电工电子综合实训平台设计与实现

摘要：设计并制作多功能电工电子综合实训平台。设计时考虑该院各专业的电类基础课程知识的综合运用。它不仅可以做一些基础的实验项目，而且可以做设计型、创新型实验。满足不同层次的需要。应用二维码技术，可以让学生自主学习，由易到难，引导学生通过自己设计电路来完成设计目标。

关键词：电工电子；平台；设计；实验

新疆工程学院电工、模电、数电实验设备采用的是上海上益WBK—530A，该设备可以完成以上四门课程的实践教学，开设的实验种类比较单一，大多是一些验证性的实验，综合性、创新性的实验较少，现阶段应用型本科课程改革势在必行，该设备已经不能完全满足应用型本科人才的培养任务。针对目前存在的问题，为了适应应用型本科的发展，以及满足本学院的实践教学需求，需要开发一台多功能电工电子综合实训平台，并与二维码技术相结合突破传统的实践教学模式，找到一条适合本学院老师和学生的应用型本科实践教学道路。

1实训平台设计

1.1设计内容

设计的电工电子综合实训平台，实验箱由简易仪器仪表和实验电路两大部分组成，简易仪器仪表区有函数信号发生器、示波器等仪表构成，实验电路区有数字电路实验区、模拟电路实验区、电路实验区以及综合实验区（面包板区）四部分构成，图1是实验箱设计的整体结构图。逻辑门电路的测试、组合逻辑电路的测试以及时序逻辑电路的测试都属于数字电路实验区，模拟电路区包含二极管的运用电路、三极管的应用电路，各种放大电路，信号产生、运算、处理电路，以及稳压电源电路。电路分析区包含各种基本定理的验证，以及电路测试。简易仪器仪表区包含实验中所需的各种仪表。由面包板组成的综合实验区，其中配备各类综合、创新实验所需的元器件存放在元器件收纳区。开发实验、电路、数字电路、模拟电路区完成相关的基础性实验，综合实验区（面包板区）完成综合性、设计性实验，开发5～10个综合性、设计性实验。编制实验指导书。

1.2设计方法

综合实验平台设计了四种常用仪器，函数信号发生器、电流表、电压表和示波器是常用的测量仪器仪表。函数信号发生器可以产生实验所需的各种波形，如方波、正弦波和三角波。示波器带宽为100MHz，电压表测量范围为0～20V。为提高实验箱有限空间的利用率，数字电路区除设计数字电路基本的实验电路外，还预留锁紧座与面包板。学生可根据自身的兴趣点加配不同的器件就可进行实验项目设计与结果测试。每个实验区域的功能都不同，没有电气连接，当某一区域的电路发生故障时，仅需取出该部分的电路板进行维修，其他区域实验可以正常进行，不会因设备问题而影响实验教学的开展。将数字电路实验区、模拟电路实验区、电路实验区的实验所需的元器件焊接在PCB板上，安装在实验操作面板上，PCB板用Protel软件绘制原理图，这样就可将电路的构成很直观地展现在学生面前。每一个实验板上设置关键测试点，供实验时测试用。每门课依据课程大纲的要求，可以设计3～5个设计性、综合性实验。给出设计要求，不给实验框图和设计电路，学生根据要求设计电路，实验箱给出实验所需的元器件，在综合实验区可以搭建设计的电路，测试最后是否能满足设计要求。如果有问题可以随时修改。录制并上传相关的实验视频，采用二维码技术，学生扫码就可以观看。

2实验项目设计

2.1电路元件伏安特性的测量实验

2.1.1实验原理1）通过电压表、电流表去测定独立电源及电阻元件的伏安特性，称为伏安测量法。伏安表法测试原理简单易懂，测量使用的仪器仪表简单方便。2）线性电阻元件的特性即欧姆定律，在坐标平面上画出该元件两端的电压U与流过元件的电流I，画出的曲线是一条过原点的直线。2.1.2实验内容1）测定实际电源的伏安特性。如图2所示接线。实验中实际电源用一台直流稳压电源Us串联电阻Rs来模拟。接线前调稳压电源Us=10V。改变R数值分别是900Ω、800Ω、700Ω、500Ω、300Ω、200Ω、100，记录相应的电压值与电流值。2）测定线性电阻的伏安特性。改变直流稳压电源的电压Us，分别是0V、2V、4V、6V、8V、10V，测定相应的电流值和电压值并记录。根据测量数据，在坐标纸上按比例绘出伏安特性曲线。

2.2光控路灯的设计实验

光控路灯电路由555定时器构成多谐振荡器，与一个继电器、一个光敏电阻、一个灯泡、一个滑动变阻器、一个开关、二个发光二极管、三个电阻、三个电容共同构成。因为想利用光照不同导致大致思路是：路灯是否发光决定用光敏电阻白天晚上阻值大小不同配合继电器来控制路灯是否亮灯。白天光敏电阻器受光照射而呈低阻状态，555定时器3脚输出低电平，使继电器K释放，其常闭触点断开，灯不亮。当夜幕降临时，光敏电阻器高阻，555定时器3脚输出高电平。继电器吸合，其常闭触电闭合，灯亮。图3所示为设计的电路图：通过综合实验区（面包板区）搭建电路，并测试电路是否完成设计功能。

3结语

多功能电工电子综合实验平台的开发补充了传统实验设备的不足，满足了课程改革的需要，满足了人才培养的需求，提升了老师的综合素质，锻练了学生的动手能力。将二维码技术引用到实践环节，学生通过手机终端扫描二维码，就可以通过手机看到实验相关的图片、视频，可以预习实验，同时可以自主学习，激发同学的学习兴趣，同一小组同学一同学习，通过讨论、探索，提高了团队合作精神。这种方法突破了原有的教学方法，把电类基础课程都应用在实践中，提升了学生综合运用知识的能力。

参考文献

[1]林水泉.基于电工与电子实验课程的教学改革[J].轻工科技，2021，37（2）：149-150.

[2]陈安，梁远博，胡兆勇，等.模块化电工电子工程应用实验平台的设计和应用[J].中国现代教育装备，2021（1）：30-32；39.

[3]张薇薇.新工科背景下电工电子实验教学研究与探索[J].物联网技术，2020，10（10）：110-112.

[4]朱小利，王梦茹.基础电类实验课的课程改革与效果浅析[J].产业与科技论坛，2020，19（14）：181-182.

[5]荆娟娟，田葳，史敬灼.电路实验项目设计型教学方法探索[J].中国现代教育装备，2020（11）：119-121.

[6]屠毅，王良，刘奇元.新工科背景下电工电子技术理论与实践深度融合教学探讨[J].教育现代化，2020，7（32）：177-180.

[7]刘文博.开放式电工电子实训教学管理平台的研究与实践[J].现代职业教育，2019（2）：148-149.

作者：兰鸽 任甜甜 张慧娥 单位：新疆工程学院