因素有電源、接地和信號線處理等，這些因素對電路板的抗干擾性影響也較大。為此以下我們重點對這三個因素的實踐處理方法進行探討。

3.1電源的處理

在組合音響的使用電源種，運用到很多降壓、穩(wěn)壓電路，所以在做線路圖時就應(yīng)當把他們分開。但是在選用降壓呵穩(wěn)壓電路時，必須要考慮到承受工作的電流問題，在同一組電壓給不同模塊時應(yīng)當將磁珠分開。

3.2地線的處理

在做組合音響的地線處理時，必須要考慮的就是電流問題。

我們都知道一個原理，那就是電源從哪里來，那么底線就要回哪里去。比如一個5v的電源，它給CD部分供電，那么CD部分的地也要回到5v電源的地上，如果這個5v電壓是經(jīng)過12V降下來的，那么它的地也就再回到12V電源的地線上，都是一級一級串起來的，最后到總電源輸入的地上。

DA解碼芯片的地線、FM音頻輸出的地、DECK的地、AUX輸入的地、LINE IN輸入的地都應(yīng)該直接接入到功放的地線上。很多時候，我們畫功放電路都會想到單點接地，都想把所有地都接入到濾波電源的電容上，認為這個地方的地是最干凈的，其實還是有局限性。因為AUX輸入的是音頻信號，電壓的幅度起伏不定，功放的電流波動也很大，也就造成功放的地不穩(wěn)定。

喇叭的地要接到電源地上，不能放在功放的IC地上，眾所周知，功放的IC地上是存在一定電壓的，如果把喇叭的地接放到這里，不僅輸出功率降低了，還相當于是吧喇叭的地與功放IC的地接在了一起，這樣使得喇叭的地變得更加不穩(wěn)定，電壓相對也起伏加大了。

3.3信號線的處理

在模擬功放里信號線已經(jīng)很少，一般只有聲道。

在音頻輸入輸中間要用地線隔開，最好音頻線的兩邊要用地線包起來。

LR聲道線上的濾波電容要離開得遠些（在音頻信號幅度很大的時候，這點影響很明顯）。相隔太近，容易引起失真，串音。

在電流很大的信號線電源及地線上可增加露銅區(qū)，在過波峰焊的時候露銅的地方會沾上錫，從而減少銅鉑上的阻抗，一般是在地線上，或者音頻輸出線上。

3.4音響產(chǎn)品的PCB工藝

貼片元器件基本上和MP3的工藝是一樣的。音響產(chǎn)品使用到插件的物料很多，所以在焊接上可能還會使用到波峰焊，因此在一些插件元器件中和貼片是不一樣的。

在一些大的焊腳上需要增加SOLDER缺口，以便過波峰焊的時候，不至于出現(xiàn)連錫，但是過波峰焊的方向一定要和缺口方向一致。

3.5認證

我們都知道，音響產(chǎn)品不比MP3和U盤，它還多了一個需要認真的安規(guī)UL。所以在選用器件時，一定要選擇過了UL認證的物料，還要選擇在認證時變壓器一定是沒有被浸漆的，在做安規(guī)測試時要有耐壓和過流保護作用的。如果選用好的變壓器，那么耐壓問題是不會出現(xiàn)的，在電路中增加保險絲，也是為了做過流的保護作用。

FCC，CE認證的處理方法基本上都是適用于音響產(chǎn)品的。此外就音響產(chǎn)品還有一種特殊的處理方法，就是在連接線上增加磁環(huán)。

4、結(jié)語

綜上所述，在中職電子電路設(shè)計的課程教學(xué)中進行實用性項目教學(xué)的創(chuàng)新和改進是非常有必要的，也是未來社會發(fā)展對中職學(xué)校人才培養(yǎng)提出的新的要求。作為電子專業(yè)的學(xué)生，不但要能夠充分掌握電子電路設(shè)計的理論知識和軟件設(shè)計方法，還要能夠與實際生產(chǎn)相結(jié)合，掌握生產(chǎn)中需要注意的設(shè)計要點。本文中提出在電子電路設(shè)計的項目教學(xué)中加設(shè)音響電路設(shè)計正是基于這種理論而提出的，希望能夠為廣大同行提供一些借鑒和參考，從而促進中職電子專業(yè)教學(xué)模式的改革和教學(xué)水平的提高。

參考文獻

[1] 趙永杰，郭英. 項目教學(xué)在電子線路CAD教學(xué)中的探索與實踐[J]. 吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報. 2010（05）

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關(guān)鍵詞：輸電；35KV；技術(shù)創(chuàng)新；有效策略；線路設(shè)計；法規(guī)

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A

一、輸電線路設(shè)計

目前的35KV輸電線路設(shè)計主要包括兩個步驟：初級設(shè)計和施工圖紙設(shè)計。

初步設(shè)計：

初步設(shè)計是對整個設(shè)計進行整體的構(gòu)思，這一步需要綜合考慮相關(guān)的設(shè)計原則以及設(shè)計要求。

（一）選定輸電線路的路線

在確定輸電線路時，應(yīng)該遵循以下幾個原則：盡量保證所選的路線在滿足所有條件時是總路程最短的一條；地質(zhì)災(zāi)害嚴重的地方要避開；林區(qū)、農(nóng)田區(qū)、開發(fā)區(qū)、旅游景點也要避開；繞開墳地以及廟堂等地方；不能穿過通訊線路、河流、水庫等；避開重污染和高危險區(qū)域（如化工場、儲油庫等）；避開城鎮(zhèn)與村莊中建筑群集中的地方；盡量選擇沿著公路的走向設(shè)立輸變電設(shè)施。

（二）嚴格遵守下列原則

設(shè)計之前應(yīng)該進行實地測量，測量結(jié)果對設(shè)計有著很大的影響，因此需要勘測人員認真負責的完成這項工作。勘測之后定位樁的位置需按照以下原則選定：與建筑物的距離要大于10m；與公路的距離要大于15m；與通訊設(shè)施的距離大于20m；流沙、爛泥地等地方需要避開；不可在陡坡或滑坡上設(shè)定位樁；龍脈、墳地和廟堂這些民間百姓迷信的地方也要避開；經(jīng)濟林、果樹園、風景區(qū)等高經(jīng)濟價值的地方要避開；定位樁若是必須穿過高電壓等級的地方，則需要選在對地距離較高處（通常都必須在12m以上）。

（三）確定導(dǎo)線以及避雷線的安裝

在系統(tǒng)提供的負荷壓力下，參考資料所選擇的導(dǎo)線截面做決定。在選定導(dǎo)線時，其截面積應(yīng)該盡量偏大而不可偏小，而避雷線則應(yīng)該根據(jù)標準選定。

（四）天氣的選擇

在35kV輸電線路的設(shè)計中，可以根據(jù)最高溫度計算導(dǎo)線的最大垂度，使導(dǎo)線不接觸到地面以及建筑物；根據(jù)最低溫度確定導(dǎo)線的最大應(yīng)力；根據(jù)最大風速確定出導(dǎo)線、電線桿以及拉線等部件的外負荷，并驗算導(dǎo)線與最近建筑物的水平安全距離是多少；根據(jù)雷電出現(xiàn)的次數(shù)為防雷保護措施提供參考。這些氣象條件為我們提供的信息可以有效防止安全事故的發(fā)生，同時也可以降低事故造成的傷害。

（五）防雷設(shè)計

避雷線根數(shù)的確定是通過送電線路的電壓等級以及現(xiàn)有輸電線路的運行經(jīng)驗，接地的避雷線是輸電線路最有效地避雷方法。35kV的輸電線路并不在全線都架設(shè)避雷線，而只在送電廠以及變電所這兩處架設(shè)1～2m的避雷線。由于35kV的輸變電線路可以在單相接地時短時間的運行，因此沒有設(shè)立避雷線的部分可盡量采用三角形的排列方式。這樣最上面的一相導(dǎo)線便可作為避雷線使用。避雷線的進線段需采用導(dǎo)線水平排列的桿塔，這樣可以降低雷電擊中桿頂?shù)碾娢?，從而避免避雷線的分流，有效降低因雷擊造成的掉閘率。

（六）塔桿的選擇

農(nóng)村地區(qū)以往多使用徑硂桿來架設(shè)輸電設(shè)備，比如拉線等。這種桿給施工過程帶來不便，同時使用起來有著比較大的風險，35KV輸變電線路設(shè)計采用標準的自立塔。這種自立塔使用了熱鍍鋅技術(shù)，能有效加強其風防腐能力。

城鎮(zhèn)區(qū)域則由于受規(guī)劃的限制，可以采用鋼管桿。鋼管桿多使用鋼管樁作為地基，它對周圍的建筑物以及交通狀況的影響比較小。

（七）施工圖紙設(shè)計

根據(jù)初選的路線、塔桿設(shè)立等繪制一份整體的施工圖紙以及一些局部細節(jié)的圖紙，其中應(yīng)該包括：詳細的路線圖、打樁的位置圖、鐵塔的斷截面圖等。并且，施工圖紙的設(shè)計這個步驟還應(yīng)該包括完整的材料使用明細表以及施工預(yù)算方案。

二、創(chuàng)新施工技術(shù)的有效策略

（一）指定規(guī)格

架設(shè)進出線是一項很復(fù)雜的工作，容易出現(xiàn)問題，因此35kV的輸變電設(shè)計應(yīng)該明確指定其進出線的規(guī)格，以便與架空線路終端的引線匹配，這樣進出線的架設(shè)才會更簡便，減少出現(xiàn)問題的可能。同時還應(yīng)該盡量讓35kV架空線的防雷范圍與所在地已有的防雷銜接好，以免出現(xiàn)防雷漏洞。

（二）親自監(jiān)工

對于勘測人員選定的設(shè)桿位置，施工的總負責人應(yīng)該在施工進行時親自去到現(xiàn)場，參與到現(xiàn)場狀況的指揮中去，合理的安排并協(xié)調(diào)現(xiàn)場的施工狀況并對施工中遇到的問題進行指導(dǎo)。比如審核塔桿位置點的合適與否，對于不合適的設(shè)桿點，需要在允許的范圍及時的確定新的替代點。

（三）留意小細節(jié)

35kV輸變電線路設(shè)計十分精密，因此在細節(jié)方面應(yīng)該格外注意，比如像電桿應(yīng)該埋多深及其底盤規(guī)格等這樣的問題。并且，使用“T”接的輸電線路就應(yīng)該使用該接法最合適的桿型，并明確指出其連接方法。還有，某些地方的土壤性質(zhì)特殊，這點也需要格外注意。土質(zhì)偏酸、偏堿或是具有腐蝕性時，塔桿埋入后會因為這些原因受到化學(xué)侵害，塔桿的穩(wěn)固性會因此受到影響。因此可以對每個地方的土壤進行檢測，這樣在埋入電桿時可針對不同地方的不同特性適當?shù)倪M行防酸、防堿、防腐處理，延長電桿的使用時間。

（四）嚴格恪守國建的施工法規(guī)

在施工時，應(yīng)該一切按照規(guī)章制度辦事。國家規(guī)定必須勘察、以后再動工，就必須嚴格按照這個程序來，絕對不可一邊勘察、一邊設(shè)計、一邊卻已經(jīng)開始施工的情況發(fā)生。

結(jié)語

35kV輸電西路設(shè)計以及施工技術(shù)的創(chuàng)新，不僅需要我們在電力方面的高端技術(shù)與豐富的經(jīng)驗，還需要我們對地方實際情況的了解、對工作認真負責的態(tài)度以及對國家相關(guān)規(guī)定的充分了解。只有根據(jù)國家對初步預(yù)算的限制進行施工預(yù)算才能得到國家審批并具體實施，也只有在熟悉地方狀況的情況下，才能與實際結(jié)合，因地制宜的設(shè)計出最合適的輸變電線路設(shè)計方案。輸變電設(shè)施關(guān)系重大，只有敢于鉆研與創(chuàng)新，不斷地探索，才能讓我國的輸變電線路建立得更先進與穩(wěn)固，才能讓我國的輸變電線路施工技術(shù)得到不斷的改進。

參考文獻：

篇4

[關(guān)鍵詞]實驗教學(xué)；創(chuàng)新能力；實踐能力；研究生教育

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）01-0168-02

研究生教育屬于國民教育序列中的高等教育，對國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)以及提高國家科技競爭力具有決定性意義。研究生教育不僅要求學(xué)生在本門學(xué)科內(nèi)掌握堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識，而且要求具備從事科學(xué)研究和教學(xué)工作或獨立承擔專門技術(shù)工作的能力和創(chuàng)新能力。因此，與本科及其之前的教育不同，研究生教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、工程實踐能力以及創(chuàng)新能力。為更好地實現(xiàn)培養(yǎng)目標，提高培養(yǎng)質(zhì)量，當前國內(nèi)外很多工科類大專院校在研究生階段的課程系統(tǒng)中開設(shè)有實驗課程。大量的事實證明，研究生實驗?zāi)芰Φ母叩?，決定其科技創(chuàng)新水平的高低。而創(chuàng)新是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的標志和靈魂，離開了創(chuàng)新，就談不上高質(zhì)量高素質(zhì)的研究生教育。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“測控電路與裝置”是我院儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生選修課，主要介紹測控系統(tǒng)常用硬件電路與裝置的原理及實現(xiàn)技術(shù)，其完整的教學(xué)體系包括信號運算與處理電路、信號轉(zhuǎn)換與模擬電路、信號激勵與檢測電路、測控系統(tǒng)設(shè)計以及新型集成電路的應(yīng)用等，內(nèi)容涵蓋了基本的原理電路和大規(guī)模集成芯片的應(yīng)用。

為了培養(yǎng)研究生的實驗?zāi)芰Γ覀冝饤壛藗鹘y(tǒng)的以教員講授為主、學(xué)生被動接受知識為輔的教學(xué)模式，對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化，體現(xiàn)由“學(xué)科系統(tǒng)式”向“應(yīng)用系統(tǒng)式”的轉(zhuǎn)變、由“微觀局布式”向“宏觀整體式”的轉(zhuǎn)變、由“面面俱到式”向“精選式”的轉(zhuǎn)變，將教學(xué)內(nèi)容用若干個基礎(chǔ)驗證實驗、綜合設(shè)計實驗和創(chuàng)新型實驗貫穿起來。我們利用基礎(chǔ)驗證實驗培養(yǎng)學(xué)生掌握堅實的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，利用綜合設(shè)計實驗培養(yǎng)學(xué)生的知識綜合應(yīng)用能力，利用創(chuàng)新型實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和解決實際問題的能力。

實驗內(nèi)容的劃分可用圖1表示?；A(chǔ)驗證實驗包括：運算放大器的特性與參數(shù)、運算電路的特性與參數(shù)調(diào)整、信號變換電路的特性與調(diào)整等；綜合設(shè)計實驗包括：基本信號處理電路設(shè)計與調(diào)整、函數(shù)發(fā)生器電路設(shè)計與調(diào)整、直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計與調(diào)整、濾波電路的設(shè)計與調(diào)整等；創(chuàng)新性實驗包括：信號產(chǎn)生電路設(shè)計與應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計與應(yīng)用、線性系統(tǒng)性能分析、CPLD和FPGA芯片的應(yīng)用等實驗。實際教學(xué)過程中，這些實驗的具體內(nèi)容、要求，以及使用的器件或芯片等會根據(jù)研究生的知識掌握程度和技術(shù)的發(fā)展進行更新或調(diào)整，并鼓勵研究生自主設(shè)計，自己動手，自由探索，開設(shè)創(chuàng)新性實驗。

二、創(chuàng)新教學(xué)實施方法

教學(xué)過程由基礎(chǔ)講授、實驗、撰寫報告、匯報交流或檢查評估等環(huán)節(jié)組成。教員在基礎(chǔ)內(nèi)容講授的基礎(chǔ)上，布置實驗內(nèi)容、要求及注意事項。研究生根據(jù)實驗內(nèi)容和要求進行仿真實驗或?qū)嶋H實驗，仿真實驗利用Multisim軟件在計算機上進行，實際實驗內(nèi)容利用具體的元器件和電路實驗。實驗由研究生一人一組進行，實驗完成后要寫出實驗報告并制作PPT課件，在課堂進行交流。對于綜合性和創(chuàng)新性實驗，還要由教員和全體學(xué)員共同評估項目的完成情況，作為課程考核平時成績的評定依據(jù)。2015年研究生“測控電路與裝置”課程教學(xué)實施計劃，我們安排了運算放大器的特性與參數(shù)、運算電路的特性與參數(shù)調(diào)整、信號變換電路的特性與調(diào)整3個基礎(chǔ)驗證性實驗，綜合實驗安排了RC有源濾波器設(shè)計與調(diào)整、信號處理電路調(diào)試與仿真，最后以信號產(chǎn)生電路的設(shè)計、仿真與調(diào)試為創(chuàng)新性實驗，鼓勵研究生自主設(shè)計與創(chuàng)新。

創(chuàng)新過程可能發(fā)生在設(shè)計過程，也可能發(fā)生在仿真和調(diào)試過程中。例如，在DDS仿真電路中，U1似乎是多余的，因為它沒有任何連接，而且從原理上講DDS電路也是不需要MCU的，那么U1在電路中的作用是什么呢？在進行DDS仿真實驗時，我們發(fā)現(xiàn)MultiSim不支持ROM的設(shè)置，即利用MultiSim無法直接設(shè)置正弦數(shù)據(jù)存儲器的值，但是研究發(fā)現(xiàn)，在進行MCU仿真時，MultiSim允許將程序編譯下載到MCU的外部程序存儲器，于是我們可以將整個DDS電路看作MCU的電路，并利用MCU的程序編譯過程實現(xiàn)對U2的加載，進而實現(xiàn)DDS電路的仿真。

三、完善實驗環(huán)境

培養(yǎng)研究生的實驗?zāi)芰虇T的素質(zhì)和教學(xué)的實驗條件提出了更高的要求。教員不僅要熟練掌握教學(xué)內(nèi)容，還要具有豐富的相關(guān)學(xué)科知識，能正確解答研究生在實驗過程中提出的問題。同時，實驗條件也應(yīng)滿足教學(xué)要求，包括虛擬仿真實驗所需的計算機和電路仿真軟件，以及實際實驗中用到的實驗平臺、儀器儀表、元件器件等。

虛擬仿真實驗利用計算機和電路仿真軟件MultiSim進行。針對實際電路實驗，我們建立了相應(yīng)的實驗平臺。該實驗平臺除了可完成熱電偶、光敏電阻、霍爾器件等基本元器件測試以及基本的模擬、數(shù)字電路實驗外，還可對實驗內(nèi)容三個層次完成運算放大器特性與參數(shù)調(diào)整、差動放大器性能分析、波形轉(zhuǎn)換電路實驗、信號產(chǎn)生電路實驗、濾波電路實驗、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與分析、線性系統(tǒng)的頻域響應(yīng)分析、典型環(huán)節(jié)時域響應(yīng)分析、電工電子創(chuàng)新設(shè)計、機電一體化綜合創(chuàng)新設(shè)計以及智能飛行器創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計等實驗項目。

四、構(gòu)建綜合考核評價體系

實驗教學(xué)考核評價體系的構(gòu)建應(yīng)該將鼓勵創(chuàng)新放在首位?！皽y控電路與裝置”課程考核成績主要由實驗設(shè)計與操作的成績、平時成績、創(chuàng)新設(shè)計成績?nèi)糠謽?gòu)成。其中，實驗設(shè)計與操作成績包括實驗方案設(shè)計報告、實驗操作情況、實驗報告等三部分成績，主要考核研究生的工程實踐能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力；平時成績主要包括課堂專題討論情況、答疑討論情況、定期匯報報告情況等幾部分，主要考核學(xué)員的理論知識綜合應(yīng)用能力和總結(jié)表達能力；設(shè)立創(chuàng)新設(shè)計成績，支持和鼓勵有創(chuàng)新意識的研究生積極進行創(chuàng)新實驗活動。通過這種綜合性的考核方法能夠盡可能地考核學(xué)員的各種能力，督促研究生學(xué)員有意識地加強創(chuàng)新實踐能力的鍛煉。

五、教學(xué)效果分析

采用實驗教學(xué)為“測控電路與裝置”課程教學(xué)帶來了生機和活力，提高了課程的教學(xué)效果和研究生的實驗?zāi)芰?。主要體現(xiàn)在：

1.實驗教學(xué)實現(xiàn)了以研究生為主體的良好教學(xué)環(huán)境，使研究生在主動完成實驗內(nèi)容的過程中積極探索，主體意識明顯增強，學(xué)習積極性大大提高；

2.轉(zhuǎn)變了研究生的學(xué)習觀念，激發(fā)了研究生的學(xué)習主動性，提高了動手實踐能力、協(xié)調(diào)能力及解決問題和應(yīng)變的能力，自我探究能力也在不斷提高；

3.在完成實驗的過程中，有很多問題需要討論和相互協(xié)作，研究生之間、教員與研究生之間溝通加強，增強了團隊的合作意識；

4.通過實驗結(jié)果的總結(jié)和討論，提高了研究生的語言和文字表達能力，最大限度地開發(fā)了研究生的獨立思考能力，提升了研究生對于科研創(chuàng)新的信心。

從幾年的教學(xué)效果和研究生的反饋信息來看，研究生樂意接受這種以實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)為主的教學(xué)形式，課程取得了很好的實效，同時，也為理工科課程的研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)提供了一些有益的借鑒經(jīng)驗：

首先，要加強課程體系建設(shè)，從課程體系上深化研究生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

其次，在基礎(chǔ)實驗的框架下，針對不同專業(yè)背景或不同知識掌握程度的研究生，制訂深度不同、程度合理的實驗內(nèi)容，因材施教，讓能者在專業(yè)上得到長足發(fā)展。

另外，隨著高校實驗教學(xué)改革的深入開展，創(chuàng)新和改革實驗教學(xué)方式和考試方式更有待深入細致的探索和實踐，尤其需要采用多元化方式激勵研究生投入更多的創(chuàng)新思維到實驗設(shè)計中去，并且不斷在實踐教學(xué)中檢驗和發(fā)展改革效果與運行機制。

[ 參 考 文 獻 ]

篇5

關(guān)鍵詞：項目教學(xué)；開放式；模塊化；創(chuàng)新套件；MSP430

中圖分類號：TP368.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0022-03

引言

單片機實驗箱是學(xué)生學(xué)習和掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的主要平臺，創(chuàng)新實踐是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的必不可少的環(huán)節(jié)，因此，如何有效設(shè)計實驗箱培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力是國內(nèi)各院校關(guān)注的重點。目前市面上的實驗箱多以51系列、PIC系列等單片機為主，集成度高，只能為學(xué)生提供驗證性、訓(xùn)練性的實驗項目，無法結(jié)合工程應(yīng)用問題進行創(chuàng)新設(shè)計。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，低功耗的單片機應(yīng)用越來越廣泛。TI公司推出的MSP430單片機以其超低功耗并兼顧高性能的特性在工業(yè)、消費類電子產(chǎn)品、便攜式儀器等領(lǐng)域越來越受到歡迎。本文以MSP430單片機為核心，基于項目學(xué)習理念開發(fā)了一套模塊化、開放式、面向工程應(yīng)用的創(chuàng)新實踐套件。

1 設(shè)計思想

模塊化、開放式、有助于項目學(xué)習是該套件的最大特點。具體表現(xiàn)為如下形式：

（1）模塊化特色是按照基礎(chǔ)和應(yīng)用需求，分類設(shè)計電路；彼此之間既有聯(lián)系又互不限制。

（2）開放性特色要求各模塊既能單獨使用，又能組合實

現(xiàn)，且可利用套件提供的資源，按照項目要求自行設(shè)計模塊。

（3）有助于項目學(xué)習則要求開發(fā)的模塊具有實際的工程

應(yīng)用意義，幫助學(xué)生從單片機的實驗理解層面上升至工程應(yīng)用層面，提高運用單片機解決實際工程問題的能力。

2 硬件研制

基于上述設(shè)計思想，設(shè)計了套件的硬件電路，主要由核心板、母板、實驗?zāi)K等部分組成。

2.1 核心板

核心板是該實驗套件的主控制電路，主要包括了MSP430F6459單片機的最小系統(tǒng)、LED、按鍵以及電源電路。

單片機最小系統(tǒng)包括了復(fù)位電路、JTAG接口和兩個外部晶振源，分別為32768Hz與4MHz；為提高程序執(zhí)行效率，兩個LED燈和兩個按鍵均與單片機帶中斷功能的引腳相連；核心板上還單獨提供了+5V轉(zhuǎn)+3.3V的電源電路，可以實現(xiàn)核心板單獨供電并外擴應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計中。

2.2 母板

母板設(shè)計了三類接插口，分別是單片機引腳接口、電源接口、固定模塊接口，其中，單片機接口將按照其功能進行分類，對一些在接插時有順序要求的接口作防反插設(shè)計，比如SPI、I2C。單片機接口的引出不僅滿足了現(xiàn)有實驗的需求，更能為外擴新模塊提供豐富的硬件資源，充分調(diào)動學(xué)生自行設(shè)計電路的熱情。

2.3 實驗?zāi)K

實驗?zāi)K包括了電源管理模塊、電容和溫度檢測模塊、電機調(diào)速與測速模塊、稱重模塊、無線通信模塊、音頻模塊和人機接口模塊。電路設(shè)計充分考慮了工程應(yīng)用中的兩大要素――抗干擾能力和應(yīng)用條件。實驗?zāi)K通過直插式插針可在母板上進行自由插拔組合，不同模塊的組合既能完成單片機的基本功能模塊實驗，也能完成各類綜合性實驗。這種工程化和模塊化的設(shè)計方式大大提升了實驗裝置的開放性，提高了學(xué)生實踐創(chuàng)新的能力[1]。

套件核心板與實驗?zāi)K板硬件框圖如圖1所示：

3 軟件研制

系統(tǒng)軟件采用模塊化的設(shè)計思想，各模塊均由主監(jiān)控程序統(tǒng)一調(diào)度，使得程序更加清晰易懂。設(shè)計的模塊包括了初始化模塊、中斷模塊、電容檢測模塊、溫度檢測模塊、電流檢測模塊、電機調(diào)速與測速模塊、頻率檢測模塊、重量檢測模塊、觸摸按鍵模塊、液晶顯示模塊和音頻驅(qū)動模塊。軟件框圖如圖2所示。

4 實驗設(shè)計

基于上述硬件和軟件設(shè)計，該套件設(shè)計了三類實驗，主要內(nèi)容如下：

（1）基本模塊實驗：I/O口實驗、系統(tǒng)時鐘實驗、串行通信模塊實驗、模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗等。

（2）綜合實驗：溫度檢測實驗、頻率檢測實驗、電流檢測實驗、直流電機調(diào)速實驗等。

（3）傳感器應(yīng)用實驗：電容檢測實驗、稱重實驗、直流電機測速實驗等。

現(xiàn)以稱重實驗、電容檢測實驗以及頻率測量實驗為例作詳細介紹。

4.1 稱重實驗

稱重傳感器選擇應(yīng)變片式傳感器，其具有分辨力高、誤差小、尺寸小、成本低等特點，在工程中得到廣泛應(yīng)用[2]。由于該電壓信號微弱，理論上重量改變1g電壓僅變化11uV，且受共模干擾嚴重，在實際工程中無法直接應(yīng)用，因此，采用兩級調(diào)理電路進行處理，第一級調(diào)理電路選擇TI公司的儀表運放INA333，一方面通過改變電阻R74來設(shè)置放大倍數(shù)，本文設(shè)置為200倍放大，另一方面儀表運放與普通運放相比具有更強的抗共模干擾能力[3]。第二級調(diào)理電路加入有源濾波器去除高頻噪聲，最后與母板上的AD輸入端口相連進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。稱重模塊的硬件原理圖如圖3所示。

通過稱重實驗掌握模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）的應(yīng)用。稱重實驗的軟件模塊包括系統(tǒng)和片上AD初始化、采樣信號讀取、平均濾波、計算重量和液晶顯示五部分。

4.2 電容檢測實驗

將核心板、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、液晶模塊組合，即可完成電容測量實驗。其中，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的核心為AD7745，該芯片可直接將電容傳感器感應(yīng)輸出的電荷信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與母板上的I2C接口連接實現(xiàn)串口通信。為滿足工程應(yīng)用的需要，該模塊進行了以下三點設(shè)計：第一，由于AD7745的猶測量范圍有限，后級加入電容擴展電路，將測量的動態(tài)范圍擴展至±20pF，實現(xiàn)寬信號范圍的輸入要求[4]；第二，AD7745實質(zhì)上是一款24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此，該電路屬于模數(shù)信號混合電路，對該模塊區(qū)分模擬地與數(shù)字地，最后通過磁珠實現(xiàn)單點接地。此外，采用屏蔽電纜和SMA插座實現(xiàn)電容傳感器與測量電路的連接，防止電容信號在傳輸過程中受到嚴重的干擾[5]。第三，為了降低功耗，整個模塊采用+3.3V電壓供電。電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊能對電容實現(xiàn)精確測量，且模塊輸入輸出端均引出接口，可直接將其外擴應(yīng)用于工程設(shè)計中。電容檢測電路如圖4所示。

電容檢測實驗的軟件模塊包括系統(tǒng)和外設(shè)初始化、數(shù)據(jù)讀取、電容計算、液晶顯示四部分。

4.3 頻率檢測實驗

頻率檢測模塊可以實現(xiàn)對輸入的正弦波頻率進行測量[6]，傳統(tǒng)實驗通常需要外加信號發(fā)生器實現(xiàn)，信號發(fā)生器體積大，不易攜帶，不利于滿足學(xué)生隨時學(xué)習的需要。因此，創(chuàng)新套件引入易派的EPI-m102型虛擬儀器，簡化了硬件設(shè)備。由上位機控制的虛擬儀器產(chǎn)生正弦波。如圖5所示。

輸入的正弦信號經(jīng)過直流偏置電路后，通過一款施密特觸發(fā)器進行整形，輸出的方波被單片機的定時器模塊捕獲測得頻率。頻率檢測模塊的硬件電路如圖6所示。

頻率檢測實驗的軟件模塊包括系統(tǒng)和定時器初始化、數(shù)據(jù)讀取、轉(zhuǎn)速計算、計算平均值四部分。

5 結(jié)束語

本文以MSP430單片機為控制核心，以綜合、實踐、創(chuàng)新為設(shè)計出發(fā)點，面向項目學(xué)習，研制了基于430單片機的實驗套件。該實驗套件上的模塊能夠?qū)崿F(xiàn)自由地插拔組合，不同的組合可以實現(xiàn)不同的實驗功能，且取得了良好的實驗效果。套件為外部電路預(yù)留了大量功能引腳，學(xué)生可以設(shè)計新的模塊來豐富實驗電路，大大增強了對外擴展性，同時又提高了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力和單片機應(yīng)用能力。設(shè)計的實驗?zāi)K充分考慮工程應(yīng)用的需要。加入擬儀器具備波形產(chǎn)生、顯示、采集等功能，簡化了實驗硬件需求?？傮w而言，該創(chuàng)新套件具有模塊化、開放式、集成度高、易攜帶、適合項目學(xué)習的特點，非常適用于學(xué)生學(xué)習單片機以及創(chuàng)新設(shè)計。

參考文獻：

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篇6

關(guān)鍵詞 臭氧 高壓放電 低功耗振蕩

引 言

臭氧技術(shù)已在飲用水殺菌消毒、食品、空氣凈化、化工生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用， 因此臭氧生成裝置的改進設(shè)計研究具有實用價值。國內(nèi)外的臭氧生成裝置多數(shù)采用板式、管式或單片機等較大電路模塊，體積較大、成本高；多數(shù)生成的產(chǎn)物為臭氧氣體，使用時需要把氣體通入水中，再生成臭氧水以實現(xiàn)消毒。

本文針對高壓放電（電暈放電）氧化空氣生成臭氧的裝置，通過創(chuàng)新設(shè)計雙電路供電，配合低功耗振蕩電路、低匝數(shù)變壓器以及倍壓整流電路，輔以控制電路、風扇排風系統(tǒng)和放電系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)臭氧生成裝置模塊龐雜的缺點，使臭氧生成裝置的體積大為減小，并增加臭氧氣體消毒、臭氧水消毒、臭氧水霧消毒應(yīng)用控制模塊，以達到臭氧生成模塊微型化、電路靈活化和低功耗的效果。

1 主要設(shè)計思路

臭氧生成模塊的核心在于臭氧生成電路，常見生成方法為高電壓擊穿空氣中的氧氣形成臭氧，其高壓的產(chǎn)生有2種設(shè)計方式。

1.1 交流供電

采用220V交流市電，通過控制可控硅的導(dǎo)通與否形成振蕩電流源，然后輸入變壓器產(chǎn)生高電壓。這種輸入220V交流電直接進行振蕩的供電方式其優(yōu)點在于：因輸入端電壓較高，變壓器匝數(shù)較少，可以大大縮小變壓器體積。但220V市電直接供電，其輸入端只能是市電接口，而控制電路工作電壓一般為5～24V，因而明顯缺點是缺乏電路靈活性，單一的供電端又使得電路可控性差。

1.2 直流供電

采用5～24V直流電壓供電，然后利用不同振蕩方式，再由變壓器產(chǎn)生高壓。低壓振蕩產(chǎn)生方式包括：RC文氏橋振蕩、RC分立元件多諧振蕩、RC非門振蕩、LC變壓器反饋振蕩、LC電感三點式振蕩、LC電容三點式振蕩、石英晶體振蕩以及集成元器件振蕩等。優(yōu)點在于：選擇余地大，可以按照要求制造出各種方便控制的電路，或者滿足各種輸入輸出特性要求，滿足多樣化的需求。缺點在于：（1）供電前端輸入電流小，需要更多匝數(shù)的變壓器，導(dǎo)致電路體積增大；（2）為實現(xiàn)高效的可控性能，需要通過集成元件來處理，因此對電路的復(fù)雜程度要求高，并且電路功耗大。

若實現(xiàn)減小體積、降低功耗以及提高電路選擇靈活性等要求，可采用以下方法：（1）采用12V直流電路供電和220V市電（交流電）雙電路可選擇模式，最大程度地提高電路靈活性；（2）采用低功耗振蕩電路（LC變壓器反饋振蕩），它對電源的要求低，功耗小，雖然它的輸出達不到集成元件的高性能和高可控，但已經(jīng)滿足臭氧發(fā)生器系統(tǒng)需求；（3）采用低匝數(shù)變壓器感應(yīng)出比較高的電壓，再利用倍壓整流獲得大電壓，倍壓整流配合低匝數(shù)變壓器，可以極大程度地降低電路體積和功耗。

2 電路具體設(shè)計

本設(shè)計基于模擬電子技術(shù)的硬件組成框圖（見圖1），它通過電源輸入、振蕩電路、升壓電路、放電系統(tǒng)4個部分，以實現(xiàn)高電壓對空氣中的氧氣進行擊穿放電。各電路模塊的具體設(shè)計如下。

2.1 電源電路

220V交流電源電路（見圖2）。

12V直流電源輸入以及工作指示電路（見圖3）。12V電源由接口P2輸出，其中2腳作為地，1腳作為+12V，C1作為儲能或者濾波電容，其作用是濾除電源的高頻噪聲使電源更加穩(wěn)定。另外，此電容還兼有儲能作用，其值大小依據(jù)后級電路的電流要求決定。電阻R1作為分流電阻控制支路電流在0.01A，使指示燈作用的發(fā)光二極管D1能夠正常發(fā)光。

2.2 振蕩變壓及放電保護電路設(shè)計

如圖4所示，C6主要起濾波和儲能作用。PNP晶體管Q2、電容C7、C8的電阻R8以及變壓器T1的初級以及次級構(gòu)成振蕩電路，同時兼有升壓作用。振蕩的電壓電流在升壓變壓器T1的次級感應(yīng)出比較高的電壓。升壓倍數(shù)為50倍，即將12V的電壓大約升為600V。

從變壓器輸出600V交流電壓，經(jīng)過D8～D19和C9～C20的12倍電壓整流，產(chǎn)生7200V直流電壓（見圖5）。其機理主要是通過二極管調(diào)節(jié)，將電容C的儲能在一定時間內(nèi)同步釋放，以達到高電壓倍壓目的，實現(xiàn)小電流的小功率整流。

倍壓整流輸出的高電壓，經(jīng)過R9～R12的串聯(lián)限流后，輸入放電裝置，放電產(chǎn)生臭氧。該部分電阻起保護作用，倘若放電時人體不小心接觸到放電針，在R9等大電阻的限流作用下，使流過人體的電流基本為零。根據(jù)分壓原理，由于人體電阻遠遠小于該部分電阻，所以人體分得的電壓極小，不足以造成損傷。

2.3 總電路設(shè)計

整個電路包括電源電路、振蕩及變壓電路、倍壓和穩(wěn)壓整流電路及放電保護電路，以及定時工作電路，風扇驅(qū)動及接口電路，復(fù)位開關(guān)和電子開關(guān)電路等，還有外加放電系統(tǒng)和應(yīng)用控制模塊（見圖6）。

本設(shè)計采用的PCB板面積為6.26cm×4.15cm，其4個角的4個焊盤用于支撐并固定抽氣風扇，放電裝置位于板的正中部，變壓器位于板的右方中部黃色（見圖7）方框內(nèi)，時間調(diào)節(jié)滑變位另外，采用尖端放電，將PCB板中間掏空，3根放電極（直徑0.6mm、長7mm的裸銅絲頂部磨尖）焊在連接倍壓輸出2個端口的銅箔條上（間距7mm左右），公共電極為一根直徑1mm左右的裸銅絲，彎成門狀并與橫梁垂直的兩端焊接在下面的銅箔條上。每一個放電電極尖端與公共電極相距2mm。通過這一設(shè)計進一步減少裝置體積。

圖8是3代臭氧生成模塊印刷電路板比較圖，自制第3代臭氧生成模塊的印刷電路板（圖中第3行）近似呈正方形，且電路布局非常緊湊，幾乎無閑置空間。放電裝置與風扇配合分裝，使臭氧的產(chǎn)生與主電路模塊分離，操作更便捷。

增加與臭氧氣體、臭氧水、臭氧水霧對應(yīng)的應(yīng)用控制模塊，3個模塊可分別獨立使用，進行臭氧氣體消毒，臭氧水消毒和臭氧水霧消毒，也可以同時復(fù)合在一個系統(tǒng)中，形成臭氧復(fù)合消毒。其中臭氧水消毒模塊主要應(yīng)用于產(chǎn)生可以用于消毒使用的臭氧水或者可以直接飲用的臭氧水；臭氧水霧消毒模塊主要應(yīng)用于果蔬農(nóng)藥殘留消毒。

實現(xiàn)產(chǎn)物多樣化，能夠同時生成臭氧水、臭氧水霧、臭氧氣體，與傳統(tǒng)臭氧生成系統(tǒng)單一的氣體相比，擴展該裝置使用范圍。

3 應(yīng)用結(jié)果測試

3.1 整個系統(tǒng)測試調(diào)試

新設(shè)計的臭氧生成模塊安裝前待檢測的主要模塊包括電壓輸入、振蕩電路、升壓電路以及放電系統(tǒng)。具體測試內(nèi)容有硬件功能和放電功能測試。

硬件調(diào)試。首先不上電檢查，查看印制線是否有斷線、毛刺；焊盤有否脫落；過孔是否有未金屬化現(xiàn)象等。用萬用表檢查連線或接點通斷情況，電源線與地線是否短路。同時對所用到的元器件型號進行核對。然后上電，確定電路板各個芯片是否正常工作，各點電壓是否符合設(shè)計要求。檢查電路中電源端電壓是否符合要求，固定電平的引腳端電平是否正確。在加電過程中還要時刻觀察芯片或器件是否含有過熱、冒煙等異?，F(xiàn)象。如有異常應(yīng)馬上斷電重新進行不上電檢查。

放電功能測試在上述硬件測試完成的基礎(chǔ)上進行。測試時，將檢測器電路板上電源輸入設(shè)定為12V。這時可以看到風扇轉(zhuǎn)動，同時電源指示燈以及風扇指示燈亮。

3.2 臭氧生成濃度測試

對利用本裝置產(chǎn)生的臭氧進行濃度測試，采用碘化鉀滴定法，對臭氧氣體取樣，再將碘化鉀溶液酸化，即用硫代硫酸鈉標準溶液，以淀粉溶液為指示劑對游離碘進行滴定，根據(jù)硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量計算出臭氧濃度。

具體測量：取定量的20mL碘化鉀溶液，然后用350 mL蒸餾水稀釋。待臭氧生成系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，于氣體出口處取樣，待通入的氣體達到一定量時（本實驗測定選取時間5min，大約通入氣體2000mL）馬上加入硫酸，用硫代硫酸鈉滴定。待生成黃色沉淀物后進行淀粉滴定，直至沉淀消失。采用如下公式計算

臭氧濃度 = 硫代硫酸鈉體積數(shù)×硫代硫酸鈉標準溶液濃度×臭氧氣體取樣氣體。

經(jīng)實測本裝置臭氧濃度達到5.3mg/L，大于3mg/L，符合標準實驗要求。

4 結(jié)論

在減小體積、降低能耗后，新設(shè)計系統(tǒng)所生成的臭氧濃度符合標準要求，并且具有雙電源供電模式可靈活選擇的優(yōu)點，實現(xiàn)輸出高電壓、小功耗的效果，PCB板面積為6.26cm×4.15cm，整個體積不大；采用尖端放電，將PCB板中間掏空放置電極，這樣的設(shè)計使裝置體積減小。臭氧生成模塊布局緊湊，臭氧的產(chǎn)生與主電路模塊分離，操作更便捷。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；教學(xué)改革；創(chuàng)新設(shè)計

作者簡介：郭華（1977-），女，山西忻州人，西安交通大學(xué)城市學(xué)院電氣與信息工程系，講師；申忠如（1946-），男，陜西米脂人，西安交通大學(xué)城市學(xué)院電氣與信息工程系，教授。（陜西 西安 710018）

基金項目：本文系2011年西安交通大學(xué)城市學(xué)院第四批教改基金項目（項目編號：110022）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0147-02

模擬電子技術(shù)是電子類專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它課程內(nèi)容多，理論性和實踐性都較強，學(xué)習存在一定難度。這就要求教師在講授知識的過程中結(jié)合實踐教學(xué)方法，深化理論知識、進行科學(xué)訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力。[1-5]

西安交通大學(xué)城市學(xué)院依據(jù)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的基本培養(yǎng)目標構(gòu)建了實踐教學(xué)體系，針對模擬電子技術(shù)課程的實踐教學(xué)可分為如下幾個層次：基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計、綜合實訓(xùn)。在這種訓(xùn)練下，從主動學(xué)習、自主測試到自主設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計逐步激發(fā)學(xué)生的求知欲望、創(chuàng)新欲望，取得良好的教學(xué)效果。

一、突出“應(yīng)用型”特色是模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)改革的關(guān)鍵

根據(jù)獨立學(xué)院的培養(yǎng)目標和學(xué)生的特點，在專業(yè)教育上不能過分強調(diào)“寬口徑”，否則會造成學(xué)生“什么都學(xué)過，什么都不懂”；應(yīng)突出獨立學(xué)院“應(yīng)用型”特色，重點在實踐能力的提高。針對模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計和綜合實訓(xùn)三個層次的培養(yǎng)模式，加強對模擬電子技術(shù)課程的掌握，使學(xué)生具備獲取知識的能力，學(xué)習必要的基礎(chǔ)理論知識，能夠解釋現(xiàn)象、分析問題，掌握學(xué)習方法，在需要進一步深造時具備再學(xué)習的能力；具有較強的實踐動手能力、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，從而更好地完成后續(xù)課程。[6]

1.基礎(chǔ)實驗：驗證課本知識

基礎(chǔ)實驗包括與課本章節(jié)相關(guān)的8個驗證性實驗：雙蹤示波器使用、共射極放大電路性能測試等，旨在加強學(xué)生對模擬電子技術(shù)基本知識的掌握，訓(xùn)練學(xué)生分析、設(shè)計與調(diào)試電路的基本方法。

教師結(jié)束課堂教學(xué)之后，根據(jù)理論內(nèi)容給出實驗題目要求，提出預(yù)習問題，要求學(xué)生通過查閱資料寫出預(yù)習報告，熟悉實驗內(nèi)容；然后按照實驗教材給出基本電路及其工作原理，學(xué)生自己搭建電路、測試其性能指標，驗證理論知識的正確性；熟悉儀器設(shè)備的使用，學(xué)會利用儀器設(shè)備發(fā)現(xiàn)并找出電路的故障。

2.課程設(shè)計：培養(yǎng)動手能力

課程設(shè)計是課堂教學(xué)和課程實驗結(jié)束后的綜合應(yīng)用實踐環(huán)節(jié)。本項教學(xué)改革將模電課程設(shè)計分為兩部分，一是為彌補實驗設(shè)備不足而進行的仿真設(shè)計。仿真設(shè)計包括三個環(huán)節(jié)，首先進行常用單元模塊電路仿真；然后結(jié)合課本知識，給定電路參數(shù)和設(shè)計要求，進行仿真電路設(shè)計；最后拓展內(nèi)容，對一些實際應(yīng)用廣泛的應(yīng)用電路仿真進行學(xué)習。三個環(huán)節(jié)對學(xué)生的要求層層遞進，前兩個環(huán)節(jié)為“必做”，第三個環(huán)節(jié)為“選做”。

二是從設(shè)計、制版、焊接直至調(diào)試全過程的綜合設(shè)計制作選題。有兩個題目供學(xué)生選擇：MAX038函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計和音頻功率放大器的設(shè)計與調(diào)試。題目要求盡可能實用有趣。

3.綜合實訓(xùn)：提升綜合素質(zhì)

模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)改革的最后一個環(huán)節(jié)是綜合實訓(xùn)。這其中已經(jīng)不只是模擬電子技術(shù)一門課程，它將與數(shù)字電子技術(shù)、單片機技術(shù)應(yīng)用等課程綜合開發(fā)設(shè)計題目，訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計的能力。在訓(xùn)練方法上通過主動學(xué)習、自主設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計三個步驟激發(fā)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新意識。

（1）主動學(xué)習：根據(jù)實驗系統(tǒng)需要實現(xiàn)的基本功能和達到的指標要求，學(xué)生通過查閱文獻，確定自己的設(shè)計方案；利用軟件仿真電路，并通過調(diào)試確定適合的參數(shù)；寫出預(yù)習報告。

（2）自主設(shè)計：根據(jù)軟件仿真電路搭建實際系統(tǒng)的硬件組件；完成系統(tǒng)程序設(shè)計；進行軟硬件調(diào)試，通過查找錯誤、解決問題，達到鍛煉提高的作用；測試系統(tǒng)的基本參數(shù)和功能。

（3）創(chuàng)新設(shè)計：完成實驗系統(tǒng)的進階指標：如增加功能或提高指標；對系統(tǒng)進行最終測試，給出誤差分析；寫出實驗報告，提交實驗作品。

綜合實訓(xùn)使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握電子系統(tǒng)設(shè)計過程的選題、立項、方案論證、電路設(shè)計、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測試、總結(jié)報告、文檔整理等全過程，培養(yǎng)學(xué)生理論知識的綜合運用能力。

二、進一步完善實踐教學(xué)體系

1.嚴格考核制度

要想使模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)順利地進行下去，必須進行嚴格的考核制度，以保證實踐教學(xué)的良好效果。

（1）基礎(chǔ)實驗。根據(jù)學(xué)生每次做實驗前的預(yù)習報告和實驗中的操作表現(xiàn)、實驗后的結(jié)果分析，給出實驗成績，占模擬電子技術(shù)課程總成績的20%。模擬電子技術(shù)課程總成績 = 70%的期末考試卷面成績 + 20%的實驗成績 + 10%的平時成績。

（2）課程設(shè)計。完成課程設(shè)計中常用單元模塊電路仿真，成績?yōu)椤凹案瘛保煌瓿烧n程設(shè)計中常用單元模塊電路和規(guī)定電路的仿真設(shè)計，成績?yōu)椤爸械取保煌瓿烧n程設(shè)計中全部軟件仿真設(shè)計，成績?yōu)椤傲己谩保煌瓿烧n程設(shè)計中全部軟件仿真設(shè)計和一個綜合設(shè)計制作選題，成績?yōu)椤皟?yōu)秀”。

2.完善實踐教學(xué)體系的配套工作

除上述改革措施外，為進一步完善實踐教學(xué)體系，實驗室硬件設(shè)備和運行經(jīng)費的投入是必要條件；編寫相應(yīng)教材，加強較適合學(xué)生之間的交流也十分重要。已經(jīng)完成或正在進行的工作如下：

（1）吸取經(jīng)典教材的寶貴經(jīng)驗和新的教學(xué)理念，結(jié)合獨立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標以及本院課程設(shè)置和課程大綱的要求，編寫適用于應(yīng)用型本科的教材——《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[7]以及配套的實驗及課程設(shè)計指導(dǎo)書。

（2）開設(shè)電子設(shè)計工程師認證考試（EDP），為學(xué)生就業(yè)增加砝碼；指導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生參加全國大學(xué)生電子競賽、全國大學(xué)生專業(yè)競賽等，促進“因材施教的個性化培養(yǎng)”。

（3）建立了模擬電子技術(shù)課程與實驗的網(wǎng)站，實現(xiàn)了指導(dǎo)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動，拓寬了主動學(xué)習的空間。

三、結(jié)論

經(jīng)過3年的試點，模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)的改革、探索和實施取得良好的效果。課程基礎(chǔ)知識與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行了有效融合，學(xué)生的學(xué)習興趣提高了，動手能力增強了；科學(xué)的實驗思維、實驗方法、實驗步驟得到了訓(xùn)練；分析數(shù)據(jù)、討論誤差、撰寫報告的能力得到提高；符合因材施教培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求。實踐證明：通過良好的訓(xùn)練，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計及論文寫作的完成質(zhì)量明顯提高；我院自2009年第一次參加全國大學(xué)生電子競賽以來，除2011年獲得1個三等獎外，每年都有1項一等獎。教學(xué)改革需要長期、系統(tǒng)地工作，還要繼續(xù)努力，培養(yǎng)更加優(yōu)秀的專業(yè)人才。

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篇8

關(guān)鍵詞：物質(zhì)導(dǎo)電性；創(chuàng)新設(shè)計；應(yīng)用價值

在中學(xué)實驗教學(xué)過程中，現(xiàn)有的物質(zhì)導(dǎo)電性教學(xué)實驗裝置，都是從實驗的安全性考慮，采用的是36V以下電壓。由于實驗電壓太低，電流過弱，實驗的效果很不理想。例如，用現(xiàn)有實驗裝置無法檢測天然水的導(dǎo)電性，甚至無法檢測弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性，如二氧化碳水溶液的導(dǎo)電性。由于該實驗裝置在設(shè)計上無法彌補的缺陷，使得一些原本導(dǎo)電的弱電解質(zhì)無法顯示導(dǎo)電能力成為“非電解質(zhì)”，一些常見的導(dǎo)體(如人體的皮膚，潮濕的木棒)變成了“絕緣體”，給教學(xué)留下了不小的遺憾。針對上述試驗裝置存在的電壓低、電流弱的缺陷，我們設(shè)計出一種用220V電源電壓供電的導(dǎo)電性實驗裝置。該實驗裝置原理科學(xué)，外形美觀，操作簡單，使用方便，可視性強，可用于教師演示實驗和學(xué)生分組實驗，教學(xué)效果顯著?，F(xiàn)將物質(zhì)導(dǎo)電性創(chuàng)新試驗裝置的電路原理、設(shè)計與制作、功能和用途以及使用方法等作一介紹。

一、實驗裝置原理

圖1是我們最初設(shè)計的實驗裝置電路實物圖。利用一副電極棒可以進行物質(zhì)導(dǎo)電性實驗。實驗的原理是：電極插座與電燈串聯(lián)，電極插頭插入電極插座孔，當二電極與被測試物質(zhì)接觸，指示燈亮，則說明電路通路，被測試物質(zhì)導(dǎo)電；指示燈不亮，則說明電路不通，被測試物質(zhì)不導(dǎo)電。圖1

二、實驗裝置的設(shè)計、制作

1.對試驗過程的思考我們用圖1的實驗電路對天然水、食鹽水、稀硫酸、氫氧化鈉、無水酒精、稀氨水、濃氨水等物質(zhì)進行導(dǎo)電性實驗。將待測試的物質(zhì)放在燒杯中逐一進行實驗(如圖2所示)。在實驗的過程中，我們發(fā)現(xiàn)存在如下兩方面的問題。(1)由于實驗采用的是220V的電壓，實驗過程不小心觸碰電極或接觸導(dǎo)電的測試液都會發(fā)生觸電，故試驗中有觸電的危險。(2)由于實驗燒杯是臨時實驗容器，實驗時電極浸入燒杯的液體中，每一項實驗完成后都要清洗電極和燒杯，操作麻煩、費時。2.問題的解決方案針對問題1(實驗中有觸電的危險)，我們有如下的兩種解決方案。(1)方案一在電路中設(shè)置一個漏電斷路器。在零線和火線上設(shè)置一個雙擲開關(guān)(閘刀開關(guān))如圖3所示，我們在電路的方框1的位置設(shè)置漏電斷路器，在方框2的位置設(shè)置雙擲開關(guān)。這樣可避免在實驗過程中因不小心或操作不當而發(fā)生的觸電事故。根據(jù)圖3的實物電路，我們設(shè)計并制作出如圖4所示的物質(zhì)導(dǎo)電性實驗裝置A。該裝置A呈長方體(設(shè)計長24cm，寬18cm，高9cm)，電路元件布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，裝置外形美觀。(2)方案二另一種防止實驗觸電的方案是在電路中安裝一隔離變壓器。只要將圖4導(dǎo)電性實驗裝置A中安裝的斷路器用隔離變壓器替代即可。這一方案簡單易行，不失為一種好的選擇方案。針對問題2(每一次實驗后都要清洗電極，操作麻煩，費時太多)，我們設(shè)計如下的解決方案：一是將電極倒置；二是在盛測試液體的試驗容器底部設(shè)置一個排液孔；三是倒置的電極和盛測試液體的實驗容器為兩個部件，兩個部件裝配在一起構(gòu)成一個整體使用。利用上述方案，我們設(shè)計并制作了如圖6所示的液體導(dǎo)電性實驗容器。在做液體導(dǎo)電性實驗時，將電極插頭插入實驗裝置A的電極插座孔中，進行裝置連接。現(xiàn)在我們用創(chuàng)新設(shè)計的液體導(dǎo)電性實驗容器測試液體的導(dǎo)電性，再將用該裝置的實驗操作方法與改進前的實驗操作來進行對比分析。改進前(如圖5所示)，在做液體導(dǎo)電性實驗時，燒杯是臨時容器(待測試的液體放在燒杯中)，每做完一個測試都要清洗一次電極和燒杯，操作麻煩，耗時多。改進后的導(dǎo)電性實驗裝置B(如圖6所示)，電極與實驗容器組合在一起，每完成一個實驗，打開排液閥，廢液由試驗容器下端排液孔直接排入廢液缸，電極用純凈水清洗2~3遍，清洗后的液體由排液孔排入廢液缸，接著就可以進行下一項試驗。與原來實驗方法比較，操作非常方便，大大節(jié)約了實驗時間。因此，我們對物質(zhì)導(dǎo)電實驗裝置進行了創(chuàng)新設(shè)計后，不僅解決了實驗操作的安全問題，也解決了實驗時清洗電極操作麻煩、費時太多的實際問題，明顯地提高了課堂教學(xué)效率。最后，制作一副帶插頭的電極棒，一個固定實驗容器的鐵夾和鐵桿(如圖7、圖8所示)，便于完成整個物質(zhì)導(dǎo)電性實驗裝置的制作。利用該裝置，可以進行固體物質(zhì)和液體物質(zhì)的導(dǎo)電性實驗。

三、實驗裝置的特殊用途：顯示化學(xué)反應(yīng)進程

我們將實驗裝置的實驗容器用做反應(yīng)容器，當一個特定的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，根據(jù)實驗容器內(nèi)液體的導(dǎo)電性變化，即指示燈的明暗程度變化，可以判斷化學(xué)反應(yīng)的進程。例如，足量二氧化碳與澄清石灰水的反應(yīng)。如圖9所示，二氧化碳慢慢通入澄清石灰水中，起初發(fā)生的反應(yīng)是：在反應(yīng)過程中我們觀察到2個現(xiàn)象：一是澄清的石灰水變渾濁，然后渾濁的液體又慢慢變清；二是指示燈由亮變暗直至熄滅，然后又開始慢慢變亮。顯然，從現(xiàn)象一我們無法準確判斷上述第一個反應(yīng)在什么時刻完成。因為肉眼無法準確判斷什么時候液體的渾濁度最大。而根據(jù)現(xiàn)象二可知，燈熄滅的這一瞬間正是第一個反應(yīng)完成的時刻，也是后一個反應(yīng)發(fā)生的時刻。上述反應(yīng)過程液體的導(dǎo)電能力與通入二氧化碳量的關(guān)系可用圖像直觀表示(如圖10所示)，該圖像曲線底部最低處表示第一個反應(yīng)的結(jié)束，第二個反應(yīng)的開始；曲線平直部分表示第二個反應(yīng)結(jié)束。圖9圖10因而，利用物質(zhì)導(dǎo)電性實驗裝置，根據(jù)液體的導(dǎo)電能力變化，即指示燈的明暗程度變化，可以顯示化學(xué)反應(yīng)的進程。運用的又一個實例是硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的導(dǎo)電現(xiàn)象(圖像同圖10)。CuSO4+Ba(OH)2=Cu(OH)2+BaSO4指示燈由亮變暗直至熄滅，指示燈熄滅的一瞬間，反應(yīng)正好結(jié)束。

四、實驗裝置在科學(xué)探究中的運用

本實驗裝置可用于科學(xué)探究，例如：電流對(水生)動植物生長影響探究、魚類抗擊電流能力探究、電流對種子性狀改變探究。實驗時將選擇的實驗材料放入圖11所示實驗容器中進行實驗。圖11在實驗時選擇向水中加入適量的電解質(zhì)、調(diào)整電極間的距離及換用不同功率的燈泡等方法控制電流大小。實驗時我們還可以在電路中串聯(lián)一靈敏電流計，用于測量實驗時所控制的電流值，以便定量的分析電流大小對實驗對象的影響。

五、結(jié)束語

篇9

電子實習教學(xué)的改革措施

目前在電子實習中，陸續(xù)采用并運用于實踐教學(xué)，獲得良好教學(xué)效果的經(jīng)典教學(xué)案例有：可調(diào)式串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的原理、焊接與調(diào)試；簡單收音機電路的原理、焊接與調(diào)試；自動水龍頭控制電路的原理、焊接與調(diào)試；聲光控節(jié)電開關(guān)電路的原理、焊接與調(diào)試；多功能數(shù)字液晶顯示萬用表的原理、焊接與調(diào)試；基于PT2262和PT2272數(shù)字編譯碼芯片的遙控發(fā)射接收電路的原理、焊接與調(diào)試等。學(xué)生“學(xué)練試創(chuàng)”，老師引導(dǎo)啟發(fā)的教學(xué)模式。根據(jù)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)過程，我們大致將整個實習過程分為學(xué)、練、試、創(chuàng)四個不同階段。針對這四個階段的特點，實習教師相應(yīng)的調(diào)整教學(xué)重心和方式。學(xué)，主要是知識的學(xué)習與積累。這個階段教師側(cè)重于激發(fā)學(xué)生的興趣和愛好，增強學(xué)生自主學(xué)習的能力。練，主要是知識的消化和吸收，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力。這個階段老師注意重點引導(dǎo)學(xué)生掌握電路模塊的調(diào)試和故障診斷。試，主要是知識的運用和發(fā)現(xiàn)，在這個階段老師要引導(dǎo)學(xué)生掌握和理解關(guān)鍵電路模塊的基本原理、調(diào)試和排除故障。創(chuàng)，是實習的最后一個階段，相比于前三個階段，這個階段對能力培養(yǎng)的要求更高。通過項目設(shè)計和團隊協(xié)作培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計、交流溝通和團隊協(xié)作能力。

這個階段，實習老師注重和強調(diào)學(xué)生在團隊中的表現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和潛能，并通過最后的答辯環(huán)節(jié)評定和考核項目實施中團隊成員的表現(xiàn)。利用網(wǎng)絡(luò)平臺和多媒體技術(shù)，改進教學(xué)手段和方法。常用電子儀器儀表的使用、電子元器件辨識與檢測等內(nèi)容主要依靠實習指導(dǎo)教師在實訓(xùn)室里通過黑板教學(xué)講解和實物操作演示，而焊接工具與焊接練習、電子產(chǎn)品的電路原理及焊接調(diào)試等實習教學(xué)內(nèi)容則通過面對面、手把手的指導(dǎo)，讓學(xué)生進行學(xué)習和操作。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，在教學(xué)改革中，我們制作了實習教學(xué)多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程包，努力建設(shè)電子實習精品課程，實現(xiàn)教學(xué)資料網(wǎng)絡(luò)共享，提高學(xué)生學(xué)習的自主性。運用圖像、文字和視頻相結(jié)合的多媒體手段，以豐富生動的教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生的興趣；通過網(wǎng)絡(luò)資源共享和網(wǎng)上師生互動環(huán)節(jié)，來幫助學(xué)生有效便捷地預(yù)習教學(xué)內(nèi)容和獲取教學(xué)資源，拓寬教師和學(xué)生交流互動的渠道，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果?；A(chǔ)與提高并重，個人與團隊兼顧，綜合考核學(xué)生。

為了更好評價學(xué)生的綜合能力，需建立較為科學(xué)全面的評價標準來對學(xué)生電子實習表現(xiàn)進行考核。根據(jù)實習內(nèi)容的教學(xué)安排，我們把整個電子實習內(nèi)容的安排劃分為四部分：基礎(chǔ)、提高、設(shè)計和答辯。因此，學(xué)生的成績評定也就綜合了這四部分：基礎(chǔ)部分（占30％），主要是培養(yǎng)學(xué)生個人的基礎(chǔ)知識學(xué)習和基本技能訓(xùn)練。包括了解和掌握常用元器件的分類、規(guī)格、型號、辨識方法及選用原則等；掌握常用電子儀器儀表的工作原理、性能指標和使用方法；構(gòu)思并在萬用板上焊接一個具有獨特個性的LOGO，作為自己電子作品的標志；直流穩(wěn)壓電路的焊接、調(diào)試及測量等。提高部分（占30％），安排一些較為復(fù)雜電路模塊的原理、焊接、調(diào)試等作為實習的提高內(nèi)容，主要培養(yǎng)學(xué)生獨立觀察問題、分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)的設(shè)計階段打下基礎(chǔ)，包括雙晶體管振蕩電路、小型繼電器控制電路、遙控發(fā)射接收測試電路的焊接與調(diào)試等內(nèi)容。設(shè)計部分（占30％），在這個階段，學(xué)生4或5人一組，自由組成團隊，自主選擇實習的設(shè)計項目，分工協(xié)作，共同努力，自主設(shè)計，獨立調(diào)試，提交作品及設(shè)計報告，以團隊的形式完成項目。答辯部分（占10％），最后團隊推選一名成員，進行項目完成情況的陳述答辯。

改革后的教學(xué)效果

篇10

關(guān)鍵詞城市軌道交通；信號系統(tǒng)；倒切電路；軌旁設(shè)備；分時復(fù)用

我國各個城市規(guī)模不同，導(dǎo)致規(guī)劃的城市軌道交通線路長短不一。為減少城市軌道交通建設(shè)對市民出行的影響，部分城市針對長線路的處理方法是將一條長線路劃分為若干子線路進行分期開通。一旦線路分期開通，就會面臨先期開通工程和后期開通工程的線路貫通及系統(tǒng)貫通問題。武漢地鐵4號線一期工程自武漢火車站站至武昌火車站站，2013年12月開通運營，共設(shè)信號設(shè)備集中站6座；二期工程自武昌火車站站至黃金口站，2014年12月開通運營，共設(shè)信號設(shè)備集中站5座。武昌火車站站為4號線一、二期工程的銜接站。武漢地鐵4號線線路圖如圖1所示。圖1武漢地鐵4號線線路圖在4號線一期線路信號系統(tǒng)中，將武昌火車站站設(shè)置為信號聯(lián)鎖集中站，其控制區(qū)域為武昌火車站站和梅苑小區(qū)站；當一、二期線路貫通后，武昌火車站站作為信號設(shè)備非集中站，其室內(nèi)的集中站信號設(shè)備被拆除，武昌火車站站和梅苑小區(qū)站室外的信號設(shè)備由首義路集中站進行控制。在一、二期線路貫通調(diào)試期間，調(diào)試時段原一期線路武昌火車站站控制區(qū)的室外設(shè)備如轉(zhuǎn)轍機、信號機、計軸等由首義路控制區(qū)進行控制，而運營時段這些室外設(shè)備由武昌火車站集中站進行控制，因此武昌火車站站和梅苑小區(qū)站的室外設(shè)備面臨不同時段由2個集中站分別進行控制的情況。調(diào)試期間室外信號設(shè)備在2個不同的集中站之間頻繁倒切，涉及到倒切的快速性及可靠性問題。常見的信號系統(tǒng)倒切方式為：調(diào)試前，人工在原有系統(tǒng)分線盤上將室外設(shè)備的室外電纜斷開，然后將室外設(shè)備的電纜接入新系統(tǒng)的分線盤，實現(xiàn)新系統(tǒng)對室外設(shè)備的控制；調(diào)試結(jié)束后，將室外線纜接回既有分線盤恢復(fù)與原系統(tǒng)的連接。該倒切方式存在倒切速度慢、容易出錯、效率低下等缺點。本文介紹一種快速、便捷、準確率較高的倒切方式，其在武漢地鐵4號線一期工程和二期工程的貫通調(diào)試中獲得了較好的倒切效果。

1轉(zhuǎn)極電路及表示電路的設(shè)計

雙穩(wěn)態(tài)繼電器具有2個穩(wěn)定的狀態(tài)，切斷繼電器勵磁電路的電源，繼電器接點的狀態(tài)不會改變。雙穩(wěn)態(tài)繼電器分為單線圈和雙線圈雙種，本文案例中采用雙線圈雙穩(wěn)態(tài)繼電器。在雙線圈雙穩(wěn)態(tài)繼電器中，當給一個線圈供電時，繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)，當給另一個線圈供電時，繼電器返回到斷開狀態(tài)。在倒切電路中設(shè)計了新、舊信號系統(tǒng)轉(zhuǎn)換確認開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)。轉(zhuǎn)換確認開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理圖如圖2所示。其中，轉(zhuǎn)換確認開關(guān)用于確認是否需要轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開關(guān)用于選擇雙穩(wěn)態(tài)繼電器的供電線圈。當設(shè)備需要轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換確認開關(guān)擰至確認位置，轉(zhuǎn)換開關(guān)擰至相應(yīng)的位置選擇雙穩(wěn)態(tài)繼電器線圈，電路導(dǎo)通給雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈供電；當轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，斷開轉(zhuǎn)換確認開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)保持不變），切斷雙穩(wěn)態(tài)繼電器線圈的電源。雙穩(wěn)態(tài)繼電器轉(zhuǎn)極需要改變供電的勵磁線圈，因此設(shè)置新、舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來改變雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈供電，從而改變雙穩(wěn)態(tài)繼電器動作接點的極性。將雙穩(wěn)態(tài)繼電器的前后接點分別與新、舊信號系統(tǒng)指示燈進行連接，可以清晰地顯示目前是哪個信號系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。

2倒切電路的設(shè)計

設(shè)計倒切電路的目的，是為了2個集中站的信號系統(tǒng)分時復(fù)用室外信號設(shè)備，保證任何時刻只有1套室內(nèi)信號系統(tǒng)控制室外設(shè)備，不會出現(xiàn)2套信號系統(tǒng)同時控制室外設(shè)備的情況。倒切開關(guān)繼電器的接點與組合柜及分線柜的連接如圖3所示，雙穩(wěn)態(tài)繼電器的上接點、下接點分別與室內(nèi)新、舊系統(tǒng)組合柜上相應(yīng)設(shè)備連接線連接，中接點連接到分線柜上，從而與室外的計軸、轉(zhuǎn)轍機、信號機等信號設(shè)備電纜相連接。當雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈1和線圈2分別勵磁，繼電器的中接點和前接點、后接點分別導(dǎo)通，共用室外設(shè)備的室外電纜分別連接至既有信號系統(tǒng)、新設(shè)信號系統(tǒng)。該倒切電路操作簡單，能簡潔有效地將一期信號系統(tǒng)和二期信號系統(tǒng)對室外公用信號設(shè)備的控制權(quán)進行快速倒切。為確保信號系統(tǒng)倒切安全，采用雙穩(wěn)態(tài)繼電器N.S1-B-24-4.16.4。該繼電器在低要求模式下的平均失效概率大于10-5且小于10-4，在高要求或連續(xù)操作模式下每小時危險失效概率大于10-9且小于10-8，因而達到SIL4安全等級要求。同時，轉(zhuǎn)換確認開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)鑰匙分別由具有不同操作權(quán)限的人員管理，只有當不同操作權(quán)限的人員均在場的情況下，才能實施新舊信號系統(tǒng)的倒切。

3結(jié)語

采用滿足SIL4安全級別的雙穩(wěn)態(tài)繼電器所設(shè)計的倒切電路已成功應(yīng)用于武漢地鐵4號線一、二期信號系統(tǒng)的貫通調(diào)試，并在調(diào)試過程中表現(xiàn)出安全性高、操作簡潔的特點。該倒切電路提高了新、舊系統(tǒng)的倒切效率，有效降低了倒切錯誤率。

參考文獻

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