電工電子綜合實訓平臺設計與實現

導語：電工電子綜合實訓平臺設計與實現一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：設計并制作多功能電工電子綜合實訓平臺。設計時考慮該院各專業的電類基礎課程知識的綜合運用。它不僅可以做一些基礎的實驗項目，而且可以做設計型、創新型實驗。滿足不同層次的需要。應用二維碼技術，可以讓學生自主學習，由易到難，引導學生通過自己設計電路來完成設計目標。

關鍵詞：電工電子；平臺；設計；實驗

新疆工程學院電工、模電、數電實驗設備采用的是上海上益WBK—530A，該設備可以完成以上四門課程的實踐教學，開設的實驗種類比較單一，大多是一些驗證性的實驗，綜合性、創新性的實驗較少，現階段應用型本科課程改革勢在必行，該設備已經不能完全滿足應用型本科人才的培養任務。針對目前存在的問題，為了適應應用型本科的發展，以及滿足本學院的實踐教學需求，需要開發一臺多功能電工電子綜合實訓平臺，并與二維碼技術相結合突破傳統的實踐教學模式，找到一條適合本學院老師和學生的應用型本科實踐教學道路。

1實訓平臺設計

1.1設計內容

設計的電工電子綜合實訓平臺，實驗箱由簡易儀器儀表和實驗電路兩大部分組成，簡易儀器儀表區有函數信號發生器、示波器等儀表構成，實驗電路區有數字電路實驗區、模擬電路實驗區、電路實驗區以及綜合實驗區（面包板區）四部分構成，圖1是實驗箱設計的整體結構圖。邏輯門電路的測試、組合邏輯電路的測試以及時序邏輯電路的測試都屬于數字電路實驗區，模擬電路區包含二極管的運用電路、三極管的應用電路，各種放大電路，信號產生、運算、處理電路，以及穩壓電源電路。電路分析區包含各種基本定理的驗證，以及電路測試。簡易儀器儀表區包含實驗中所需的各種儀表。由面包板組成的綜合實驗區，其中配備各類綜合、創新實驗所需的元器件存放在元器件收納區。開發實驗、電路、數字電路、模擬電路區完成相關的基礎性實驗，綜合實驗區（面包板區）完成綜合性、設計性實驗，開發5～10個綜合性、設計性實驗。編制實驗指導書。

1.2設計方法

綜合實驗平臺設計了四種常用儀器，函數信號發生器、電流表、電壓表和示波器是常用的測量儀器儀表。函數信號發生器可以產生實驗所需的各種波形，如方波、正弦波和三角波。示波器帶寬為100MHz，電壓表測量范圍為0～20V。為提高實驗箱有限空間的利用率，數字電路區除設計數字電路基本的實驗電路外，還預留鎖緊座與面包板。學生可根據自身的興趣點加配不同的器件就可進行實驗項目設計與結果測試。每個實驗區域的功能都不同，沒有電氣連接，當某一區域的電路發生故障時，僅需取出該部分的電路板進行維修，其他區域實驗可以正常進行，不會因設備問題而影響實驗教學的開展。將數字電路實驗區、模擬電路實驗區、電路實驗區的實驗所需的元器件焊接在PCB板上，安裝在實驗操作面板上，PCB板用Protel軟件繪制原理圖，這樣就可將電路的構成很直觀地展現在學生面前。每一個實驗板上設置關鍵測試點，供實驗時測試用。每門課依據課程大綱的要求，可以設計3～5個設計性、綜合性實驗。給出設計要求，不給實驗框圖和設計電路，學生根據要求設計電路，實驗箱給出實驗所需的元器件，在綜合實驗區可以搭建設計的電路，測試最后是否能滿足設計要求。如果有問題可以隨時修改。錄制并上傳相關的實驗視頻，采用二維碼技術，學生掃碼就可以觀看。

2實驗項目設計

2.1電路元件伏安特性的測量實驗

2.1.1實驗原理1）通過電壓表、電流表去測定獨立電源及電阻元件的伏安特性，稱為伏安測量法。伏安表法測試原理簡單易懂，測量使用的儀器儀表簡單方便。2）線性電阻元件的特性即歐姆定律，在坐標平面上畫出該元件兩端的電壓U與流過元件的電流I，畫出的曲線是一條過原點的直線。2.1.2實驗內容1）測定實際電源的伏安特性。如圖2所示接線。實驗中實際電源用一臺直流穩壓電源Us串聯電阻Rs來模擬。接線前調穩壓電源Us=10V。改變R數值分別是900Ω、800Ω、700Ω、500Ω、300Ω、200Ω、100，記錄相應的電壓值與電流值。2）測定線性電阻的伏安特性。改變直流穩壓電源的電壓Us，分別是0V、2V、4V、6V、8V、10V，測定相應的電流值和電壓值并記錄。根據測量數據，在坐標紙上按比例繪出伏安特性曲線。

2.2光控路燈的設計實驗

光控路燈電路由555定時器構成多諧振蕩器，與一個繼電器、一個光敏電阻、一個燈泡、一個滑動變阻器、一個開關、二個發光二極管、三個電阻、三個電容共同構成。因為想利用光照不同導致大致思路是：路燈是否發光決定用光敏電阻白天晚上阻值大小不同配合繼電器來控制路燈是否亮燈。白天光敏電阻器受光照射而呈低阻狀態，555定時器3腳輸出低電平，使繼電器K釋放，其常閉觸點斷開，燈不亮。當夜幕降臨時，光敏電阻器高阻，555定時器3腳輸出高電平。繼電器吸合，其常閉觸電閉合，燈亮。圖3所示為設計的電路圖：通過綜合實驗區（面包板區）搭建電路，并測試電路是否完成設計功能。

3結語

多功能電工電子綜合實驗平臺的開發補充了傳統實驗設備的不足，滿足了課程改革的需要，滿足了人才培養的需求，提升了老師的綜合素質，鍛練了學生的動手能力。將二維碼技術引用到實踐環節，學生通過手機終端掃描二維碼，就可以通過手機看到實驗相關的圖片、視頻，可以預習實驗，同時可以自主學習，激發同學的學習興趣，同一小組同學一同學習，通過討論、探索，提高了團隊合作精神。這種方法突破了原有的教學方法，把電類基礎課程都應用在實踐中，提升了學生綜合運用知識的能力。

參考文獻

[1]林水泉.基于電工與電子實驗課程的教學改革[J].輕工科技，2021，37（2）：149-150.

[2]陳安，梁遠博，胡兆勇，等.模塊化電工電子工程應用實驗平臺的設計和應用[J].中國現代教育裝備，2021（1）：30-32；39.

[3]張薇薇.新工科背景下電工電子實驗教學研究與探索[J].物聯網技術，2020，10（10）：110-112.

[4]朱小利，王夢茹.基礎電類實驗課的課程改革與效果淺析[J].產業與科技論壇，2020，19（14）：181-182.

[5]荊娟娟，田葳，史敬灼.電路實驗項目設計型教學方法探索[J].中國現代教育裝備，2020（11）：119-121.

[6]屠毅，王良，劉奇元.新工科背景下電工電子技術理論與實踐深度融合教學探討[J].教育現代化，2020，7（32）：177-180.

[7]劉文博.開放式電工電子實訓教學管理平臺的研究與實踐[J].現代職業教育，2019（2）：148-149.

作者：蘭鴿 任甜甜 張慧娥 單位：新疆工程學院