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(一)傳導(dǎo)瞬變和高頻干擾
1.由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變(配)電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,對設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾,嚴(yán)重還可損壞電路。2.由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾,電壓幅值高,時(shí)間短、重復(fù)率高,相當(dāng)于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現(xiàn)代高速鐵路對電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁,振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。
(二)場的干擾
1.正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場兩種,特別是短路事故時(shí)的磁場對顯示器等影響比較大。2.由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3.變電所中的隔離開關(guān)和高壓柜手車在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程,也產(chǎn)生一定的磁場。4.無線通信、對講機(jī)等輻射電磁場對遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾,鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處,通信發(fā)射塔對中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。
(三)對通信線路的干擾
1.鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站,再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心,遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號,由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多,遠(yuǎn)動(dòng)終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車通過時(shí)的振動(dòng)對遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備有一定的干擾。
(四)繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號,或負(fù)荷開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號。
二、干擾對電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響
無論交流電源供電還是直流供電,電源與干擾源之間耦合通道都相對較多,很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤,影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性,還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件;開關(guān)量輸入、輸出通道受干擾,可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤,遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常,無法正常工作,還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。
三、抗干擾設(shè)計(jì)分析
(一)屏蔽措施
1.高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)終端輸入、輸出采用有鎧裝(屏蔽層)的電纜,電纜鋼鎧兩端接地,這樣可以在很大程度上減小耦合感應(yīng)電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專門屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3.在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容,可以有效抑制外部高頻干擾。
(二)系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)
1.一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備,合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行,對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量,設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線,降低接地網(wǎng)中瞬變電位差,提高對二次設(shè)備的電磁兼容,減少對遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2.二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地,安全接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí),遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全,將設(shè)備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導(dǎo)電性好、接地牢固可靠,安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連;工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn),保證其可靠運(yùn)行,防止地環(huán)流干擾。
3.由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料,本身也有屏蔽作用,將高低高柜都可靠接地。4.遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機(jī)殼之間的分布電容,提高抗共模干擾的能力,可明顯提高電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。
(三)采取良好的隔離措施
1.為避免遠(yuǎn)動(dòng)終端自身電源干擾采取隔離變壓器,電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合,隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等,開關(guān)量的輸出主要是對斷路器、負(fù)荷開關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3.信號電纜盡量避開電力電纜,在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)注意避免互感。4.采用光電耦合隔離,光電耦合器的輸入阻抗很小,而干擾源內(nèi)阻大,且輸入/輸出回路之間分布電容極小,絕緣電阻很大,因此回路一側(cè)的干擾很難通過光耦送到另一側(cè)去,能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)入主CPU。
(四)濾波器的設(shè)計(jì)
1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾,軟件采用離散的采集方式,并選用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。
(五)分散獨(dú)立功能塊供電,每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過載保護(hù),不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞,也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合,大大提高供電的可靠性。
(六)數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)
1.在信息量采集時(shí),取消專門的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內(nèi),減少中間環(huán)節(jié),這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號,并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號,也可能對遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號。
(七)過程通道抗干擾設(shè)計(jì)
(八)印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開;電源輸入端跨接10~100μF的電解電容。
(九)控制狀態(tài)位的干擾設(shè)計(jì)
(十)程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)
(十一)單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)
(十二)對于終端至通信站的數(shù)字通信電纜加穿鋼管,特別是穿越其他電力電纜時(shí),避免和其他電力電纜等同溝敷設(shè)并保持一定的交叉距離。
(十三)對于特殊的變(配)電所或區(qū)間信號站的環(huán)境
(十四)提高遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸?shù)目煽啃?,在電力調(diào)度中心和遠(yuǎn)動(dòng)終端之間建立出錯(cuò)重發(fā)技術(shù)直到住處確認(rèn)信息為止。
關(guān)鍵詞: 電工技師論文 工藝性 標(biāo)準(zhǔn)化
一、專業(yè)項(xiàng)目論文的工作觀
技師技能考核或鑒定首先應(yīng)注重的是工作者專業(yè)素質(zhì)――崗位工作能力水平的評價(jià)。寫作和提交論文是申報(bào)鑒定者應(yīng)對技能考核鑒定的準(zhǔn)備過程,同時(shí)是個(gè)人技能水平的展示過程。
技術(shù)工人的專業(yè)工作目的一般要求是:保證生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低物質(zhì)消耗――有效益價(jià)值核算或向好性預(yù)期。憑借論文關(guān)于專業(yè)工作項(xiàng)目立論確定、技術(shù)路線解析、工藝方法選擇、調(diào)試過程記錄等的描述,充分顯示工作者的能力水平――專業(yè)規(guī)范把握、主流技術(shù)運(yùn)用、工藝方法適當(dāng)、工序工步明晰。
技師論文應(yīng)該強(qiáng)調(diào)較高級工藝性內(nèi)容,應(yīng)該是工作技藝和業(yè)績展示、以專業(yè)文獻(xiàn)范式表述的文章,并不一定要用某效益指標(biāo)來顯示工作價(jià)值。如工藝改進(jìn)型課題論文,突出的是專業(yè)技巧水平;又如新技術(shù)應(yīng)用型課題論文,突出的是對工程新技術(shù)或復(fù)雜工藝的理解和駕馭能力。
1.強(qiáng)調(diào)論文項(xiàng)目的工藝性價(jià)值。技能,應(yīng)理解為專業(yè)工作的技能工藝能力。也許是簡稱,總易誤認(rèn)為技能偏指技術(shù)能力,而忽視工藝能力。技術(shù)一般是指工業(yè)過程的方法論,即一般是可行性確定后在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)前提下選材、加工手段、加工流程以盡可能的高效率獲得目標(biāo)產(chǎn)品的方法。而工藝,可以理解為加工的“藝術(shù)”,強(qiáng)調(diào)工作過程中獲得目標(biāo)產(chǎn)品的技巧性、保障性和完美性。技術(shù)工藝能力,可以理解為技術(shù)與工藝互滲而形成的知識型、技巧型、成熟型的生產(chǎn)力。
較高級的專業(yè)技能型人員的工作,應(yīng)能體現(xiàn)技術(shù)工藝引人入勝的技巧性,工作項(xiàng)目論文也理所當(dāng)然要求顯示出工藝性價(jià)值――論文應(yīng)顯示出寫作者關(guān)于工作項(xiàng)目的基本技術(shù)理解能力和工藝質(zhì)量層次?;炯夹g(shù)能力包括專業(yè)理論的引用或引證,工藝質(zhì)量則涵括改進(jìn)能力、工作技巧、專業(yè)理論與實(shí)際的連接和補(bǔ)足能力、安全防護(hù)構(gòu)思能力、提高工作對象商品化的能力。工藝質(zhì)量直接決定了目標(biāo)產(chǎn)品的實(shí)用性、適用性和市場性。
2.注重專業(yè)性表述的標(biāo)準(zhǔn)化概念。技師的基本技術(shù)理論理解力是其工作的重要基礎(chǔ)之一,但其工作的方式、目標(biāo)往往約束了專業(yè)理論的擴(kuò)充速度和應(yīng)用空間。許多長期在特殊電氣工程崗位工作、工藝經(jīng)驗(yàn)豐富的技藝型人員理論水平并不高,但他們的本職工作很出色,工作質(zhì)量的工藝價(jià)值突現(xiàn)。一般認(rèn)為長期的專職工作經(jīng)驗(yàn)中積累著較高的專業(yè)工藝悟性。應(yīng)該看到,高專業(yè)工藝性主要表現(xiàn)為相對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)規(guī)范有很強(qiáng)的理解力,對生產(chǎn)流程有很強(qiáng)的連接、補(bǔ)足、改進(jìn)的能力。正是高的專業(yè)悟性使得技藝型人員與技術(shù)設(shè)計(jì)人員的工作配合相得益彰。
3.把握過程分析的理論深度。一些技師工作項(xiàng)目論文中,用大量篇幅闡述理論的依據(jù)――數(shù)理公式推導(dǎo)過程或教科書式論說,然后繪出基本原理圖,最后給出相當(dāng)肯定的可行性結(jié)論。必須注意,這種論文往往是有缺陷的――項(xiàng)目的實(shí)施有效性沒有表達(dá)―作者的操作工藝技能水平得不到顯示。缺少相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)公式或者經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(理論公式受客觀實(shí)際過程條件的約束),易使得項(xiàng)目實(shí)施性這一關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)受到鑒定評價(jià)者質(zhì)疑。這類論文的缺陷在論文大辯的有限時(shí)間里難以彌補(bǔ)。
4.妥當(dāng)運(yùn)用“技術(shù)進(jìn)步手段”、“技術(shù)創(chuàng)新理念”、“精湛工藝過程”。機(jī)電工程崗位特征――專業(yè)智能成分較多,技巧思維保持,非連續(xù)性非周期性的操作。視下述工作能力為工藝能力;把握專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的運(yùn)用方法、流暢的專業(yè)語言(術(shù)語,編程,工程圖,解析圖表等)表述、撰適用的工程文檔、規(guī)劃工作技巧和效率。
技術(shù)進(jìn)步:在產(chǎn)業(yè)規(guī)范約束下,采用現(xiàn)代的、主流的專業(yè)技術(shù)成果。
技術(shù)工藝創(chuàng)新:在產(chǎn)業(yè)規(guī)范約束下的工作能夠在去除隱患、操作便捷、安全可靠、形式優(yōu)化、節(jié)能提效、減污去噪、降低維護(hù)成本、智能化診斷運(yùn)行等某些方面有顯明的特色成果。
基本完備和適配的資料:是指可以作為施工提綱或設(shè)備的檔案基本資料。
二、電學(xué)原理在工程運(yùn)用中的本征性理解
機(jī)電技術(shù)中的電工技術(shù)是關(guān)于電能量分配和智能控制的技術(shù),應(yīng)用電工技術(shù)的基礎(chǔ)原理是歐姆定律和麥克斯韋電磁方程組。
1.本征性理解??陀^導(dǎo)電材料上的電量分析應(yīng)劃分為以電壓(電動(dòng)勢能信息)為主量的“信息變換及傳遞系統(tǒng)”和以電流為主量的“能量傳輸電路”??刂菩畔鬟f系統(tǒng)的第一要素是“保證信息的準(zhǔn)確”,控制系統(tǒng)傳遞信息不一定依賴固形材料(例如可通過空間電磁場感應(yīng)傳遞)。
使用電動(dòng)機(jī)為電能耗用終端的設(shè)備繼電器線路形式控制電路主要形成運(yùn)動(dòng)控制“邏輯、時(shí)間、順序”機(jī)制,自保、互鎖、延時(shí)、中繼等都是形成控制信息的電路。
采用集成運(yùn)放器為核心的信號電壓調(diào)節(jié)器主要解決比例(信號放大)、微分(信號即時(shí)變化率)、積分(信號的時(shí)間積累效應(yīng)),而整流、檢波、限幅、隔離、跟隨、調(diào)零、保護(hù)等都是附加電路。
電能量傳輸?shù)牡谝灰厥请娐烦蔀榛芈?,依賴有形的?dǎo)電材料,再者就是能量規(guī)模(大小)和傳輸時(shí)間可控。因此,控制電路的關(guān)鍵功能是信息“變換(如電壓放大器)”和“調(diào)節(jié)”。
主電路的關(guān)鍵功能是能量的“被控”和“驅(qū)動(dòng)”,而反饋電路則是對于完成基本運(yùn)轉(zhuǎn)功能的、由基本控制器和驅(qū)動(dòng)器(主電路)組成的開環(huán)系統(tǒng)輸出量檢測并形成修正信號的“智能化”部件。
現(xiàn)時(shí)的機(jī)電“主流技術(shù)”指由集成PID運(yùn)算器件、邏輯運(yùn)算器件(CPU)及大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件為核心的控制器運(yùn)用技術(shù)、由可高頻全控大功率無觸點(diǎn)開關(guān)元件為核心的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)用技術(shù)及由新型傳感器為核心的傳感信號接收變換電路技術(shù)。
2.機(jī)電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)離不開磁材料技術(shù),也離不開磁路分析技術(shù);傳統(tǒng)的磁路材料由于磁傳導(dǎo)敏感于溫度和介質(zhì)成分,其電氣特性檢定比較困難。但是近些年來,新型合成磁性材料技術(shù)迅猛發(fā)展,其運(yùn)用空間(特別是在機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域)急速擴(kuò)展。
再者,材料科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)是工業(yè)技術(shù)發(fā)展的雙引擎,感知設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形成系統(tǒng)信息的傳感器技術(shù)是智能系統(tǒng)的前端。
從對于控制方式本質(zhì)的理解判斷機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展方向:以一個(gè)四端電路(網(wǎng)絡(luò))為例,若以改變激勵(lì)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)響應(yīng),則控制方式可分為:a.電流控制電流(控制機(jī)制參數(shù)體現(xiàn)為電流放大系數(shù)),b.電壓控制電流(控制機(jī)制參數(shù)體現(xiàn)為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)(跨導(dǎo))),c.電壓控制電壓(控制機(jī)制參數(shù)體現(xiàn)為電壓放大倍數(shù)),d.電流控制電壓(控制機(jī)制參數(shù)體現(xiàn)為轉(zhuǎn)移電阻(跨阻)),實(shí)現(xiàn)電能利用的機(jī)電設(shè)備的電路多以電流為被控量,所以上述a,b兩種控制方式是驅(qū)動(dòng)器電路,c是信息處理電路,d不是機(jī)電設(shè)備電路優(yōu)選形式(能量控制信號)。
上述a、b方式分別代表著兩個(gè)時(shí)代的電能傳輸電路(主電路、驅(qū)動(dòng)器)形式。
a方式中,電流控制電流的中心技術(shù)是:實(shí)現(xiàn)小電流控制大電流、一路電流控制多路電流。代表器件有三極管和繼電器。
三極管,響應(yīng)速度高,無動(dòng)作觸點(diǎn),但控制電路與被控電路有公共支路,控制量與被控量的高次諧波相互影響或制約,而且可承受功率在瓦特級,一般不符合機(jī)電設(shè)備功率規(guī)模要求。
繼電器(接觸器),以電-磁-力形式驅(qū)動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)電流的小控大和一控多。但觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間不準(zhǔn)、電弧現(xiàn)象、線圈斷電反電動(dòng)勢高并形成高頻干擾源、體積大等固有弱點(diǎn),長期以來被視為“非理想器件”。
b方式是經(jīng)典控制技術(shù)體系中理想的控制方式――信息控制能量。
上世紀(jì)后半期,業(yè)界使用大功率半控型電子器件晶閘管加之PWM技術(shù)的移相觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)有缺陷的“信息控制能量”方式于機(jī)電設(shè)備能量控制――主要是直流電動(dòng)機(jī)的荷載調(diào)速。
上世紀(jì)末期大功率全控型電子器件IGBT(一種增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管器件)的商品化普及,機(jī)電設(shè)備用全控型的信息控制能量方式成為現(xiàn)實(shí),例如在結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格低廉的交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)寬范圍荷載的變頻調(diào)速。
3.電氣主流技術(shù)發(fā)展的瞻望。機(jī)電設(shè)備機(jī)械構(gòu)件的技術(shù)進(jìn)步程度受制于材料技術(shù)發(fā)展及其成果的商品化程度。通用機(jī)電電工技術(shù)范疇的技術(shù)開發(fā)重點(diǎn)有:
電力電子技術(shù):利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模電能變換的技術(shù),是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科成果。器件以半導(dǎo)體為基本材料,根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求,開發(fā)電能轉(zhuǎn)換電路,包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及電路。
電動(dòng)機(jī)技術(shù):強(qiáng)磁材料與低溫環(huán)境技術(shù)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù):軟件型傳感系統(tǒng)分析與儀表。
機(jī)電液智能控制技術(shù):機(jī)械、液壓、電子融合控制技術(shù)使得機(jī)器的效率、性能、品質(zhì)、可靠性等大大提升,如大型工程機(jī)械設(shè)備、深?;蛩淼赖木蘖σ簤嚎刂葡到y(tǒng)。
微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù):常規(guī)電氣系統(tǒng)元器件微型化組件化甚至實(shí)現(xiàn)“疊層組件―集成化”,即把微型化的敏感元器件、微處理器、執(zhí)行器、各種機(jī)械構(gòu)件、電動(dòng)機(jī)、能源、光學(xué)系統(tǒng)等都集成于一個(gè)極小的幾何空間內(nèi),并且能像集成電路一樣大批量、廉價(jià)地生產(chǎn)。
電致流體相變技術(shù):電場作用下電流變液(ERF,electrorheological fluid)可在“固”―“液”兩相之間轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換過程可控而且可逆,轉(zhuǎn)換時(shí)間為ms級,利用其電控力學(xué)行為,可以預(yù)期得到較之傳統(tǒng)力學(xué)元件更為理想的(機(jī)―電能量轉(zhuǎn)換控制的)響應(yīng)指標(biāo)。
磁致流體相變技術(shù):磁流變液是由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導(dǎo)磁性液體混合而成的懸浮體。在零磁場條件下呈現(xiàn)出低黏度的牛頓流體特性;而在強(qiáng)磁場作用下,則呈現(xiàn)出高黏度、低流動(dòng)性。磁流變液在磁場作用下的流變是瞬間的、可逆的,而且其流變后的剪切屈服強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度具有穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。
硅膠導(dǎo)電與絕緣的智能化控制技術(shù);作為可以在電磁場發(fā)揮“柔性”功能的新型器件必將影響機(jī)電設(shè)備電路構(gòu)造技術(shù)。導(dǎo)電硅膠是具備導(dǎo)電性能的硅膠制品,用于一些電子硅膠產(chǎn)品上發(fā)揮開關(guān)接通的作用,現(xiàn)時(shí)應(yīng)用于一些電子設(shè)備、家用設(shè)備、辦公設(shè)備中,比如導(dǎo)電硅膠按鍵、電線連接管、影印機(jī)滾軸、電纜插頭、連接器襯墊等。
三、要強(qiáng)調(diào)通用電學(xué)知識與電工新技術(shù)運(yùn)用銜接的工藝能力
機(jī)電設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(國家標(biāo)準(zhǔn)、國際電工委員會(huì)文件、超級公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))的意志和執(zhí)行能力。標(biāo)準(zhǔn)化是機(jī)電設(shè)備可靠性的保障。國家標(biāo)準(zhǔn)中對機(jī)床的控制方式、接地方式、抗干擾、容錯(cuò)、機(jī)械連鎖、危險(xiǎn)部件防護(hù)等,作了較完善規(guī)定,有效保障了機(jī)床的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)驗(yàn)證明,符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床,故障率較低,反之故障率則高,可靠的保護(hù)措施是防止器件和裝置損壞的重要方面。
當(dāng)前的國家職業(yè)技能鑒定技師和高級技師考評體系強(qiáng)調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)化水平是素質(zhì)和技術(shù)能力的體現(xiàn)。如技術(shù)資料規(guī)范化編整能力、微機(jī)控制應(yīng)用程序解析能力、逆向工程能力(逆向于在確定材料條件下設(shè)計(jì)制造的路徑對產(chǎn)品拆解―解析技術(shù)工藝特征,提交改進(jìn)或改性方案,以期獲得結(jié)構(gòu)或功能更優(yōu)化的產(chǎn)品)、工程數(shù)學(xué)與物理運(yùn)動(dòng)現(xiàn)實(shí)的映射解釋能力。
四、提高論文的精致程度和新技術(shù)含量的著眼點(diǎn)
維修電工崗位工作的技術(shù)工藝核心領(lǐng)域(空間范圍,對象)。
關(guān)鍵詞:基礎(chǔ)教學(xué);專業(yè)教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì)
在高等教育的課程中,從人才培養(yǎng)目標(biāo)或是崗位就業(yè)的角度上來說,學(xué)生往往會(huì)有重視專業(yè)課忽略基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的情況出現(xiàn),甚至有些專業(yè)課教師歧視基礎(chǔ)課教學(xué)的教師,認(rèn)為他們?nèi)狈I(yè)技能與專業(yè)知識等。無論是課程設(shè)置還是教學(xué)本身,都不應(yīng)該脫離學(xué)生的實(shí)際情況,更不該脫離教學(xué)本身,否則將會(huì)對學(xué)生的成長、學(xué)習(xí)和就業(yè)造成不良后果。在實(shí)際教學(xué)過程中,我一直沒有放棄基礎(chǔ)課程的教學(xué)與研究,這使得我在專業(yè)課程的理論教學(xué)中,特別是復(fù)雜且抽象的知識分析或是較難理解的程序編制中,都能夠有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),并且能夠較好的把基礎(chǔ)課程中的知識點(diǎn),引入到專業(yè)課程的教學(xué)過程中。下面以具體《電器控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課程中的課程內(nèi)容“三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制線路”的教學(xué)設(shè)計(jì)過程為例,對于在專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)中引用并聯(lián)系基礎(chǔ)課程教學(xué),與大家分享共同學(xué)習(xí)。
一主要教學(xué)內(nèi)容
控制系統(tǒng)的最終對象就是電機(jī)。對于電機(jī)來說,主要是啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制??闪信e洗衣機(jī)的工作情況。引出問題:在生活中見到的啟動(dòng)控制有哪些?引導(dǎo)學(xué)生思考:比如在大眾實(shí)習(xí)的生產(chǎn)線上都有哪些方式的啟動(dòng)?結(jié)合學(xué)生所說的啟動(dòng)現(xiàn)象,讓學(xué)生給不同的啟動(dòng)控制起名字。再由教師總結(jié)具體啟動(dòng)控制的方式分類,及優(yōu)缺點(diǎn)。異步電機(jī)按照內(nèi)部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同分為鼠籠式和繞線式。工程實(shí)際多數(shù)使用鼠籠式,所以為教學(xué)重點(diǎn)。1.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制1)點(diǎn)動(dòng)控制舉出生活中,機(jī)床中點(diǎn)動(dòng)控制的例子。機(jī)床對刀等等。可舉例畢業(yè)時(shí)裝訂論文前,裁剪論文尺寸時(shí)對刀,就是點(diǎn)動(dòng)控制。由于控制線路簡單,可直接要求學(xué)生根據(jù)控制原理圖,分析控制過程。2)連續(xù)運(yùn)行控制引出問題:點(diǎn)動(dòng)控制應(yīng)用在啟動(dòng)控制電路有什么缺點(diǎn)嗎?提示:按鈕和開關(guān)的區(qū)別。引出在實(shí)際生產(chǎn)中,往往要求電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)長時(shí)間連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),即所謂的長動(dòng)控制。根據(jù)電路以及長動(dòng)控制的概念,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出自鎖的概念,并指出電路圖中哪里是自鎖環(huán)節(jié)。3)給學(xué)生幾分鐘理解并記憶自鎖的概念,可找學(xué)生按照自己的理解說出自鎖的概念。強(qiáng)調(diào)這是考試必考內(nèi)容,以及今后學(xué)習(xí)編程必有的環(huán)節(jié)。引導(dǎo)學(xué)生分析工作過程,學(xué)生分析講解啟動(dòng)控制過程,教師總結(jié)。4)提問電路中需要加幾種保護(hù)?又由什么電器實(shí)現(xiàn)保護(hù)?(復(fù)習(xí)第一章內(nèi)容)短路保護(hù):短路時(shí)熔斷器FU的熔體熔斷從而切斷電路,起保護(hù)作用。電動(dòng)機(jī)長期過載保護(hù):電動(dòng)機(jī)長期過載時(shí),熱繼電器才會(huì)動(dòng)作,用它的常閉觸點(diǎn)斷開使控制電路斷電。(強(qiáng)調(diào)短路電流與過載電流的區(qū)別?)欠電壓、失電壓保護(hù):通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。2.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)控制引出問題:實(shí)際啟動(dòng)時(shí),往往要用降壓啟動(dòng),為什么?學(xué)生隨意回答。教師給予鼓勵(lì)并總結(jié)。電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí),定子啟動(dòng)電流約為額定電流的4~7倍。這個(gè)是不可避免的。過大的啟動(dòng)電流將影響接在同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備的正常工作,甚至使它們停轉(zhuǎn)或無法啟動(dòng),根據(jù)歐姆定律,想要降低電流,負(fù)載不變,唯一方法就是降低電壓。因此往往采用降壓啟動(dòng)。再次引出問題:讓學(xué)生大膽猜想,分析降壓啟動(dòng)的方法?提示學(xué)生把這個(gè)問題聯(lián)想到簡單的物理電路中,你能想到的降低電壓的方法(基礎(chǔ)知識教學(xué))?教師根據(jù)學(xué)生所回答的內(nèi)容,(串聯(lián)分壓,變壓器等等)總結(jié)出主要內(nèi)容。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的降壓啟動(dòng)方法主要有:1)定子串電阻降壓啟動(dòng)控制電路2)自耦變壓器降壓啟動(dòng)控制電路3)Y-降壓啟動(dòng)控制電路前二種降壓啟動(dòng)的方式學(xué)生們較好理解??梢砸砸粡?jiān)韴D作為重點(diǎn),另一張控制原理圖讓學(xué)生獨(dú)立分析。但是對于第三種教學(xué)過程需要慢一些。有必要帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)一電工基礎(chǔ),講負(fù)載星形連接、三角形連接的基礎(chǔ)知識,并在黑板上畫出二種連接的電路,分析電壓與電流的關(guān)系,讓學(xué)生指出,哪種連接方式下電壓大?降壓啟動(dòng)先后連接順序應(yīng)該是怎樣的。三種方法每部分都可以讓學(xué)生根據(jù)原理,獨(dú)立分析講解電器控制原理圖,為今后閱讀分析電路做準(zhǔn)備。可以分組討論,讓學(xué)習(xí)好的學(xué)生幫助理解較慢的學(xué)生,帶領(lǐng)落后的學(xué)生慢慢學(xué)會(huì)閱讀和分析電路圖。沒有必要由教師一步步講解,教師主要指導(dǎo),引領(lǐng),鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成分析。講解后,讓學(xué)生總結(jié)出每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
二教學(xué)反思
電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)或是降壓啟動(dòng)電路的工作過程等知識抽象難理解,在傳統(tǒng)教學(xué)中,僅靠教師的語言描述,學(xué)生很難領(lǐng)會(huì),并且會(huì)感到課堂枯燥乏味,會(huì)漸漸的失去學(xué)習(xí)興趣,很難堅(jiān)持學(xué)習(xí)。電器控制部分的基礎(chǔ)沒有掌握好,對后面PLC編程的學(xué)習(xí)會(huì)有很大影響。而本次課的教學(xué),教師在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中,把復(fù)雜的知識點(diǎn)拆分出若干個(gè)小的知識內(nèi)容,逐步引導(dǎo)學(xué)生,由淺入深,層層深入,能夠吸引學(xué)生,激發(fā)學(xué)生在聽課學(xué)習(xí)過程中不斷思考,便于學(xué)生理解與認(rèn)識。通過在專業(yè)知識的教學(xué)中,適當(dāng)巧妙的引入基礎(chǔ)課程知識的教學(xué)內(nèi)容,大大簡化了專業(yè)課的知識難度,突出了基礎(chǔ)課教學(xué)的重要性,突破了教學(xué)課程容易脫節(jié)的教學(xué)難題,為后續(xù)教學(xué)特別是實(shí)訓(xùn)教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
高頻電路部分在第一步中以接觸為主,建議學(xué)生利用現(xiàn)有的功能模塊或設(shè)備進(jìn)行集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。通過功能指標(biāo)的分析與計(jì)算,對功能模塊或相關(guān)設(shè)備進(jìn)行選型。而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),必須引導(dǎo)學(xué)生深入了解相關(guān)高頻電路的基本原理與分析計(jì)算,這不僅可以加深他們對概念和原理的理解,而且能夠鍛煉他們的電路分析能力,知識面也得以擴(kuò)展。案例1:一個(gè)小組的學(xué)生提出了車輛智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的想法,考慮到這個(gè)題目比較復(fù)雜,涉及單片機(jī)、傳感器、無線傳輸?shù)龋藬?shù)字電路、高頻電路、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。因此,經(jīng)過討論后確定第一步只實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡化版的系統(tǒng),不進(jìn)行高頻電路相關(guān)部分的設(shè)計(jì),采用手機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線傳輸模塊,傳感器初步只選用一種。在第一步中,學(xué)生集中精力做好兩件事,一件就是了解清楚無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹砗头治鲋笜?biāo)參數(shù),另一件則是學(xué)習(xí)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)及其編程。通過第一步的完成,學(xué)生基本具備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)完整防盜報(bào)警系統(tǒng)的能力,而且在更高的基礎(chǔ)上,他們也發(fā)現(xiàn)原來想法的不足,進(jìn)一步完善了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)想。第一步的選題設(shè)計(jì)不僅奠定了必要的理論基礎(chǔ)和技能,獲得一些電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn),更重要的是第一步的成功能夠激發(fā)學(xué)生極大的熱情,從而奠定良好的心理基礎(chǔ),使他們對電子設(shè)計(jì)有了充足的信心,克服對高頻電路的畏懼心理。這些都為第二步的選題實(shí)現(xiàn)提供了條件和基礎(chǔ)。第二步選題基本都是由學(xué)生提出,教師主要是幫助他們完善,其中側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行高頻電路的設(shè)計(jì),注意納入與課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的電路或模塊。因?yàn)橐M(jìn)行高頻電路的設(shè)計(jì),不僅需要指導(dǎo)學(xué)生深入掌握課程內(nèi)相關(guān)電路的原理和分析,往往需要指導(dǎo)他們查閱更多更深入的高頻電路資料,了解一些新器件的情況。通過第二步的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,學(xué)生對課程知識的理解和掌握會(huì)有飛躍性的提高,能夠達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的地步。第二步實(shí)現(xiàn)的是完整系統(tǒng),其價(jià)值和意義相對較大,這一步的實(shí)施盡可能將其納入到學(xué)校的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái),推薦學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競賽,或者申請創(chuàng)新基金項(xiàng)目資助,以獲得更廣的關(guān)注和更有價(jià)值的成果。因此,第二步選題中教師的另一個(gè)重要任務(wù)是幫助學(xué)生選擇合適的參與機(jī)會(huì),并且根據(jù)競賽或申請項(xiàng)目的要求,適當(dāng)修改或完善選題。例如案例1的學(xué)生在完善選題后,選擇參加了“三知杯”全國大學(xué)生電子制作邀請賽,并且獲得了一等獎(jiǎng)。
在選題設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程,貫徹了科學(xué)指導(dǎo)思想,采取的指導(dǎo)策略為:邊學(xué)邊做,以用促學(xué),學(xué)以致用;打破常規(guī)教法,培養(yǎng)能力素質(zhì);借鑒科研經(jīng)驗(yàn),培育創(chuàng)新思維。參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)明顯有別于班上其他學(xué)生,一方面他們對課程的學(xué)習(xí)興趣濃厚,學(xué)習(xí)動(dòng)力很足,另一面創(chuàng)新實(shí)踐選題給了他們一定的壓力,為完成選題他們表現(xiàn)出很強(qiáng)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。鑒于這種情況,結(jié)合完成選題的需要,采用了一些非常規(guī)的教學(xué)方法,指導(dǎo)他們進(jìn)行課程相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí),同步開展知識學(xué)習(xí)和能力素質(zhì)培養(yǎng)。案例2:一個(gè)實(shí)踐小組選擇了寬帶頻率綜合器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),這是學(xué)生與教員交流后,從現(xiàn)有電子設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)有價(jià)值的選題。這個(gè)選題與高頻課程內(nèi)容緊密相關(guān),也是一個(gè)難度較大,富有挑戰(zhàn)性的問題。教材雖然有頻率綜合器的一些基本介紹,但是不屬于大綱講授內(nèi)容。首先指導(dǎo)學(xué)生課外自學(xué)了這部分內(nèi)容,掌握頻率綜合器的基本原理和概念。再指導(dǎo)學(xué)生檢索文獻(xiàn)和查閱書籍,了解現(xiàn)有的各種頻率綜合器設(shè)計(jì)方法,理解設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。在此基礎(chǔ)上認(rèn)真思考,共同討論可行方案。理出其中的技術(shù)難點(diǎn),再針對難點(diǎn)進(jìn)一步深入研究,提出好點(diǎn)子或想法,最終形成完善的基于DDS芯片AD9959的構(gòu)成方案。電路布板設(shè)計(jì)和電路調(diào)試的難度更大,遇到的問題更多。面對困難,鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持不懈地鉆研,借鑒文獻(xiàn)資料上其它電路的解決思路和辦法,提出新解決方法,不斷改進(jìn),不斷測試和實(shí)驗(yàn),最終制作出成功的電路。
從案例中體現(xiàn)出了與常規(guī)課程教學(xué)不同之處:(1)課堂聽課與課外自學(xué)相結(jié)合選題所涉及的內(nèi)容按教學(xué)計(jì)劃不一定講到,為了按時(shí)完成選題,實(shí)踐小組的課程學(xué)習(xí)不能按部就班,除了正常聽課外,對所涉及的內(nèi)容還需要指導(dǎo)他們提前學(xué)習(xí),但是又不可能有充裕時(shí)間進(jìn)行正常教學(xué),因此鼓勵(lì)他們自學(xué),主動(dòng)擴(kuò)展知識面,養(yǎng)成良好的自學(xué)習(xí)慣和自學(xué)能力。(2)以相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)為突破口要完成選題任務(wù),學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中獲得的理論知識無論深度還是廣度都不夠。但是學(xué)生的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練任務(wù)重,時(shí)間有限,因此,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)在有限的時(shí)間內(nèi)快速獲取所需信息,高效率地掌握所需的知識和理論,就顯得尤其重要了。遵循以用優(yōu)先的原則,指導(dǎo)學(xué)生梳理出所涉及的未學(xué)過的知識或理論,將注意力放在其中要用到的關(guān)鍵性的專業(yè)知識和理論的學(xué)習(xí)上,在掌握相關(guān)知識點(diǎn)后,即可馬上開展選題設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐。這種目的性很強(qiáng)的學(xué)習(xí)方式,不僅效率高,與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)效果也很好。此外,為了快速查閱和收集信息,指導(dǎo)學(xué)生掌握必要的查閱文獻(xiàn)資料的方法和手段。(3)追溯原創(chuàng)思想,培育創(chuàng)新思維創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)其核心和內(nèi)涵是創(chuàng)新,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識是最主要的一個(gè)目的。在創(chuàng)新實(shí)踐過程,以前人的原創(chuàng)思想來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思想。高頻課程中的各經(jīng)典電路本身就是一個(gè)個(gè)創(chuàng)新的結(jié)果,包含了許多原創(chuàng)思想。指導(dǎo)學(xué)生不能僅停留在學(xué)習(xí)知識的層面上,更要深入體會(huì)課程中的創(chuàng)新思想。通過我們的介紹和學(xué)生主動(dòng)追溯原創(chuàng)思想,引起學(xué)生的思考,學(xué)會(huì)運(yùn)用創(chuàng)新思維進(jìn)行選題設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。有意識在生活、學(xué)習(xí)和工作中發(fā)現(xiàn)問題和提出問題,學(xué)會(huì)從樹上掉下來的蘋果想到引力問題,學(xué)會(huì)以新思路解決問題。(4)在研究和解決問題中學(xué)習(xí)選題的完成就是一個(gè)個(gè)問題的研究和解決的過程,這與科研的過程并無二致,因此,以科研為鑒,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何研究和解決問題,學(xué)會(huì)如何在其中學(xué)習(xí)和鍛煉,從中培養(yǎng)他們的鉆研精神和科研素質(zhì)。開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),除指導(dǎo)學(xué)生掌握一些必要的理論知識、軟件設(shè)計(jì)、儀器使用外,注重引導(dǎo)他們了解和接觸一般的科研方法和過程,讓他們學(xué)習(xí)采用這些方法開展設(shè)計(jì)研究。包括在任務(wù)開展前通過文獻(xiàn)資料進(jìn)行技術(shù)現(xiàn)狀了解,對現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法的利弊分析,再進(jìn)行自主的創(chuàng)新設(shè)計(jì),以及電路實(shí)現(xiàn)和調(diào)試遇到難題,進(jìn)行獨(dú)立思考和提出解決方案等。學(xué)生能夠初步掌握和應(yīng)用這些科研方法,對他們的各種設(shè)計(jì)研究有很大幫助,對他們今后的工作和深造也很有益。(5)多學(xué)科知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用多數(shù)學(xué)生的選題都有多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的特點(diǎn),高頻電路僅是其中一部分,往往會(huì)涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制等其它學(xué)科的相關(guān)知識和理論,這其中又有相當(dāng)一部分的知識和理論并未學(xué)過,因此,指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多學(xué)科知識的學(xué)習(xí)也是很重要的環(huán)節(jié)。對學(xué)生的指導(dǎo)依然遵循前面(1)和(2)條原則,圍繞所涉及到的知識點(diǎn),指導(dǎo)學(xué)生收集資料,以自學(xué)為主進(jìn)行學(xué)習(xí),邊學(xué)邊實(shí)踐。比較深入的理論和知識則需要向相關(guān)領(lǐng)域的專家和教員請教,開放式指導(dǎo)是多學(xué)科知識學(xué)習(xí)的一個(gè)特點(diǎn)。多學(xué)科知識綜合應(yīng)用能力是科研創(chuàng)新能力素質(zhì)中的重要元素,因此必須重視對學(xué)生的多學(xué)科知識綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。多學(xué)科知識的交叉應(yīng)用一般都較難,對于初次接觸的學(xué)生,這方面不宜過難,以嘗試和鍛煉為主。在方案設(shè)計(jì)中,協(xié)助學(xué)生想辦法降低實(shí)現(xiàn)難度,盡量采用常規(guī)的設(shè)計(jì)和制作方法,提高可實(shí)現(xiàn)性。(6)總結(jié)提煉成果,鍛煉科技寫作能力對成果進(jìn)行總結(jié)和提煉,撰寫技術(shù)總結(jié)報(bào)告和學(xué)術(shù)論文,申請專利,這是科研創(chuàng)新很重要的一環(huán)。由于學(xué)生在理論基礎(chǔ)和科技寫作能力方面的不足,在學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中往往被忽視。但是在國際知名大學(xué)中本科學(xué)生寫出高水平論文的報(bào)導(dǎo)屢見不鮮,因此,培養(yǎng)學(xué)生善于總結(jié)和提煉成果,善于寫作的能力是很有必要的。在完成選題后,我們指導(dǎo)學(xué)生就其中創(chuàng)新性比較強(qiáng)的部分進(jìn)行提煉和理論升華,申請專利或者寫成論文在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表。例如案例1的實(shí)踐小組申請并且獲得了1項(xiàng)專利,案例2的實(shí)踐小組在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了3篇論文。
通過合理的選題、科學(xué)的指導(dǎo),所指導(dǎo)學(xué)生多數(shù)能夠出色完成選題。從教學(xué)效果來看,學(xué)生對高頻電路從最初的畏懼、躲避,變得樂于其中,能夠熟練掌握高頻電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,電路設(shè)計(jì)能力得到極大提高。就課程的考試成績來看,參加創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)生也要遠(yuǎn)高于其他同學(xué)。對這些學(xué)生進(jìn)行了追蹤了解,他們在之后其他課程的學(xué)習(xí)中同樣表現(xiàn)得比其他同學(xué)更為優(yōu)秀,畢業(yè)時(shí)獲得優(yōu)異生的比例也更高。從創(chuàng)新實(shí)踐效果來看,所采取選題引導(dǎo)和科學(xué)實(shí)踐指導(dǎo)方法符合學(xué)生的實(shí)際情況,科學(xué)有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。把他們從新手變成了充滿信心、能力素質(zhì)高的優(yōu)秀學(xué)生。參加各類電子設(shè)計(jì)競賽都獲得了不同等級的獎(jiǎng)項(xiàng),并且有的實(shí)踐小組獲得了省級或校級的創(chuàng)新基金項(xiàng)目資助。
作者:黃春琳 陸珉
關(guān)鍵詞:CDIO;電子電路;實(shí)踐教學(xué)
在新課改背景下,對于實(shí)踐教學(xué)的重視程度日漸提高,尤其是對于動(dòng)手實(shí)踐操作能力要求較高的工程產(chǎn)品,如電子產(chǎn)品,更是要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),才能培養(yǎng)更多的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。基于此,引入CDIO模式進(jìn)行電子電路實(shí)踐教學(xué)成為必然趨勢。
一關(guān)于CDIO的思考
所謂的CDIO是流行于工程教育界的一種新型教學(xué)模式,旨在培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)實(shí)踐動(dòng)手能力,將整個(gè)工程實(shí)踐項(xiàng)目融入教學(xué)過程中,加強(qiáng)工程實(shí)踐課程之間的有機(jī)聯(lián)系,進(jìn)一步提高教學(xué)效果。CDIO主要包含了4個(gè)方面的內(nèi)容,即conceive(構(gòu)思)、design(設(shè)計(jì))、implement(實(shí)現(xiàn))、operate(運(yùn)作),這也明確體現(xiàn)了CDIO教學(xué)模式的重點(diǎn)就是實(shí)踐,通過不斷的動(dòng)手實(shí)踐操作加深對相關(guān)理論知識的理解鞏固,以理論聯(lián)系實(shí)際的觀念來培養(yǎng)更多創(chuàng)新型實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)工程技術(shù)人員[1]。電子電路是工科專業(yè)中的一門必須課程,其本身的動(dòng)手實(shí)踐性較強(qiáng),從對電子產(chǎn)品原理、結(jié)構(gòu)的了解,元器件的選擇,以及原理圖的繪制、分析、改進(jìn)等各個(gè)環(huán)節(jié),都離不開學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作。
二基于CDIO的電子電路實(shí)例分析
在這里主要選擇熒光燈電子鎮(zhèn)流器作為實(shí)例研究對象,基于CDIO模式展開實(shí)踐教學(xué),讓電子電路理論知識與實(shí)踐教學(xué)達(dá)到高度的結(jié)合統(tǒng)一,利用對熒光燈電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品的實(shí)際解剖來達(dá)到一定的實(shí)踐教學(xué)效果。具體實(shí)踐操作流程如下圖1所示。1.了解電子產(chǎn)品原理并選購適合的產(chǎn)品教師制定研究電子產(chǎn)品后,引導(dǎo)學(xué)生通過各種途徑查閱相關(guān)資料,自行了解該電子產(chǎn)品的電路原理和基本構(gòu)造等相關(guān)情況。通過了解發(fā)現(xiàn)熒光燈電子鎮(zhèn)流器采用的主要技術(shù)為高頻開關(guān)變換,它能有效的進(jìn)行電流值的切換,其工作原理如下圖2所示[2]。在對熒光燈電子鎮(zhèn)流器的電路原理結(jié)構(gòu)有一定了解后,就需要學(xué)生選購電子產(chǎn)品進(jìn)行解剖,必須對市場上的產(chǎn)品進(jìn)行一定的調(diào)研、分析、對比,并結(jié)合自身的實(shí)際情況選擇最適合用于實(shí)踐的電子產(chǎn)品。而關(guān)于電子產(chǎn)品的型號、規(guī)格、復(fù)雜程度都由學(xué)生自己決定,本文所用到的實(shí)例研究的熒光燈電子鎮(zhèn)流器額定功率是30W。2.結(jié)合實(shí)物繪制電路圖并分析電路原理在CDIO模式的引導(dǎo)下,選擇了電子實(shí)物,就需要對其進(jìn)行一定的分析研究。首先,就要求學(xué)生結(jié)合熒光燈電子鎮(zhèn)流器實(shí)物,繪制其具體的電路圖,這是最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié),對后續(xù)的研究分析具有重要影響。因此,要求學(xué)生必須細(xì)心、耐心,務(wù)必確保電子電路圖的精準(zhǔn)。本次用于研究的30W功率的熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路圖如下圖3所示:繪制出具體的電子電路圖后,就需要結(jié)合相關(guān)理論知識對其進(jìn)行詳細(xì)分析,全面深入了解掌握電子電路的原理。從上圖3中可以發(fā)現(xiàn),主要涵蓋了eMI濾波器、橋式整流器、PFC電路、DC-AC半橋逆變器和熒光燈輸出電路幾大部分[3]。其中,eMI濾波器主要是減弱電網(wǎng)電磁干擾,并防止電子整流器的電磁干擾侵入電網(wǎng),圖中L1、C1、F0共同構(gòu)成了eMI濾波器。橋式整流器旨在將電源轉(zhuǎn)換為直流電壓,PFC電路包括了D5、D6、D7、C2、C3五部分,有效的延長了整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間,將電流為零的死區(qū)時(shí)間控制在半周期的1/3范圍內(nèi)。而DC-AC半橋逆變器構(gòu)成中有自振蕩啟動(dòng)電路、功率晶體管、可飽和脈沖變壓器、電感器及串聯(lián)諧振電路。加電后,直流總線的電壓通過電阻對電容充電,到達(dá)一定程度后就會(huì)沖破二極管,將電流注入Q1功率晶體管導(dǎo)通,這時(shí)形成的電流主要流向是:C4-上燈絲-C9-下燈絲-L2-T1b-Q1-R5-地,正在充電的是C9。當(dāng)Q1導(dǎo)通后,啟動(dòng)電路無法對其產(chǎn)生作用,主要通過T1繞組間耦合形成的反饋來維持,在電流升高后,變壓器將會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài),Q1基極電位降低,而Q2則升高,在系列連鎖反映后Q2也將處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),Q1截止,在C9開始放電后就會(huì)改變原來的電流路徑。而在T1磁芯飽和后,Q2就會(huì)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài),而Q1重新進(jìn)入飽和,如此的循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生的脈沖電流交替變化導(dǎo)致串聯(lián)電路出現(xiàn)諧振,將其電壓脈沖加在燈管兩端就能點(diǎn)亮熒光燈。而在這個(gè)過程中,還設(shè)置了電流為0的死區(qū)時(shí)間,不僅避免了晶體間的損壞,也大大提高了續(xù)流效果。3.重新設(shè)計(jì)并測試電路,達(dá)到改良目的在對熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路原理進(jìn)行一定的了解分析后,就需要針對其存在的不足提出整改意見,并重新設(shè)計(jì)新的電路圖,最終進(jìn)行測試,以達(dá)到整改目的,這是在CDIO模式下電子電路實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過對電路原理的分析發(fā)現(xiàn),可以改進(jìn)的在于eMI的電磁傳導(dǎo)干擾,打破原來的共模干擾與差模干擾單一的傳導(dǎo)干擾方式,形成一種新的復(fù)合型濾波器,具體如圖4所示[4]。這里有兩個(gè)電容器,即X(C1、C2)和Y(C3、C4),其中X主要用于減弱差模信號干擾,而Y則是用來抑制共模干擾信號的。通過測試發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)電容器的共同配合下,降低了電磁干擾效果,對電子產(chǎn)品電路的正常運(yùn)行起到了一定的保護(hù)作用。
三結(jié)語
綜上所述,將CDIO用于電子電路實(shí)踐教學(xué)過程中,能達(dá)到良好的教學(xué)效果,利于提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力,應(yīng)當(dāng)予以重視[5]。
作者:文輝 蔣艷英 單位:桂林電子科技大學(xué)
參考文獻(xiàn)
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[3]鄧文婷,朱靜.電子電路實(shí)踐教學(xué)探索[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2014,21(3):109-113.
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