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关键词:射频;收发器;电子标签;RI-R6C-001A
1概述
电子标签是时下最为先进的非接触感应技术。RI-R6C-001A芯片是美国德州仪器(TI)和荷兰飞利浦公司(Philips)开发出的一种廉价的非接触感应芯片。这种芯片的无源最大读写距离可达1.2米以上。它与条形码相比,无须直线对准扫描,而且读写速度快,可多目标识别和运动识别,每秒最多可同时识别50个,频率为13.56MHz±7kHz(国际通用)的目标。它采用国际统一且不重复的8字节(64bit)唯一识别内码(Uniqueidentifier,简称UID),其中第1~48bit共6字节为生产厂商的产品编码,第49~56bit1个字节为厂商代码(ISO/IEC7816-6/AM1),最高字节固定为“EO”。其使用寿命大于10年或读写10万次,无机械磨损、机械故障,可在恶劣环境下使用,工作温度为-25~+70℃可反复读写且扇区可以独立一次锁定,并能根据用户需要锁定重要信息;现有的产品一般采用4字节扇区,内存从512bit~2048bit不等。
RI-R6C-001A芯片采用柔性封装,它的超薄和多种大小不一的外型,使它可封装在纸张和塑胶制品(PVC、PET)中,既可应用于不同安防场合,也可再层压制卡。国际标准化组织已把这种非接触感应芯片写入国际标准ISO15693中。其主要原因是因为该芯片具有封装任意、内存量大、可读可写、防冲撞等独特的功能。
2引脚排列与功能
图1所示为(RI-RRC-001A芯片和引脚排列)。
3内部结构
收发器需要5V外加电源,在实际操作中最小电压为3V,最大电压为5.5V,典型电压为5V。电损耗取决于天线阻抗和输出网络的配置。由于电源纹波和噪声会严重影响整个系统的性能,因此,德州仪器推荐使用标准电源。
射频收发器内部的输出晶体管是一个低阻场效应管,电耗直接在TX_OUT脚消耗,推荐用5V电源供电,最好驱动50Ω天线。在输出端连接一个简单的谐振电路或者匹配网络可以降低谐波抑制,用选通方波驱动输出晶体管能达到100%的调制度。调整连接输出晶体管的电阻(典型电路中的R2)能获得10%的调制度,增大这个电阻,调制度也随之增加。通过发射编码器变换的数据可按照事先选择好的射频协议进行传输,通信速率应为5~120kB,而且至少要有一个速率满足已选择感应器协议的要求。
接收器通过外部电阻连接到天线后可将来自电子标签的调制信号通过二极管包络检波进行解调,接收解码器输出到控制器的数据是二进制数据格式,通信速率和射频协议由已选择的模式确定。在输出数据时,接收的数据串中已检测并标志了启动、停止、错误位。
该系统的正常时钟频率为13.56MHz,但是振荡器的工作频率范围为4MHz~16MHz。
在电源被重新启动后,设备为默认配置。RI-R6C-001A系统有三个有效电源模式。主要模式是满载模式,而空载模式仅出现在与电路有关的标准振荡器和最小系统工作中的标准振荡器停振时,掉电模式则完全关断设备内部的偏置系统。当SCLOCK保持高电平时,可在DIN端的输出脉冲上升沿唤醒电路。
RI-R6C-001A芯片的串行通信接口通常使用三根线,其中的SCLOCK为串行双向时钟;DIN为数据输入,DOUT为数据输出。参见图2所示的RI-R6C-001A内部结构图。
4典型电路应用
图3所示是RI-R6C-001A的典型应用电路,该电路可驱动50Ω的天线,当电源电压为5V时,输出射频的功率为200mW,而当电源电压为3V时,输出射频功率为80mW。
图3
由于电路中的发射器一直工作,因此,应增大集成电路散热片的尺寸以增加散热面积。设计电路时,应避免过大的分布电容,当电路板分布电容过高时,可配合晶振调整电容C5的值,以减少时钟的不稳定性。推荐C5值为22pF。通过软件处理可使收发器的调制度在100%~10%范围内调整。ISO15693协议规定标签允许执行10%~30%之间的调制度(除100%之外),通过改变电阻R2的值可以达到这个要求。
关键词:电镀流水线行车避撞终端超声波测距
引言
现代电镀企业大量采用自动化挂镀流水线,在这些流水线中大多采用2吨左右的小型行车在各镀槽中转移挂具架。行车的行走、停止、吊具升降、停留等动作完全由PLC控制,可实现较高精度。行车运行质量直接关系到产量和产品质量参数的实现。在实际生产中,行车运行并不是特别理想。在生产线调试阶段,由于调试者技术水平和观测能力等主客观限制,行车与实际生产所需要的走位点之间往往存在微小的误差。通过长时间生产,这些原始误差会逐步积累放大,最终导致行车走位与实际需要之间出现比较明显的偏差,从而引起行车间的碰撞,造成挂具架倒挂等事故。一旦发生倒挂,整条生产线就必须停止,同时还需要人工处理掉落在渡槽中的镀件,每次处理时间至少在20分钟以上,对正常生产影响极大。为解决碰撞问题,有必要为行车设计和安装一种特殊的避撞终端。
一、避撞原理
行车一般都安装于特定轨道上并直线运行,要实现避撞,只要能及时检测两部行车之间的距离,在小于安全距离时暂停运行即可。在测距时,通常可使用四种方法:即无线电测距、激光测距、红外线测距和超声波测距。在电镀流水线上,渡槽通常需要蒸汽加热,很多原料比如出光剂(硝酸)、除脂剂(LH-303)等会出现挥发,在渡槽上空形成大量的白色雾气,所以红外线测距和激光测距均不适合。同时在电镀车间中存在大量的电力设备,无线电也会受到很大干扰,因而选择超声波测距作为实现手段。
超声波测距是一种非接触式测量方式,主要原理是:发射器定期发射超声波,遇到障碍物产生反射,由接收器接收回波信号,采用单片机进行监控,记录发射与接收的时间差Δt,然后可用以下公式得到准确的液位高度:L1=L-Δt*C/2
其中L是预先输入的罐体高度,C是超声波传播速度。不过超声波在空气中的传播速度受温度影响较大,与温度的关系大致可用下式来表示:
C=331.45+0.61φ(米/秒)φ为当地气温。
二、电路设计
避撞终端的结构框图如图1所示,主要由控制电路(ATmega8)、温度补偿电路、超声波发射驱动电路、发射换能器(T)、超声波接收检测电路和接收换能器(R)、输出接口和电源组成。超声波的发射频率决定采用谐振频率为40KHz超声波换能器TCT40-10F1(发射)和TCT40-10S1(接收),该器件工作距离约10m,盲区约30cm。
超声波发射驱动电路(如图2所示)采用以74HC04为核心的推挽式驱动电路,单片机PC3口输出40KHz的方波一路通过一级反向后加入换能器的一端,另一路通过两级反向后加入换能器的另一端,这样可以提高超声波的发射功率,继而增加最大测量距离。
超声波接收检测电路采用LM324两级反相比例放大电路和LM393比较电路组成。放大电路用于接收并放大信号,两级增益分别控制在40dB和20dB,LM393用于信号整形,整形后的信号将输入PC2口。
温度补偿电路采用美国Dallas公司的DS18B20芯片,其精度可以达到0.5℃。数据通过PC2口送入单片机。
三、软件设计
本次设计采用模块化方式,主要包括主程序、发射子程序、计算子程序、定时子程序、温度测量子程序、比较子程序等7个单元模块。
四、结束语
避撞终端可安装于行车行走装置导轨上方前端,测量范围约为0.3-10m,误差范围约±1cm,实际使用时控制的安全间距大致在50cm左右。在程序处理时需要引入数字滤波技术,根据多次测量计算出平均值,以提高测量精度。
在实际安装使用过程中,由于电镀生产环境较为恶劣,需要特别注意在终端外壳应用工程塑料等抗腐蚀材料,以增强对腐蚀性气体的抵抗能力。
参考文献:
[1]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京:北京航空航天大学出版社.2007.
关键词:移动通信平台双路电源控制器自动脉宽跳变强制PWM模式
引言
专用移动通信平台(EspecialMobilePlatform),简称EMP,是专门为特殊用户设计的,EMP可以使这些用户充分利用现有的蜂窝移动通信网的网络资源来传输他们的业务,从而节省了重新建网的费用和时间。EMP要求体积小,重量轻,功耗小,供电灵活,适应车载,具备“动中通信”条件,能适应部队、武警、公安、交通等部门和行业的使用需求。在EMP中常同时需要5V,3.3V,15V,以及可调的多路小功率直流电源以满足数据,语音,传真,短消息,全球定位等业务的需要。我们采用MAX1715设计了EMP的供电电路很好地满足了用户的需求。
1MAX1715的工作模式
MAX1715中的MAXIM专有技术——快速PWM脉宽控制,是为宽输入输出电压比,负载快速变化时保持工作频率和电感工作点不变而设计的。快速PWM脉宽控制克服了电流模式控制中,固定频率控制带来的负载瞬态响应差的问题,并且克服了传统的常开通时间和常关闭时间的大范围变频PWM控制带来的问题。MAX1715还提供100ns常开通时间,从而在负载响应时保持相对稳定的开关频率。
如图1所示,快速PWM脉宽控制是一个伪固定频率,具有电压前馈控制的常开通时间电流模式控制。它依靠输出滤波电容的ESR做电流检测电阻,输出纹波电压提供PWM坡度信号。控制算法比较简单:上面开关的开通时间只是由一个单稳态电路来决定,该单稳态电路的工作期和输入电压成反比,而和输出电压成正比。另外一个单稳态电路设定最小的关断时间(典型值是400ns)。如果误差比较器输出低,开通时间单稳态电路被触发。
MAX1715的PWM控制器具有自动的脉宽跳变模式和强制PWM模式两种工作模式。
1.1自动的脉宽跳变模式
对于跳变模式(脉宽跳变控制端SKIP置低,见图2),轻载时MAX1715自动由PWM控制跳变到PFM控制,这种跳变由一个比较器来决定,在电感电流过零时,该比较器截断了下端开关的开通时间。这种控制方式使脉宽跳变到PFM运行和脉宽不跳变的PWM运行的转折点对应于连续和不连续的电感电流转折点。这个转折点和蓄电池电压的关系不大,对于7V到24V的蓄电池电压,这个转折点基本保持不变。如果使用软饱和电感,PWM到PFM的转折点电流更小。
因为轻载时脉宽跳变,开关波形可能出现噪声和不同步,但是效率高。要在PFM噪声和效率间达到平衡就要改变电感值。通常,低电感值(假定线圈电阻保持恒定)在负载曲线中可以得到更宽的高效范围;高电感值在重载时效率高(假设线圈电阻恒定)并且输出纹波小。高电感值还意味着体积更大,和降低负载瞬态响应(尤其是在低输入电压时)。
图1MAX1715的快速宽控制逻辑图
直流输出的准确性由跟踪误差的水平来决定,电感电流连续时要比不连续时对纹波的调整性要高50%。电感电流不连续时如果有斜坡补偿,则直流电压的调整率还可以提高1.5%。
1.2强制PWM模式
在低噪声的强制PWM模式时,控制下端开关开通时间的过零比较器不工作。这使下端开关的波形和上端开关的波形互补。因为,PWM环要保持占空比为VOUT/VIN,所以,轻载时电感电流反向。强制PWM模式的好处是保持频率为常数,坏处是空载时电池电流有10mA到40mA,这由外部MOSFET决定。
强制PWM模式对提高负载瞬态响应,减小音频噪声很有好处,还能提高动态输出电压调整时所需的吸收电流能力,提高多路输出时的调整能力。
2MAX1715的参数计算
我们设计的移动通信平台电路参数如下:
输入电压VIN=8~14.5V;
输出电压VOUT1=3.3V,VOUT2=5V;
蓄电池5×1.2V=6V,容量为2.8A·h;
纹波系数LIR=0.35;
负载电流3A;
开关频率第一路345kHz,第二路255kHz;
MOS管IRF7313,导通电阻RDS=0.032Ω,最大导通电阻RDS(MAX)=0.046Ω,VDSS=30V,CRSS=130pF。
在确定开关频率和电感工作点(纹波比率)前,先确定输入电压范围和最大负载电流。尖峰负载电流会对元器件的瞬态应力和滤波要求产生影响,并因此决定了输出电容选择,电感饱和率和限流电路的设计。连续负载电流决定了温度应力,并因此决定了输入电容及MOSFET的选择和其他要考虑热效应的器件的选择。一般设计连续负载电流是尖峰负载电流的80%。
电感工作点也是效率和体积的折中,最小的最优电感使电路工作在导通关键点的边际(每个周期在最大负载电流时,电感电流刚好过零)。MAX1715的脉宽跳变算法在每个关键导通点启动跳变模式。所以,电感的运行点也决定了PFM/PWM模式转换的负载电流。最优的点是20%到50%电感电流间,所以,我们取LIR为0.35。
2.1电感选择
开关频率和电感运行点〔纹波(%)即纹波系数LIR〕决定了电感值,电感的直流电阻要小,以减小电感的损耗。最好选择铁心电感,并且磁芯要足够大,以保证在尖峰电感电流时不会饱和。低电感值使电感电流上升较快,在负载突变时补充输出滤波电容上的电荷,瞬态响应快。
第一种输出的电感为L1(对应图2中的L8),第二路输出的电感为L2(对应图2中的L9),当VIN取10V时其计算值如下:
L1=VOUT1(VIN-VOUT1)/VIS×f×LIR×ILOAD(MAX)
=[3.3(10-3.3)]/[10×345×103×0.35(3/0.8)]
=4.88μH
取标称值6.8μH;
L2=VOUT2(VIN-VOUT2)/[VIN×f×LIR×ILOAD(MAX)]=
=7.47μH
取标称值6.8μH。
IPEAK=ILOAD(MAX)+(LIR/2)×ILOAD(MAX)=(3/0.8)+(0.35/2)×(3/0.8)
=4.41A
2.2确定限流
限流的下限电流值等于最小限流门限(范围由50mV到200mV)除以下端MOSFET的最大通态电阻,这个最大通态电阻是考虑了每℃增加0.5%的值。
限流的方法有两种:一种是将脚3ILIM接脚
21VCC(见图2),对应的限流门限是默认值100mV;
另一种是由限流电路内部5μA电流源和ILIM外接
电阻调限流门限(电阻范围由100kΩ到400kΩ),
内部实际的限流门限是ILIM端电压的1/10。则
限流电阻RLIMIT为
RLIMIT=ILOAD(MAX)×RDS(MAX)×10/(5×10-6)
=(3/0.8)×0.046×107/5=345kΩ
取标称值280kΩ。
图2MAX1715的实验电路
2.3输出电容选择
输出电容(对应图2中C35及C41)的选择主要看ESR和耐压值而不仅仅看电容值。输出电容必须有足够小的ESR,以满足输出纹波和负载动态响应的需要;同时又必须有足够大的ESR以满足稳定性的需要。电容值也要足够大以满足满载到空载转换时吸收电感储能的需要,否则,过电压保护会触发。
在有CPU的应用场合,电容的尺寸取决于需要多大的ESR来防止负载瞬态响应时输出电压太低。如VDIP是瞬态输出电压,则ESRVDIP/ILOAD(MAX)。
在没有CPU的应用场合,电容的尺寸取决于需要多大的ESR来保持输出电压纹波的水平。如Vpp是电压纹波,则
ESR≤Vp-p/(LIR×ILOAD(MAX))
输出电容引起的不稳定工作体现在两个方面:双跳动和反馈电路不稳定。双跳动是由于输出噪声或ESR电阻太小使输出电压信号没有足够的坡度。这“欺骗”了误差放大器在400ns的最小死区后产生一个新的周期。电路不稳定是指在电源或负载扰动时产生振荡,这将触发输出过压保护或使输出电压降到设定值以下。稳定性由相对开关频率的ESR零点决定,电容的零点频率必须低于开关频率f决定的稳定点fESR。
fESR=f/π,fESR=1/(2×π×ESR×C)
我们选择了ESR零点频率低的钽电容,其电容值为330μF。
2.4输入电容选择
输入电容(对应图2中C39,C40)主要是要满足抑制开关产生的纹波电流(IRMS)的需要。
采用陶瓷电容,铝电容比较合适,因为,它们的电阻能抑制开通时的浪涌电流。我们选用了10μF的铝电解电容和10nF的陶瓷电容。
2.5MOSFET选择
注意最大输入电压时的导通损耗和开关损耗之和不超过封装热限制。选择下端的MOSFET也应尽量具有小的导通电阻,虽然,下端MOSFET在最大输入电压时电阻上的功率损耗最大,但是,在Buck电路中下端的MOSFET是零电压开关,所以,下端的MOSFET导通损耗不是问题,还可以在下端开关管上并一个肖特基二极管,以防止下端开关管的体二极管在死区时间导通。
最坏导通损耗在占空比极限时产生。上端MOSFET在最小输入电压时的导通损耗最大,在最大输入电压时开关损耗最大,即
导通损耗PRDS=(VOUT2/VIN(MIN)I2LOAD×RDS
=5/8×32×0.046=0.2588W
开关损耗PS=VRSS×VIN(MAX)×f×ILOAD=
=(130×10-12×14.5×345×103×3)/1
=0.0283W
3实验结果
MAX1715由于没有电流检测电阻,并且有快速PWM控制和自动的脉宽跳变模式,所以,其效率相对其他应用电路更高,我们设计的电路实验效率达到了97%。电路图如图2所示。
论文首先介绍了电力电子技术及器件的发展和应用,具体阐明了国内外开关电源的发展和现状,研究了开关电源的基本原理,拓扑结构以及开关电源在电力直流操作电源系统中的应用,介绍了连续可调开关电源的设计思路、硬件选型以及TL494在输出电压调节、过流保护等方面的工作原理和具体电路,设计出一种实用于电力系统的开关电源,以替代传统的相控电源。该系统以MOSFET作为功率开关器件,构成半桥式Buck开关变换器,采用脉宽调制(PWM)技术,PWM控制信号由集成控制TL494产生,从输出实时采样电压反馈信号,以控制输出电压的变化,控制电路和主电路之间通过变压器进行隔离,并设计了软启动和过流保护电路。该电源在输出大电流条件下,能做到输出直流电压大范围连续可调,同时保持良好的PWM稳压调节运行。 开关电源结构
以开关方式工作的直流稳压电源以其体积小、重量轻、效率高、稳压效果好的特点,正逐步取代传统电源的位置,成为电源行业的主流形式。可调直流电源领域也同样深受开关电源技术影响,并已广泛地应用于系统之中。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用, GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。在本论文中选用的开关器件为功率MOSFET管。
开关电源的三个条件:
1. 开关:电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态;
2. 高频:电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频;
3. 直流:开关电源输出的是直流而不是交流。
根据上面所述,本文的大体结构如下:
第一章,为整个论文的概述,大致介绍电力电子技术及器件的发展,简单说明直流电源的基本情况,介绍国内外开关电源的发展现状和研究方向,阐述本论文工作的重点;
第二章,主要从理论上讨论开关电源的工作原理及电路拓扑结构;
第三章,主要将介绍系统主电路的设计;
第四章,介绍系统控制电路各个部分的设计;
论文关键词:Proteus,简单制作,教学与实践
1 Proteus 简介
Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能EDA(电子设计自动化),它实现了从电路设计到测试、仿真、调试的整个过程。仿真运行通过后再制作实际电路的话,就大大缩短了开发周期,并且降低了开发成本。所以说它为电子电路、单片机应用系统的开发设计以及教师的教学、学生的学习提供了非常有效的方法。
2 单片机应用系统设计与仿真实例
下面通过制作一个简单的单灯闪烁,说明如何使用Proteus实现单片机应用系统的设计与仿真。要求发光二极管一亮一灭的不停闪烁。
2.1 设计电路
利用Proteus绘制电路原理图的步骤如下:
⑴运行Proteus ISIS程序;
⑵单击P命令进入元件选择对话框,选择电路设计中所需的元件;
⑶放置元件到绘图区简单制作,布好局;
⑷设置好元件的参数;
⑸连接导线。
绘制完成的单灯闪烁硬件电路图如图1所示。
图1 单灯闪烁硬件电路图
2.2 编写程序
ORG0030H
LOOP: SETB P1.0
LCALL DELAY
CLR P1.0
LCALL DELAY
LJMP LOOP
DELAY: MOVR3, #250
L:MOV R4, #250
LL:DJNZ R4, LL
DJNZ R3, L
RET
END
编辑好程序保存时,文件的扩展名必须是ASM格式。
编译程序,若编译通过,便得到HEX格式的文件论文开题报告范例。
2.3 加载程序文件
双击原理图中的单片机元件AT89C51,便出现单片机的属性编辑窗口,在“Program File”栏指出HEX格式的程序文件所在的位置,就可将该程序文件加载到单片机中。
2.4 启动仿真,看电路运行效果
单击仿真控制按钮,观察电路的运行状况。
Proteus可以总体仿真运行,也可单步或设置断点仿真。
启动仿真后,能清楚地观察到单片机系统在运行时,各硬件所处的实时状态。
若电路设计合理、程序编写正确,就会看到发光二极管不停地闪烁。
2.5 调试简单制作,修正电路、程序代码
若未出现想要实现的功能,就需进行软硬件调试。
对于硬件电路,可用Proteus中提供的测量仪器仪表对电路进行测试、观察;至于程序,可采取单步或设置断点进行仿真调试。
不断修正电路及程序代码,直到能实现相应功能,并改变元件参数使电路的性能达最优。
注:每次修改完程序后,都必须再编译一次,然后装载到单片机中。
2.6 仿真运行通过,制作实际电路
仿真运行通过后,根据设计的原理图,购买元器件、制板、焊接、测试调试,直至产品制作成功。
Proteus仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的,仿真极接近实际简单制作,所以仿真运行通过后制作的实际电路的成功率相当高。
3 引入Proteus的好处
3.1 教学中
1. 教学内容生动形象化
利用Proteus仿真软件和多媒体教学设备,在课堂中通过实例仿真,演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程,并演示运行结果,使教学内容生动形象化。
2. 激发学生的学习兴趣,提高教学质量
教学中对实例用Proteus进行仿真,这种结合实际讲解知识点的方法,大大激发了学生的学习兴趣,使知识点变得容易理解、接受,从而提高了教学质量。
3. 拓展学生思维
讲解完知识点后,针对实例,向学生提出相关拓展性问题。比如上例中:
⑴P1.0口线上能否多并联几个发光二极管?改变R2阻值大小的话会出现什么现象?
⑵能不能将P1.0换为32根I/O口线中的其他线呢?若能的话,改为P0的某一口线时需注意什么?
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一样都接发光二极管以及电阻呢?
⑷硬件电路改了简单制作,程序相应地要如何修改呢?。。。论文开题报告范例。。。
通过提问,并适当演示,这样不仅拓展了学生的思维,同时加强、深化了学生对知识点的理解。
3.2 实践中
1. 提高开发速度,降低开发成本
从上例可看出,利用Proteus软件,在绘图区绘制好电路原理图,并将编译后的程序文件加载到单片机中,进行仿真就能观察整个电路的运行情况,验证设计是否达到要求,未达到,即可修整设计方案、修改程序、测试电路,直至成功。这样就无须多次购买元器件板、制板、焊接测试调试等简单制作,省时、省力、省钱,同时也提高了设计效果和质量。
2. 敢于尝试,勇于创新
根据仿真通过后的电路原理图来制作产品,学生就不用担心元器件损坏等问题,就敢于动手去尝试设计电路。通过自己动手,加深了对理论知识的理解,同时培养了学生勤思考、勇于创新的精神。
4 结语
教学与实践中引入Proteus,提高了学生的学习热情。产品制作成功,学生就会很有成就感、满足感,这是一个良性循环。通过不断的实践,学生的动手开发、创新能力就得到了较大的提高。
参考文献:
[1]彭勇.单片机技术.电子工业出版社,2009.8
[2]朱成志.Proteus仿真软件在单片机原理教学中应用. 科技创新导报, 2009
关键词:电工技师论文工艺性标准化
一、专业项目论文的工作观
技师技能考核或鉴定首先应注重的是工作者专业素质——岗位工作能力水平的评价。写作和提交论文是申报鉴定者应对技能考核鉴定的准备过程,同时是个人技能水平的展示过程。
技术工人的专业工作目的一般要求是:保证生产质量、提高生产率、降低物质消耗——有效益价值核算或向好性预期。凭借论文关于专业工作项目立论确定、技术路线解析、工艺方法选择、调试过程记录等的描述,充分显示工作者的能力水平——专业规范把握、主流技术运用、工艺方法适当、工序工步明晰。
技师论文应该强调较高级工艺性内容,应该是工作技艺和业绩展示、以专业文献范式表述的文章,并不一定要用某效益指标来显示工作价值。如工艺改进型课题论文,突出的是专业技巧水平;又如新技术应用型课题论文,突出的是对工程新技术或复杂工艺的理解和驾驭能力。
1.强调论文项目的工艺性价值。技能,应理解为专业工作的技能工艺能力。也许是简称,总易误认为技能偏指技术能力,而忽视工艺能力。技术一般是指工业过程的方法论,即一般是可行性确定后在标准化设计前提下选材、加工手段、加工流程以尽可能的高效率获得目标产品的方法。而工艺,可以理解为加工的“艺术”,强调工作过程中获得目标产品的技巧性、保障性和完美性。技术工艺能力,可以理解为技术与工艺互渗而形成的知识型、技巧型、成熟型的生产力。
较高级的专业技能型人员的工作,应能体现技术工艺引人入胜的技巧性,工作项目论文也理所当然要求显示出工艺性价值——论文应显示出写作者关于工作项目的基本技术理解能力和工艺质量层次。基本技术能力包括专业理论的引用或引证,工艺质量则涵括改进能力、工作技巧、专业理论与实际的连接和补足能力、安全防护构思能力、提高工作对象商品化的能力。工艺质量直接决定了目标产品的实用性、适用性和市场性。
2.注重专业性表述的标准化概念。技师的基本技术理论理解力是其工作的重要基础之一,但其工作的方式、目标往往约束了专业理论的扩充速度和应用空间。许多长期在特殊电气工程岗位工作、工艺经验丰富的技艺型人员理论水平并不高,但他们的本职工作很出色,工作质量的工艺价值突现。一般认为长期的专职工作经验中积累着较高的专业工艺悟性。应该看到,高专业工艺性主要表现为相对行业标准、生产规范有很强的理解力,对生产流程有很强的连接、补足、改进的能力。正是高的专业悟性使得技艺型人员与技术设计人员的工作配合相得益彰。
3.把握过程分析的理论深度。一些技师工作项目论文中,用大量篇幅阐述理论的依据——数理公式推导过程或教科书式论说,然后绘出基本原理图,最后给出相当肯定的可行性结论。必须注意,这种论文往往是有缺陷的——项目的实施有效性没有表达—作者的操作工艺技能水平得不到显示。缺少相关工程经验公式或者经验系数(理论公式受客观实际过程条件的约束),易使得项目实施性这一关键工艺环节受到鉴定评价者质疑。这类论文的缺陷在论文大辩的有限时间里难以弥补。
4.妥当运用“技术进步手段”、“技术创新理念”、“精湛工艺过程”。机电工程岗位特征——专业智能成分较多,技巧思维保持,非连续性非周期性的操作。视下述工作能力为工艺能力;把握专业标准和规范的运用方法、流畅的专业语言(术语,编程,工程图,解析图表等)表述、撰适用的工程文档、规划工作技巧和效率。
技术进步:在产业规范约束下,采用现代的、主流的专业技术成果。
技术工艺创新:在产业规范约束下的工作能够在去除隐患、操作便捷、安全可靠、形式优化、节能提效、减污去噪、降低维护成本、智能化诊断运行等某些方面有显明的特色成果。
基本完备和适配的资料:是指可以作为施工提纲或设备的档案基本资料。
二、电学原理在工程运用中的本征性理解
机电技术中的电工技术是关于电能量分配和智能控制的技术,应用电工技术的基础原理是欧姆定律和麦克斯韦电磁方程组。
1.本征性理解。客观导电材料上的电量分析应划分为以电压(电动势能信息)为主量的“信息变换及传递系统”和以电流为主量的“能量传输电路”。控制信息传递系统的第一要素是“保证信息的准确”,控制系统传递信息不一定依赖固形材料(例如可通过空间电磁场感应传递)。
使用电动机为电能耗用终端的设备继电器线路形式控制电路主要形成运动控制“逻辑、时间、顺序”机制,自保、互锁、延时、中继等都是形成控制信息的电路。
采用集成运放器为核心的信号电压调节器主要解决比例(信号放大)、微分(信号即时变化率)、积分(信号的时间积累效应),而整流、检波、限幅、隔离、跟随、调零、保护等都是附加电路。
电能量传输的第一要素是电路成为回路,依赖有形的导电材料,再者就是能量规模(大小)和传输时间可控。因此,控制电路的关键功能是信息“变换(如电压放大器)”和“调节”。
主电路的关键功能是能量的“被控”和“驱动”,而反馈电路则是对于完成基本运转功能的、由基本控制器和驱动器(主电路)组成的开环系统输出量检测并形成修正信号的“智能化”部件。
现时的机电“主流技术”指由集成PID运算器件、逻辑运算器件(CPU)及大容量数据存储器件为核心的控制器运用技术、由可高频全控大功率无触点开关元件为核心的驱动器运用技术及由新型传感器为核心的传感信号接收变换电路技术。
2.机电能量转换技术离不开磁材料技术,也离不开磁路分析技术;传统的磁路材料由于磁传导敏感于温度和介质成分,其电气特性检定比较困难。但是近些年来,新型合成磁性材料技术迅猛发展,其运用空间(特别是在机电技术领域)急速扩展。
再者,材料科学技术和信息技术是工业技术发展的双引擎,感知设备运动状态和形成系统信息的传感器技术是智能系统的前端。
从对于控制方式本质的理解判断机电控制技术的发展方向:以一个四端电路(网络)为例,若以改变激励能够实现相应响应,则控制方式可分为:a.电流控制电流(控制机制参数体现为电流放大系数),b.电压控制电流(控制机制参数体现为转移电导(跨导)),c.电压控制电压(控制机制参数体现为电压放大倍数),d.电流控制电压(控制机制参数体现为转移电阻(跨阻)),实现电能利用的机电设备的电路多以电流为被控量,所以上述a,b两种控制方式是驱动器电路,c是信息处理电路,d不是机电设备电路优选形式(能量控制信号)。
上述a、b方式分别代表着两个时代的电能传输电路(主电路、驱动器)形式。
a方式中,电流控制电流的中心技术是:实现小电流控制大电流、一路电流控制多路电流。代表性功能器件有三极管和继电器。
三极管,响应速度高,无动作触点,但控制电路与被控电路有公共支路,控制量与被控量的高次谐波相互影响或制约,而且可承受功率在瓦特级,一般不符合机电设备功率规模要求。
继电器(接触器),以电-磁-力形式驱动开关触点动作,实现电流的小控大和一控多。但触点动作时间不准、电弧现象、线圈断电反电动势高并形成高频干扰源、体积大等固有弱点,长期以来被视为“非理想器件”。
b方式是经典控制技术体系中理想的控制方式——信息控制能量。
上世纪后半期,业界使用大功率半控型电子器件晶闸管加之PWM技术的移相触发器实现有缺陷的“信息控制能量”方式于机电设备能量控制——主要是直流电动机的荷载调速。
上世纪末期大功率全控型电子器件IGBT(一种增强型绝缘栅场效应管器件)的商品化普及,机电设备用全控型的信息控制能量方式成为现实,例如在结构简单价格低廉的交流电动机实现宽范围荷载的变频调速。
3.电气主流技术发展的瞻望。机电设备机械构件的技术进步程度受制于材料技术发展及其成果的商品化程度。通用机电电工技术范畴的技术开发重点有:
电力电子技术:利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术,是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科成果。器件以半导体为基本材料,根据器件的特点和电能转换的要求,开发电能转换电路,包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。
电动机技术:强磁材料与低温环境技术。
虚拟现实技术:软件型传感系统分析与仪表。
机电液智能控制技术:机械、液压、电子融合控制技术使得机器的效率、性能、品质、可靠性等大大提升,如大型工程机械设备、深海或隧道的巨力液压控制系统。
微机电系统技术:常规电气系统元器件微型化组件化甚至实现“叠层组件—集成化”,即把微型化的敏感元器件、微处理器、执行器、各种机械构件、电动机、能源、光学系统等都集成于一个极小的几何空间内,并且能像集成电路一样大批量、廉价地生产。
电致流体相变技术:电场作用下电流变液(ERF,electrorheologicalfluid)可在“固”—“液”两相之间转换,转换过程可控而且可逆,转换时间为ms级,利用其电控力学行为,可以预期得到较之传统力学元件更为理想的(机—电能量转换控制的)响应指标。
磁致流体相变技术:磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在零磁场条件下呈现出低黏度的牛顿流体特性;而在强磁场作用下,则呈现出高黏度、低流动性。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的,而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。
硅胶导电与绝缘的智能化控制技术;作为可以在电磁场发挥“柔性”功能的新型器件必将影响机电设备电路构造技术。导电硅胶是具备导电性能的硅胶制品,用于一些电子硅胶产品上发挥开关接通的作用,现时应用于一些电子设备、家用设备、办公设备中,比如导电硅胶按键、电线连接管、影印机滚轴、电缆插头、连接器衬垫等。
三、要强调通用电学知识与电工新技术运用衔接的工艺能力
机电设备技术标准(国家标准、国际电工委员会文件、超级公司企业标准)的意志和执行能力。标准化是机电设备可靠性的保障。国家标准中对机床的控制方式、接地方式、抗干扰、容错、机械连锁、危险部件防护等,作了较完善规定,有效保障了机床的安全可靠运转。经验证明,符合标准的机床,故障率较低,反之故障率则高,可靠的保护措施是防止器件和装置损坏的重要方面。
当前的国家职业技能鉴定技师和高级技师考评体系强调了标准化水平是素质和技术能力的体现。如技术资料规范化编整能力、微机控制应用程序解析能力、逆向工程能力(逆向于在确定材料条件下设计制造的路径对产品拆解—解析技术工艺特征,提交改进或改性方案,以期获得结构或功能更优化的产品)、工程数学与物理运动现实的映射解释能力。
四、提高论文的精致程度和新技术含量的着眼点
维修电工岗位工作的技术工艺核心领域(空间范围,对象)。
维修电工岗位工作的主流技术、前端发展技术(如机器人,城市电动载人设备(电梯,搜索救生设备,无人驾驶运行设备,物流基地自动化设备等),注意:在机电前端技术领域;与电路系统运行规律模式相似的流体智能控制系统正在迅速地发生着微型化、精准化、多种指标信息传递同道化的技术水平提升。
机器的电气系统运用主流技术改造的工艺路线和工步流程。
一些控制系统设计方案的实用性(技术改造方案的功能指标的得失)和适用性。
专业技术文献资料的引用和“创新价值”的保障。
五、论文正文的编辑策略
通过这里的工作全过程的描述而展示个人的工作实力状况,明喻达到专业技师水平。正文应涵括以下内容:
1.详尽细致的立论表述:现实性、可行性、绩效预期等。立论的过程是运用专业范畴的概念、判断和推理等逻辑思维形式,简述预期的项目工作的流程、效益目标、专业技术层次特征和工艺精华综合;证明自己的主张。立论应具备论点、论据和论证三要素。
现实性:有重点而且简单的描述工作环境,仪器工具,基础性技术资料等工作先期条件,适配一些示意性插图、流程框图、曲线图、简表等。
可行性:有重点而且简单的描述工作团队情况,已经具备的知识基础和经验,主流技术采用的决定,需要增加的仪器工具,实施方案或技术工艺路线。
绩效预期:有重点而且简单的、与现实性情况可比较的谈说,重点是预期的技术或形式先进性、工程安全性、设备的控制或运行可靠性、节能减排等的定性谈说。
2.主流技术采用、工艺方案、实施过程等的详述。例如:可编程序控制器(PLC)技术基于用计算机软件实现继电器电路中的中继、延时、顺序、串并逻辑、传感信息处理等的硬件功能而提升了机电设备控制的可靠性。又如:基于用计算机软件对全控型大功率电力电子器件编程控制而实现交流电源变频控制,使得电动机“宽范围、恒功率或恒转矩的调速”成为普适技术。
工艺方案:展示工作者专业软实力的平台,以分类的技术工艺设计资料及对其简单注解说明文字为主项。资料文件要符合专业规范,要基本完备,要适配。例如:机床设备电气系统档案基本资料文件一般有电路原理图、电器件位置示意图、接线图、元件明细表、电气原理说明或控制流程注解、维修或改造记录等。
三项资料:工作对象技术改造之前的电路原理图及工况表述、改进工程技术路线设计(流程图与功能框图)和主要零部件明细,是工艺方案论证的骨干依据。
对于要遵循物理规律,以推演、论证、解析为主要技术路线的项目论文,建议采用机电工程手册为理论蓝本,引用工程计算方法处理数据。
调试过程:调试工作的工序、工步罗列,调试过程状况和数据的记录。
3.结果与讨论。这是全文的重心,应精心筛选技术工艺成果,把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等选出来,写进去,作为分析的依据。在对结果做定性和定量分析时,应说明数据的处理方法及误差分析,说明现象出现的条件及其可证性。
概括项目工作的总结:所得结果与已有结果的比较;联系实际结果,解说它的工程意义、应用价值和在实际中推广应用的可能性;在本项目实施过程中尚存在的问题,对相关进程记录资料进一步标准化编整的见解、意愿与建议。
参考文献:
[1]王建,张文凡.电类技师论文的撰写、答辩及点评.(ISBN9787111318422).机械工业出版社,2012.
【关键词】 模拟电子技术 课程设计 双语教学 教学改革
【中图分类号】 G424 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2013)01(a)-0044-02
1 引言
模拟电子技术课程设计是电类专业的一门重要实践环节的必修课,其教学质量对学生专业素质的培养有着举足轻重的关系。双语教学是教育部2007年推出的高等教育改革的重要手段之一,我们已经在09电子信息工程专业开设了模拟电子技术理论课的双语教学,效果很好。而模拟电子技术课程设计是为能够应用所学理论知识和技能解决生产实际问题而设置的,因此学生必须经过实践教学环节的严格训练才有可能牢固掌握课程的基本内容。电子技术起源于西方,西方电子技术的发展要早于我国。为达到模拟电子技术课程设计的目的和要求,我们一直在探索一种更加适合自己特点并且又能够与国际接轨的教学方式,通过实践教学改革不断提高实践教学的质量。
2 对传统课程设计教学模式的反思
模拟电子技术课程设计是一门实践性很强的技术实践课程,该课程设计是针对《模拟电子技术》课程对学生能力培养的要求进行综合训练性质的课程,其目的是让学生通过有关课题的设计和线路搭试调试,进一步加深对所学基础知识的理解,培养和提高学生实践动手能力和分析解决实际问题的能力。在传统的课程设计教学工作中课程设计总是被看作理论教学的辅环节,例行的设计程序是学生根据教师已编好的课程设计指导书在面包板上搭试实验线路,机械地测试一些数据来验证所讲理论的正确性。在此过程中由于面包板被使用多次,难免有些插孔会变松,一旦导线去后会有接触不良的现象,以至会造成电路调试困难。对于许多异常现象绝大多数学生除了对预先设计好的电路反复检查实物电路有无错误外[1],就根本不知道问题出在哪儿了,即使有的学生很幸运的做出来了,也是知其然而不知其所以然。另外我们实践环节所用的很多芯片资料都是英文的,需要有一定的英文专业述语。因此我们教师的责任就是必须要在教学中不断地探索教学方法;要考虑如何发挥学生学习的主动性,培养学生独立思考、独立工作的能力;如何提高学生应用理论解决实际问题的能力和动手制作能力。
3 构建新的课程设计教学模式的指导思想及其探索
3.1 教学模式改革
为了改变传统实验教学模式所造成的被动局面,须建构一种既发挥教师的主导作用又能充分体现学生认知主体作用的新型教学模式[2]。适量的引入双语教学,对用到的专业述语用英文表达,并告诉学生上网查阅AD芯片、TI芯片、LM芯片和ST等芯片,让学生了解如何与国际接轨。我们必须要求课程设计的主体-学生明白课程设计是单独开设的一门课程,必须要上好。其次给学生提供三个以上的不同课题,课题的选择上既要结合学生目前学到的知识(因为他们才上了电路分析、模拟电子技术双语教学2门专业基础课),又要具有趣味性。让学生选择自己感兴趣的课题去做,其目的是让学生能够根据自己的兴趣自主学习,并同时要求学生仔细阅读课程设计的任务书和指导书,明确要做什么、需要用到哪些英文专业述语、如何去网上检索可能需要用到的相关芯片、将如何使用该芯片以及对芯片的器件的要求等等。再将电子工艺融进课程设计之中,即在课程设计中除了印制线路板不需要做(由于课时与硬件条件的原因,我选用了焊接板)外,要求学生了解设计中所用元器件及材料的类别、型号、规格、参数和符号;主要性能和一般的选用原则以及所用元器件的测量方法;熟悉电子装接工艺的基本知识和要求;掌握电子产品的手工焊接、装配、调试技术。提高了对常用仪器仪表及元器件的选用和使用能力,掌握了焊接的技能。在满足了电子工艺要求的同时还要求学生具有一定的艺术审美眼光,即出来的产品具有艺术欣赏性。
3.2 教学实施
我在带09电子信息工程专业学生模拟电子技术课程设计时已经尝试了上述的教学方法,结果另人满意。例如课程设计的其中一个课题要求学生设计一个简易的电子琴电路,能发出八个基本音阶。该课程设计要涉及到模拟电子技术理论中运算放大器的原理、振荡电路的原理,功放电路的原理。那么在其中学生需要掌握small-signal low-power amplifiers、distortion、driving low-impedance loads、……Wien-Bridge circuit、op-amp等重要的专业述语。使得学生很方便的阅读英文相关资料,同时又进一步加深了对于模拟电子技术双语理论课程概念的理解。
该课程设计另外一个关键知识点是如何选频,RC桥式振荡电路是由RC选频网络和同相比例运算电路组成,对不同频率的输入信号产生不同的响应[3]。通过对RC串并联选频网络的幅频及相频特性的分析找出选频点。起振时>1,=3时,振幅达到稳定且可以自动稳幅;按下不同琴键即改变RC值;八个基本音阶电路的构建基于此原理。在输出级功放选取时,学生又能够进一步加深对功放知识点的理解,学生经过查阅相关资料,选择了低频集成功率放大电路芯片及其所需的电路,设计出一个合理的综合电路图。在安装、调试、测试的过程中,遇到能否通过喇叭发出八个基本音阶问题。声音是否好听即悦耳;若发不出声音,需要找出问题所在,改进电路。这期间学生必须经过反复的独立思考、独立分析问题与解决问题的过程,同时还要有细心、耐心、恒心,从中培养了他们的动手能力与创新能力。在成功调试出电路后,有音乐细胞的学生还激动地当场弹奏了“欢乐颂”,班里其他的学生也都被这个曲子感染得欢呼了起来。虽然感到模拟电子技术这门课程非常抽象、难学;课程设计的过程也是艰苦的,但与有趣的作品结合起来,结果是另人欣慰的。
3.3 课程设计报告撰写
在课程设计教学改革中,对于课程设计报告撰写,我又提出了新的要求,即不能像写模拟电子技术实验报告那样写得简单化、模版化。而是要写成小论文的形式,不需要像写毕业设计论文那样多的字数,大约3000-4000字左右。我告诉学生论文正文应该围绕主题有其整篇论文的结构,即节、段的层次及其划分。正文应充分阐明对课题的观点、原理、方法及具体达到预期目标的整个过程。内容务求客观、科学、完备,要尽量让事实和数据说话。物理量和单位应采用法定计量单位等,完全属于科技论文的写作,虽然有一定的难度,但这样为他们今后毕业设计论文的写作起了一个引子和铺垫作用,让学生脑海里有这么一个意识存在。在我的鼓励下,结果也是非常令人满意。
4 结束语
根据我校以高级应用型人才的培养模式,本次课程设计对原有的教学方法与教学手段进行了改革,并且适当融入了双语教学,跟踪世界的电子技术发展,注重学生实践能力的培养,创新思维的培养。通过课程设计,学生不仅掌握了一个小产品的制作过程,而且掌握了相应的专业英文述语;更加理解和掌握了模拟电子技术课程的精髓。使学生将理论知识点运用到实践中,并通过实践将理论知识点有机的融合起来。使学生从兴趣中感知了理论知识,又从抽象的理论知识中获取兴趣,经过培训的学生已经在参加全国大学生电子设计竞赛中发挥了重要作用。改革也为学生今后的主动学习以及以后的毕业设计打下了良好的基础。
参考文献
[1] 刘长国.模拟电子技术课程设计的探讨[J].电子制作,2006.12,55-56.
关键词:单片机;交流阻抗特性;等效电路参数
中图分类号:TP216 文献标识码 A 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 , ZHANG Sanmei2 , Zeng Jing1
(1 School of Electronic Information and Engineering, China West Normal University, Nanchong Sichuan 637009,China;
2 Experiment Center, China West Normal University, Nanchong Sichuan 637009, China)
Abstract: Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance, a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system, MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends , the load impedance characteristic is determined. Finally, the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed, which can be obtained under different operating frequency.
Keywords: MCU; AC Impedance Characteristics; Equivalent Circuit Parameters
0引 言
电路交流阻抗随信号源的频率变化,其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时,电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感,从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数,对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。
已有的交流参数测试仪,其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率,或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试,而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少,且未曾涉及到负载为黑盒子电路(其可能为RLC元件,某用电器或电路模块,以下统称为负载电路)的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析,通过采用单片机产生激励信号,能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性,并进一步得到其等效电路参数。
1硬件电路
系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机(MCU)、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。
图1 等效电参数分析仪原理图
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大,再送入整流滤波电路,便于单片机(MCU)接收识别,放大电路型号为AD620。整流滤波电路,用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号,使有用信号免受干扰,易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器,所产生的信号频率送入单片机识别,进而确定出接入电路的电容值。其中,可调电容C与电路的连接通过开关控制,该可调电容C为特制的双可调电容(构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同,并由同一旋钮控制调节),这样,可在隔离电路影响的情况下,获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻,主要起限流作用,如当电路串联谐振时,使电路电流不至于过大,损坏仪器。 为采样电阻,为小阻值锰铜电阻,用于将负载电流转换为电压信号,再送入放大电路。 为负载电路。
2算法设计
根据有效值、功率因素的计算结果[9],可得到电路总阻抗
(1)
其中, 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关,若负载为非电容性;则 ,若负载为非电感性则 。令 ,则有
(2)
系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法,确定(2)中的正负符号,即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联,设被测负载的电导和电纳分别为 和 , 可调电容电纳为 ,其等效电路如图2所示。
图2 阻抗特性的判断原理图
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic当端电压有效值恒定时,电流有效值
(3)
即: (4)
可见,当 与 同号,即被测负载为电容性时,电容增大,电流 单调上升;而当 与 异号,即被测负载为电感性负载时,电容增大,电流 将先减小而后增大。因此,单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况,判断出负载的阻抗特性。在此基础上,设负载 的等效阻抗为 ,由于测量电路为可调电容C与负载 并联,然后再与定值电阻 串联,根据电路串并联关系,则有:
(5)
联立(1)-(2)和(5),在已判断得到负载的特性的情况下,便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得
(6)
(7)
因此,对于给定负载(如某单元电路),该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数,便于电路的分析与设计。
3 系统测试
系统设计完成后,通过键盘设定激励信号幅值和频率,调节电容旋钮,即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件,其参数值分别为10,10mH,1uF。再将电路元件安插在万用板上,借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路,并同时具有典型的二端口结构,然后分别测试了信号频率为1KHz时,负载的等效电路参数。用 Idealization(I)和Test (T)分别表示理论值和测量值,结果如表1所示。
表1 测试结果
Tab.1 Test results
电阻() 电感(mH) 电容(uF) 串联(;uF) 并联(,mH)
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ; 1.65 9.97;1.59 9.91;0.15 10.04;0.23
测量 结果表明,在1KHz频率下,所搭建的串联电路具有阻容特性,而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于:除工艺等因素外,导线等所引入的分布阻抗。
4 结束语
本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪,可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时(特别在用作RLC测试仪的情况下),若测量频率较高,分布参数影响将较为显著,对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响,还有待进一步研究。
参考文献:
[1]陈鹏,李固,边雁,等.采用RLC激励的EMAT圆柱探头设计参数分析[J].传感器与微系统2012,31(2):77-80. 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
[2]王秀霞 电阻电容电感测试仪的设计与制作[J].电子技术,2012,30(2):47-49.
[3]任斌, 余成, 陈卫等.基于频率法和 MCU 的智能 RLC测量仪研制[J].微计算机信息,2007,23(10):129-130.
[4]陈小桥,黄恩民,张雪滨,等.基于单片机与 AD9851 的信号发生器[J].实验室研究与探索2011,30(8):98-102.
论文关键词:利用歌诀复习物理实验
物理学是一门实验科学。物理实验为理性认识提供了发现物理规律所需的感性材料、检验物理理论和假说的正确依据、开拓了物理学应用的新领域。在新课标高考中实验考查占有的比例逐年增加,与传统考查相比有下列趋势:①从机械记忆实验转向分析理解实验、理解物理实验原理转变。②从既定的学生分组实验转向变化的创新实验。既定的学生分组实验已经从高考试题中逐渐退出,取而代之的是学生尚未接触过的实验,而与学生做过的实验有着联系的实用性、创新性实验。从考查内容上看呈现如下特点:①实验的基本原理和思想方法是考查的核心内容。②实验数据处理是实验的重要环节,也是高考的重要方面。③基本仪器的使用是高考的热点。④实验的实际操作是考查的重点。⑤设计性实验是考查的难点。面对这些方面,学生感到慌乱,没有行之有效的复习方法cssci期刊目录。结合实际我采取了利用歌诀复习物理实验,收到了较好的效果。
在复习《验证牛顿第二定律》时,利用了这样的歌诀:控制变量法,验证牛二律;实验第一步,平衡摩擦力;合力等于盘码重,必须满足关系式(m?M); 验证aM成反比,注意选好坐标系。这一歌诀的第一句“控制变量法”,说明了本实验的实验思想方法,即“控制变量法”;第二句“验证牛二律”,说明了本实验的实验目的,即“验证牛顿第二定律”;第三四两句“实验第一步,平衡摩擦力”,强调了本实验的注意事项之一,即消除摩擦力对实验结果的影响;第五六两句“合力等于盘码重,必须满足关系式(m?M)”,说明本实验中小盘及砝码的总重力视为小车受到的拉力,必须满足关系式(m?M);第七八两句“验证aM成反比,注意选好坐标系”,说明本实验中在处理数据时,aM图像是曲线,寻找关系不够明显,为了解决这一问题,纵轴选a,横轴选,这样就可化曲为直,很直观地发现a和M的反比关系。利用了这一歌诀,不仅本实验的实验目的思想方法、注意事项、数据处理技巧等都进行了复习,而且提高了学生学习兴趣,从而使学生在轻松的情况下掌握了本实验的知识,提高了学习效率。
在复习《测定金属的电阻率》时,利用了这样的歌诀:两个定律把ρ测,测U测I测直径;测D(直径)要用测微器,读数规则要注意;L测量莫松动初中物理论文,为减误差A外接;通过电流要适宜,变阻器使用记心中。第一句“两个定律把ρ测”,两个定律说明了本实验的实验原理,即电阻定律和欧姆定律,把“ρ测”说明了本实验的目的,即测定金属的电阻率;第二句“测U测I测直径”,说明了本实验需要测量的物理量,即导体两端的电压、通过导体的电流以及导体的直径;第三四两句“测D(直径)要用测微器,读数规则莫忘记”,强调了本实验应用的一个重要仪器―螺旋测微器以及螺旋测微器的读数规则;第五句“L测量莫松动” 强调测量长度时一要注意是接入电路中的有效长度,二要注意测量时导体不能松动;第六句“为减误差A外接”,伏安法测电阻,测量电路中电流表有外接法和内接法,本实验中为了减小误差测量电路中的电流表要用外接法;第七句“通过电流要适宜”,在用伏安法测量电阻时,通过待测导线的电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中明显增大;第八句“变阻器使用记心中”,变阻器接入电路中有分压式和限流式,在本实验中,由于待测导线的电阻不大,变阻器接入电路时用限流式。利用了这一歌诀,使学生快速掌握实验原理、思想、注意事项,提高了学习效率。
除了上述实验外,其它一些实验也可以采取这一方法复习。如《验证力的平行四边形定则》歌诀:白纸钉在木板处,两秤同拉有角度,读数画线选标度,再用一秤拉同处,作出力的矢量图。如《研究匀变速直线运动》歌诀:测a要用计时器(打点计时器),速度等于位移时间比,使用刻度尺量位移,打点周期0.02秒,交流电压4—6伏,利用推论(?s=aT2)求加速度。
利用歌诀复习物理实验,可以提高学生学习实验的兴趣,提高学生学习效率,但是教师要对学生做好引导,要掌握的是实验思想、实验原理、实验方法及实验数据处理技巧,结合实验操作,必能获得好的效果。
实则在教学中常常是学生的弱点,在各种考试中通过对电阻的测量的考察也可以反映出学生对电学基本知识掌握的情况,另外命题者还在不断的推陈出新,用不同的形式对学生进行考察。下面我们就对初中测量电阻的几种常用方法进行一个简单的总结,希望对同学们能有所帮助。
一、初中最基本的测电阻的方法
(1)伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻,因为电压表也叫伏特表物理论文,电流表也叫安培表,因此,用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是:用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U,则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示,
用图1的方法虽然简单,也能测出电阻,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量更准确,实验时我们可以把图1进行改进,在电路中加入滑动变阻器,增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压,这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差,改进后的电路设计如图2所示。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律,在试验中,滑动变阻器每改变一次位置,就要记一次对应的电压表和电流表的示数,计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值,一般测三次。
(2)伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系,如图3就是伏欧法测电阻的电路图,在图3中,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,记下此时电压表的示数U1;然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端,记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果将单刀双掷开关引入试题,伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法,和图3比较,图4、图5的电路设计操作简单物理论文,比如,我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有:。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
(3)安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系,如图6是安阻法测电阻的电路图,在图6中,我们先把电流表跟已知电阻R0串联,测出通过R0的电流I1;然后再把电流表跟未知电阻Rx串联,测出通过Rx的电流I2。然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律的知识有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
显然,如果按图6的方法试验,我们就需要采用两次接线,可能有的同学怕多次拆连麻烦的话,那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图,这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电流I0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电流Ix。通过计算就有:。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法,也是必须掌握的方法,大家会吗,除此以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗?当然还有:
二、特殊方法测电阻
(1)用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,我们也可以采取以下方法:
1.如图8所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电压表测量出电源的电压U,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:。
2.如图9所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出电源的电压U,当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:
(2)用电流表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
如图10所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2,因为电源电压不变,可以得到:,故有:。
(3)用等效法测量电阻
如图11所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱(其最大电阻值大于Rx)。其实验步骤简单操作如下:
关键词:铁路信号;模拟试验
Keywords: railway signal;simulation test
Abstract: Railway signal engineering simulation experiment has a series of advantages ,such as simple principle, easy implementation, reliable operation, and many other advantages. This paper on the basis of theoretical analysis of railway signal combined with the engineering practice to get correct data , through calculation model and a series of engineering test.This paper effectively solves the problem of railway signal interlocking test, which can be widely used in railway signal conduction of engineering experiment.
中图分类号:X731 文献标识码: A
1.引言
我国铁路以提速为载体,以技术创新为依托,推动了铁路信号的技术改造与升级,广泛采用计算机技术,促进了铁路信号向数字化、网络化、集成化、智能化、综合化方向的发展。而铁路信号在铁路运输中起着相当于人“眼睛”的作用,对提高铁路运输效率、运输速度、保证行车安全都起着至关重要的作用。轨道电路、道岔、信号机是组成铁路信号的“三大块”,本论文将围绕着这三项内容,在设备安装完毕进入调试试验阶段展开讨论,建立模拟试验的模型,以解决模拟实验的有关难题,探讨出一条可行之路。
2.轨道电路模拟试验模型
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体,两端加以绝缘,接上送电和受电设备构成的电路。当轨道电路内钢轨完整,且没有列车占用时,轨道继电器吸起,表示轨道电路空闲。轨道电路被列车占用时,它被列车轮对分路,轮对电阻远小于轨道继电器线圈电阻,流经轨道继电器的电流大大减小,轨道继电器落下,表示轨道电路占用。
根据轨道电路的原理,轨道电路模拟试验可分为室内部分和室外部分。在实际操作过程中,室外部分可以通过分线柜单独对室外电缆进行导通,也可以单独送电进行试验。对室内电路进行模拟试验,第一步是先模拟室外回室内的轨道电压,在分线柜侧对轨道电路进行送电,以检查轨道继电器是否能正常励磁。继电器试验完毕后,在室内分线柜上将所有轨道电路的回线(H)封连,引出一条电源线;将轨道电路的去线单独引出至模拟盘钮子开关的中接点,模拟盘所有钮子开关的前接点封连后引出一条电源线,两条电源线引至轨道电源变压器的二次侧。当扳动妞子开关时,轨道电路的通路就实现了闭合或者断开,实现了对室外轨道电路列车分路的模拟。
图1轨道电路模拟试验模型
3.道岔电路模拟试验模型
目前我国的道岔转折设备主要分为:直流电动转辙机(四线制或六线制)以及交流电动转辙机(S700K五线制)。道岔电路的动作原理是:通过定反操继电器来控制1DQJ和2QDJ吸起和落下状态,通过1DQJ和2QDJ吸起和落下来控制动作电流的流向,从而控制室外的电动转辙机转动,以达到转换道岔的目的。表示电路是通过1DQJ和2QDJ吸起和落下和室外电动转辙机内部节点的闭合位置来控制交流表示电源的流向,通过二极管整流后达到让室内表示继电器励磁的目的,从而反映道岔是在定位还是在反位位置。下面以直流道岔为例,探讨道岔模拟试验模型。
由动作电路原理可知:当道岔向反位动作时,电路中X2、X4通过直流电流;当道岔向定位动作时,电路中X1、X4通过直流电流,负载为室外电机中的定子线圈,通过的电流不大于3A,因此可以通过在X2、X4或者在X1、X4的分线盘位置加载的方式来达到模拟室外电机的目的,我们选用220V/200W的白炽灯泡作为负载。
由表示电路原理可知:当道岔在定位位置时,电路中X1、X3通过交流电流;当道岔在反位位置时,电路中X2、X3通过交流电流,负载为室内表示继电器线圈,是通过电机内部的整流二极管整流,室内的表示继电器励磁的。因此可以通过在分线柜位置的X1、X3和X2、X3上并联二极管就可以实现对表示电流的整流,达到模拟室外电机内部二极管的作用。
图2 道岔模拟试验模型
交流道岔的动作电路/表示电路原理跟直流道岔相近,只是动作线和表示线的配置与直流道岔不同,我们可以使用相同的方法来建立模拟试验模型。
4.信号机点灯电路的模拟模型
信号机点灯电路由室内电路和室外电路两部分组成,室内电路通过信号继电器(XJ)的节点来控制点灯。信号点灯电源XJZ220、XJF220经过熔断器(RD)、信号隔离变压器(GLB)还有灯丝继电器(DJ)将电源送至分线柜端子。然后经过室外分线盒送至室外点灯变压器,从而点亮信号灯光。根据实际电路的原理可以做出如下模型(以调车信号机点灯电路为例):
根据点灯电路原理,将室内外点灯电路分开试验。试验室外点灯电路时,首先导通电路的通路,然后在分线柜点灯端子上单独送出220V点灯电源,以检查室外点灯电路的准确性。室内点灯电路的模拟试验模型当中通过在分线柜位置加入两只220V、60W的白炽灯泡,来模拟室外的信号机的点灯,从而检查室内点灯电路的正确性。
图3 信号模拟试验模型
第一个模型检查了点灯电路的正确性,但是在实际操作中,因为信号机数量较多,我们不可能在分线柜位置每架信号机都挂满灯泡,所以,我们通过建立以上这个模型来解决。在上述模型中我们将信号点灯220V电源加入信号变压器进行变压(变比20:1,可以用几个功率较大的普通轨道变压器实现),将高电压降至低电压(10V左右),然后将信号隔离变压器的一次侧跟二次侧进行封连(封线L、N),拔掉信号隔离变压器,将分线柜点灯线端子进行封连(封线J、K),这样就能保证灯丝监督继电器(DJ)励磁吸起了,从而模拟出来信号点灯电路的工作状态。
5.结论
我们在实际工程中通过几个车站对建立的模型进行了测试试验,在试验过程中我们也发现了一些问题,比如模拟道岔转辙机负载的白炽灯泡功率过小,一开始选用的60W,导致启动电路的1DDQJ不能保持较长时间励磁状态,致使2DDQJ不能转极,随后我们将白炽灯泡更换为220V/200W,这个问题得到了圆满的解决。另外信号机点灯用的白炽灯泡一开始使用的25W的,导致点灯回路电流过小,致使灯丝监督继电器(DJ)不能吸起,后来经过我们更换为40W的灯泡后,问题也得到了相应的解决。
经过一系列的测试试验,我们的模拟实验的方法由于具有简单、易操作、成本低、适用范围广泛、效果好等优点,在信号既有电化改造工程中得到了广泛的应用,比如:京沪电化济南枢纽、徐州枢纽工程,陇海电化徐连段等,得到了现场使用单位的好评。
参考文献
[1]安伟光等.车站信号工程施工.北京:中国铁道出版社,2010.
开展物理实验科技竞赛,即要达到提高教师“教”的积极性,又要实现激发学生“学”的热情的目的。大学物理实验科技竞赛是一项推广物理概念,培养学生动手能力的活动。在搭建适合物理实验科技竞赛的平台方面,要尽可能采用综合设计性实验项目,该实验项目应是全开放式的,只提要求,不设限制[8],要求学生在任课老师指导下对自己在科学和技术范畴感兴趣的内容进行研究或设计,设计的内容可以是对某些自然现象的科学理论分析;也可以是对仪器设备的创新设计制作;或是对现有仪器设备的原理和设计进行改进;或是独特的测试方法和手段等。将其理论研究成果或设计思想、设计原理、实验结果等,以科技论文的形式提交,并将该内容与科技竞赛结合起来,开展全校性的大学物理实验科技竞赛活动,以此来提高学生对物理实验学习的积极性和兴趣。进而提高物理实验的效率和教学质量。
2科技竞赛的组织实施
2.1科技竞赛项目及要求
首先关于举办大学生物理实验科技竞赛的通知。竞赛分为初赛、实验操作和答辩三个环节进行,报名与参赛均以组为单位,每组两人。初赛以笔试形式考查报名选手的基本知识和基本实验技能。实验操作考察学生的动手能力和灵活运用所学知识设计实验的能力,参照我校现有仪器和条件,提出竞赛项目及要求:(1)学生在校期间完成的物理思想清晰,物理知识点明确的实验制作或测试方法和手段。(2)学生在校期间完成的物理思想清晰、与实验相关的科研论文和教学论文。教学论文包括物理实验内容和方法的改进、现代测量技术在物理实验中的应用以及实验数据处理优化等。(3)对物理实验现有仪器进行改进,使操作更加便捷、测量更加精确;对物理实验现有仪器进行重新组合,开发新的实验项目,完成新的实验功能;基于物理课现有实验项目,提出新的实验方法。实验操作中要求两名选手团结协作,按照自己的设计方案在规定时间内完成仪器调试、数据测量、提交报告。
2.2评判标准
由任课教师对学生提交的论文进行评定,要求论文的物理思想清晰,物理知识点准确,论文结构合理,语言描述流畅,符合科技论文的基本要求。
2.3评奖办法
由任课老师在每自然班筛选出三组同学进入最终的竞赛,评奖小组由所有任课教师和物理实验老师共同组成,最终采用答辩方式确定前三等奖,并颁发获奖证书及奖金。其成绩可按一定比例计入大学物理实验课程的总成绩。很明显,这种充分体现学生实践能力的竞赛项目及评奖活动,会充分激发教师和学生做好物理实验的积极性和“教好”与“学好”的热情,可有效地将老师和学生结合成统一的整体。
2.4科技竞赛项目实例
竞赛项目:利用万用表检测较为复杂的集成电路故障所需仪器:万用表;集成电路操作过程分析:首先要根据故障现象,判断出故障的大体部位,然后通过测量,把故障的可能部位逐步缩小,最后找到故障所在。集成电路中总有一个接地脚与印制电路板上的“地”线是接通的,由于集成电路内部都采用直接耦合,因此,集成块的其他引脚与接地脚之间都存在着确定的直流电阻。可通过用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,若各引脚的内部等效电阻与标准值相符,说明这块集成块是好的;反之若与标准值相差过大,说明集成块内部损坏。当然,由于集成块内部有大量的三极管、二极管等非线性元件,在测量中单测得一个阻值还不能判断其好坏,必须互换表笔再测量一次,获得正、反向两个阻值。
只有当内部直流等效电阻正、反向阻值都符合标准时,才能断定该集成块完好。也可采用在路测量。先测量其引脚电压,如果电压异常,可断开引脚连线测接线端电压,以判断电压变化是由元件引起,还是集成块内部引起。在路检测集成电路内部直流等效电阻时可以不必把集成块从电路上拆下来,只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开,同时将接地脚也与电路板断开,其他脚维持原状,测量出测试脚与接地脚之间的内部直流等效电阻的正、反向阳值便可判断其好坏。效果与不足:学生通过竞赛对万用表的使用方法和注意事项有了更加深入的理解,通过对复杂的集成电路故障的分析检测,对各种仪器设备的电路故障分析检测能力有了明显的提升,懂得了学以致用的乐趣,对其他的物理实验项目也有了浓厚的兴趣。不足之处是每个自然班只有三组同学参加竞赛,竞赛的影响面不够宽广,今后要进一步扩大参赛同学的人数。
3结论
论文关键词:对比,实验
电子线路是一门建立在实验基础上的学科。在电子线路的教学过程中不论是基本概念的建立,重点的突出,难点的突破,还是疑点的消除都可以通过演示实验来完成,为了充分发挥演示实验的作用,我们根据不同的教学目的,设计了各种类型的对比性实验,引导学生通过比较来理解要阐述的问题。
一 导入新课的对比实验
教师由对比实验导入新课,不仅能激发学生强烈的求知欲,而且有利于向学生显示新课题的目的性。例如,我们在讲'晶体二极管'这一新课题时,先演示两个引导性的对比实验。实验一:在音乐片中正向串接一只晶体二极管,接通电路,学生会听到一段优美的音乐;实验二:将此二极管反向接在电路中,结果无音乐声发出,学生对此不无感到新奇,接着教师向学生提出问题:为什么出现不同的现象?学生的注意力会迅速集中到研究的对象-晶体二极管上。此时教师因势利导,告诉学生:接入电路的是一只晶体二极管,这就是我们本节课要研究的对象。
二 形成概念的对比性实验
对于学生难以理解的抽象概念,采用对比性实验的好处在于:化抽象为具体,变教条为活用;通过边实验,边分析的教学方法进行对比和分析概括出事物的本质特征,进而形成概念,完成认识上的第一次飞跃。如在”滤波“这一概念的教学中设计如下对比实验:首先在半波整流的输出端接示波器,接通电源后让学生观察半波整流输出电压波形,这时学生可以清楚地看到脉动的直流电压波形。然后在电路的输出端并接滤波器,接通电源,再让学生观察输出波形,可以看出波形发生了变化,由此教师引导学生分析两个波形不一样的原因,从而得出结论。通过上面的对比试验使”滤波”的概念建立在感性认识的基础上,学生更容易理解。
三 导出规律的对比试验
教材中有些内容容易造成学生片面的认识,为此我们设计了针对性较强的对比试验,采用实验观察与理论分析相结合的教学方法,认真处理实验观察与思维加工的关系,使教学内容变得形象、具体,学生易于接受核心期刊目录。如在RC积分的微分电路中,我们设计了几组实验,采用边实验,边分析,边对比的做法引导学生通过对实验现象的观察物理论文,分析比较,推导出正确的结论。电容C在接入电路前要进行放电处理。实验一:示波器接在R两端,将开关打在A点,开关闭合的瞬间,发现示波器上显示的波形突然跃升到一个新的位置后稳定,说明R两端的电压发生突变。实验二:将示波器接在C两端,示波器上显示的波形逐渐缓慢上升,然后停在一个稳定位置,说明电容器两端的电压不能突变,实验三:示波器接在C两端将开关打在B点,开关闭合的瞬间,示波器上显示的波形是逐渐缓慢下降 最后接近为零,同样说明电容器两端的电压不能突变。学生通过观察分析得出如下结论:在RC电路中,电阻两端的电压能突变,而电容器两端的电压不能突变。
实验原理如图1-1
图1-1
四 消除疑点的对比试验
三极管共发射极放大电路中,学生对“单相共发射极放大电路具有反向作用”这一特性不理解,疑点较多。为此,我们设计以下演示实验:用双踪示波器分别接在共发射极放大电路的输入端和输出端,从示波器上可以一目了然的看出V0与Vi的相位关系,这样在实验提供的感性认识的基础上,再通过理论分析学生就可消除认识上的疑点,对“单相共发射极放大电路具有反向作用”这一理论的理解就更具体,深刻了。
五 排除混淆的对比试验
学生在学习晶体管开关特性时,虽然知道三极管截止和饱和可以相当于开关的断开和接通,但在实际做题时容易混淆。为此,可以演示以下实验,如图1-2所示,把开关合在A点,灯不亮,把开关合在B点,灯亮,由此引导学生分析三极管是相同的,区别是输入电压不同,再经过理论计算,弄清楚该现象出现的原因。学生通过对比试验的观察与分析,明白了两种电路既有区别又可以依据一定的条件相互转化,从而达到感性认识和理性认识的统一。
图1-2
总之,对比性实验在电子线路教学过程中应大量推广和应用,使枯燥无味的理论分析变得更具体,形象,这样不仅能激发学生强烈的求知欲望,提高学生的动手能力而且能培养他们团结协作的精神。
参考文献
[1]何琳.在职业技术教学中培养学生关键能力[J] .高教论坛,2008
[2]全红.BTEC课程教学模式对高职教学改革的启示[J] .老区建设,2009
[3]陈钰,陈锋.基于能力本位的高职国际贸易实务课程教学探究[J].高教论坛,2009
关键词 电子信息 毕业设计 工程实践 课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A
应用型本科院校电子信息类专业的毕业设计一般要求学生独立完成课题的方案设计、电路设计、原理图与PCB图设计、实物制作与调试、撰写论文以及答辩等多个环节,是对电子信息类毕业生工程实践技能和科学研究能力的综合考核。但是,近年来由于高校扩招和生源质量的下降,以及毕业生就业压力增大的影响,导致电子信息类专业毕业论文(设计)的质量出现明显的下降。因此,如何提高毕业设计(论文)的质量已成为高校教学改革研究的一个重要课题。
1 毕业论文(设计)中的主要问题
1.1 学生缺乏工程实践能力
我校工程实践教育中始终存在着“重理论、轻实践”的认识倾向,忽视了大学生实践能力的培养,因此学生在做毕业设计时,有的不会做方案设计;有的缺乏研究思路和方法;有的仪器操作不熟练,不会排除在实物制作与调试中遇到的故障和问题,导致实物没调试成功;这些极大地挫伤了学生的积极性,影响了毕业设计的质量。
1.2 学生投入的时间、精力严重不足
我校的毕业设计安排在第8学期的1~16周,正是企事业单位招聘的高峰时刻,由于如今经济转型,大学生就业压力巨大,寻找一个好单位,需要花费大量的时间去参加招聘会和面试,如果面试成功,用人单位希望学生马上顶岗实习,使得学生在毕业设计中实际投入的时间和精力不足,当然还有极少数学生忙于补考等遗留问题的解决也牵扯了大量的精力,影响了毕业设计的质量。
1.3 学生对毕业设计认识上有误区
我校大多数学生认为毕设对寻找工作单位没有影响,同时认为毕业设计总是可以通过的,没有将毕业设计看成是大学实践活动中最重要的综合实习,是对自己工程实践能力和创新能力的培养,是自己清晰了解设计过程的学习,是自己论文撰写能力的培养,对自己在以后的实际工作中尽快适应社会,影响巨大。
2 提高毕业论文(设计)的措施和建议
2.1 合理设置课程体系,优化教学内容
我校作为应用型本科院校,为培养学生的工程实践能力,对人才培养方案和教学大纲进行了修改,突出学生实践能力的培养,使学生有进行系统设计、实验分析和数据处理的能力。课程体系改革中进行了如下修改:(1)将课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、实践教学五个模块。(2)重视专业基础课程平台建设,对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等教学内容优化,主要强调电路理论的基本理论和概念,电子器件的外部特性,突出实践运用,加强实验教学,在实验性教学中增加设计性实验。(3)对一些实践性较强的课程,如单片机,将其由专业基础课调整为选修课,考核方式为项目设计,突出学生的实践能力。(4)针对应用型本科的特点,调整专业选修课程内容,突出实践运用,将一些理论性较强的选修课进行调整,如模式识别、图像处理等,调整为射频电路及CAD技术、FPGA通信设计基础、ARM原理与应用等。(5)优化实践教学内容,增加了电子技术课程设计,专业实践课程体系更加合理有序,符合认知规律,学生在一、二年级注重专业基础训练,培养学生的仪器操作能力和建立基本的系统概念,掌握基本的设计流程和动手制作实物的能力;三、四年级则是专业工程设计的培养,使学生具备独立设计一个完整电子系统的能力。(6)为提高学生实践能力,建立实验室开放机制,电子工艺实验室全天开放,学生自主管理,其他专业实验室由学生申请,系部批准后对申请学生开放,尽可能提供实验室给学生使用,提高学生的工程实践能力。(7)改革教学方法和教学手段,在课堂教学和实验教学中引入仿真工具和软件,如MATLAB,MULTISIM,PROTELL等。尤其是单片机教学采用CDIO模式取得了较好的效果。(8)校企合作,与企业合建实验室,如与TI公司合建单片机实验室,将最新的电子技术引入教学中;并设立大学生创业创新基地,鼓励大学生自主学习、探索和开展科研活动。(9)开设科技讲座,扩展学生的知识面,激发学生的创新意识和兴趣。
2.2 对毕业论文(设计)的时间、模式进行调整
(1)由具有中级职称以上的有责任心的中青年教师组成毕业论文(设计)选题小组和指导小组,对选题的综合性、实用性、创新性和时效性进行评价和筛选,强调选题以设计类题目为主,要求软硬件相结合。(2)学生的选题时间可灵活调整,我校鼓励学生参加各种学科竞赛。如大学生电子设计竞赛,在做毕业设计时可选取与学科竞赛相近的题目;参加飞思卡尔的可选取智能车的题目;还有一些学生可在第6学期单片机实践时就选取自己感兴趣的题目作为选题,如有学生在单片机实习时做的是电子抢答器,毕设时做的是无线抢答器,学生完成得非常好。(3)对学生加强教育,认真开好毕业设计动员大会,提高学生的主观能动性,毕业设计是一个自主学习、实践、探索和创新的过程,是学生参加实际工作的一个预演,对学生很重要,消除学生的认识误区,提高学生的积极性。(4)严格毕业论文(设计)考核制度,对在毕业设计中期检查中不合格的给予警告,如在毕业设计中确实不合格的要求二次答辩,二次答辩还不合格的则毕业设计判定不合格。
3 总结
近年来我校通过不断地探索和调研,借鉴其他学校的一些经验并结合本校的实际情况,科学设置课程体系,优化突出应用型教学内容,合理安排毕设时间和组织机构,整合学校实验室教学资源,与企业合建实验室,充分调动学生的主观能动性,达到提高毕业设计质量的目的,从实施的效果来看,已初步扭转质量下滑的趋势。
参考文献
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Eby G. Friedman University of Rochester USA.
Power distribution networks
in high speed integrated
circuits
2004,277pp.
Hardcover USD 79.00
ISBN 9781402075346
Kluwer Academic Publishers
高速集成电路中的
功率分配网络
AV梅齐巴EG弗里德曼
自从20世纪60年代初单片集成电路发明以来,半导体电子工业经历了爆炸式增长。在过去的几十年中,技术定标是改进集成电路性能的主要驱动力,在这种驱动力作用下集成电路的速度与集成密度有了显著的改进,这些性能的改进使得对单片线路的功率分配成了一个困难的任务。以高时钟速度运行的高密度电路把分配电流增加到了几十安培,而电源的噪声容限的缩减是与电源电位的减少保持一致的。这些倾向把功率分配问题直接推到了开发高性能集成电路中挑战的最前沿。
本书的主要目的是为高速的、高度复杂的集成电路功率分布系统的功能及设计提供理论和实践基础。为达到这个目的,本书做了两个方面努力,第一描述整个功率分配系统的阻抗特性,从稳压器到印刷电路板,从包装的集成电路到单片电路的功率端;第二讨论单片功率分配网的电感特性及这些结构在相关电路中的性能。这本专题论文是以本书的第一作者从1998至2003年美国罗切斯特大学做博士论文时所进行的一系列研究为基础的,而这些研究工作是在本书第二作者的指导下进行的。
本书共分两部分,第一部分第1~8章,提供了对集成电路中功率分配的一般描述,介绍了功率分配面临的挑战,描述了设计功率配系统的原理,考察了去耦电容器体系。第1章绪论;第2章电子电路的电感性;第3章单片电感电流回路的性质;第4章电迁徙;第5章高性能功率分配系统;第6章单片功率分布网络;第7章计算机辅助设计与分析;第8章单片功率分布网的电感特性。第二部分为第9~14章,专注于单片功率分配网络的阻抗特性,研究了单片功率分配网络阻抗特性中的互连电感效应。讨论了这些阻抗特性与电路行为的关系,描述了用于功率分配网络的计算机辅助设计与分析的技术及算法。第9章网电感的变化与频率;第10章电感/面积/电阻之间的折中;第11章单片功率分配噪声的定标趋势;第12章多层网的阻抗特性;13章单片功率分配网络中的电感效应;第14章结论。
本书可供微电子学专业的研究人员、工程师及研究生阅读参考。
胡光华,高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)