劉永平

摘要：在高職院校中，由于學(xué)生對(duì)相關(guān)設(shè)備認(rèn)識(shí)程度不足且動(dòng)手能力欠缺，使得電子電工實(shí)驗(yàn)的失敗情況時(shí)有發(fā)生，這樣對(duì)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的損害，學(xué)生的人身安全無法得到保障，而模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決上述問題，為學(xué)生營造一個(gè)良好的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在確保實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)保證了學(xué)生的安全。本文對(duì)EWB做了簡單介紹，從模擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，分析了模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用。

Abstract： In higher vocational colleges， due to the lack of understanding of relevant equipment and the hands-on ability， the failure of electronic and electrical experiments has occurred， which will cause certain damage to the equipment and the personal safety of students cannot be guaranteed. The application of simulation technology can effectively solve the above problems， and create a good virtual experimental environment for students， ensuring the safety of students while ensuring the experiment. This paper gives a brief introduction to EWB. Based on the characteristics of simulation technology， the role of simulation technology in electronic and electrical experiments is analyzed.

關(guān)鍵詞：模擬仿真技術(shù)；電子電工實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用

Key words： simulation technology；electronic and electrical experiment；application

中圖分類號(hào)：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0292-02

0 引言

電子電工專業(yè)是應(yīng)用性、實(shí)踐性比較強(qiáng)的專業(yè)，因此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是必不可少的，同時(shí)對(duì)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐操作能力、思維能力等都有著積極作用。但是在實(shí)驗(yàn)的操作過程中，實(shí)驗(yàn)失敗的情況時(shí)有發(fā)生，這種情況下，既增加了設(shè)備損害的幾率，又會(huì)對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作學(xué)生的人身安全產(chǎn)生威脅，因此將模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到電子電工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中就顯得尤為重要了，一方面它可以有效避免因?qū)嶒?yàn)失敗造成的儀器損壞等現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面它還可以為學(xué)生提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保護(hù)了學(xué)生的人身安全。

1 EWB概述

EWB被稱為電子的“設(shè)計(jì)工作平臺(tái)”或“虛擬電子實(shí)驗(yàn)室”，由加拿大Interac-tiveimagetechnologies esltd開發(fā)出來的，在安裝時(shí)對(duì)空間要求不高，大約占有15M。EWB集成設(shè)計(jì)環(huán)境較為全面，且整個(gè)用戶界面設(shè)計(jì)較為合理，它包含的虛擬電子設(shè)備和元器件都比較豐富，因此可以完成多類型的原理圖輸入。當(dāng)電源開關(guān)打開時(shí)，可以輸入電路的各種參數(shù)模擬；同時(shí)它還可以將示波器、電壓表、測(cè)電儀等儀器設(shè)備引入到電路中，方便對(duì)電路的觀察。

EWB還包含了14種分析工具和4種掃描工具，這樣用戶可以通過設(shè)備直觀看到電路的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)它還可以對(duì)電路的靈敏度和穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，有效避免因電路不穩(wěn)定影響實(shí)驗(yàn)效果。此外，EWB還能為用戶提供元器件的精確尺寸和相關(guān)參數(shù)。

2 模擬仿真技術(shù)特點(diǎn)介紹

由于模擬仿真技術(shù)是以實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境為參考，以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，將實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中的各因素建立在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)當(dāng)中的，因此具有以下突出特點(diǎn)：第一，具有檢驗(yàn)分析等特點(diǎn)。通常來講，學(xué)生在進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)過程中，就必須依靠完整的電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，因此學(xué)生需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，來對(duì)電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)完成后，則可以通過模擬仿真技術(shù)，來對(duì)設(shè)計(jì)完成的電路進(jìn)行檢驗(yàn)與分析，看其是否存在設(shè)計(jì)不合理等情況的存在，從根本上減少后期實(shí)驗(yàn)失敗情況的發(fā)生頻率。同時(shí)在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)與分析時(shí)，也可利用模擬仿真技術(shù)的上述特點(diǎn)，確保設(shè)計(jì)方案的可行性，為后期的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)奠定良好的基礎(chǔ)，從而有效減少因失敗造成的儀器損壞等問題；第二，模擬仿真技術(shù)具有實(shí)驗(yàn)演示等特點(diǎn)。部分高職學(xué)校由于受自身實(shí)際情況的限制，因此會(huì)存在實(shí)驗(yàn)室使用緊張等情況的發(fā)生。在此背景下，利用模擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)演示等特點(diǎn)，學(xué)生就可以在虛擬環(huán)境中完成電子電工實(shí)驗(yàn)，有效緩解了高職院校資源欠缺的情況。另外，學(xué)生還可以利用此特點(diǎn)完成對(duì)下節(jié)所學(xué)課程內(nèi)容的預(yù)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)下節(jié)所學(xué)知識(shí)的印象，從而有效減少在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作過程中的實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生頻率。

3 模擬仿真技術(shù)下的電子電工實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路，采取了以仿真軟件作為理論分析的主要工具，首先要輸入電路的實(shí)驗(yàn)信息。組件的參數(shù)輸入以之前設(shè)計(jì)好的參數(shù)進(jìn)行，通過軟件分析電路特性，如邏輯關(guān)系、傳輸特性，隨后進(jìn)行輸出和打印。使用合作對(duì)話、交換等方式，在確保電路處于最佳工作條件時(shí)，對(duì)元件進(jìn)行測(cè)試并確定其參數(shù)，再次進(jìn)行輸出和打印。例如，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以以之前設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)得出的電路測(cè)試情況與實(shí)際測(cè)量情況做比較，找出兩者之間的差異。然后改變現(xiàn)有參數(shù)，以仿真軟件為主要方式對(duì)其進(jìn)行再次分析。在這個(gè)過程中，電子電路的基本原理能夠得到更深層次的理解，對(duì)測(cè)試人員分析和解決問題能力的提升也有一定的幫助。通過對(duì)上述方式的應(yīng)用，使理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得到了有效整合，對(duì)推動(dòng)知識(shí)的整體化與統(tǒng)一化有著重要意義。在EWB中，不僅可以對(duì)混合電路、數(shù)字電路進(jìn)行仿真，而且還能對(duì)仿真出的電路性能進(jìn)行分析。同時(shí)在設(shè)置分析方法時(shí)，應(yīng)靈活運(yùn)用Spice程序和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而推動(dòng)元器件庫模型建立的完成。實(shí)驗(yàn)者要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行線路圖的設(shè)計(jì)，打開電源，這樣電路中的參數(shù)值就可以通過示波器直接反映出來，方便讀取。然后更換測(cè)繪儀器，對(duì)所得出數(shù)據(jù)進(jìn)行再一次的測(cè)量與分析，并將此次所得結(jié)果與上述結(jié)果進(jìn)行比較。如果兩者之間數(shù)據(jù)相差較大，那么應(yīng)繼續(xù)對(duì)輸入的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與更正，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，再次進(jìn)行結(jié)果運(yùn)算與輸出，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用

4.1 對(duì)設(shè)備安全以及學(xué)生人身安全有一定的保障作用 在高職院校電子電工專業(yè)中，通常都會(huì)使用到電流、電壓等方面的知識(shí)，而想要提升學(xué)生對(duì)電子電工知識(shí)的掌握，那么就必須要求學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，使得自身理論知識(shí)得到有效鞏固。眾所周知，電流與電壓的使用不當(dāng)會(huì)造成多方面的危害，高強(qiáng)度電壓、電流甚至還會(huì)威脅人們的生命安全。如果在電子電工專業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生在電流連接的過程中稍有失誤，造成電流連接部位錯(cuò)誤，那么就極容易發(fā)生線路短路的情況，或者引起火災(zāi)，嚴(yán)重威脅著學(xué)生們的生命安全。同時(shí)學(xué)生如果不注重自身操作的規(guī)范性，那么就會(huì)直接影響其最終的實(shí)驗(yàn)效果。例如針對(duì)邏輯電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作的過程中，如果學(xué)生對(duì)芯片的安裝位置把握不準(zhǔn)確，將芯片放置在了錯(cuò)誤的位置，那么在接通電路后，芯片溫度就會(huì)急劇升高，從而導(dǎo)致芯片被燒毀。這種情況下，電路實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)也會(huì)因芯片的燒毀而丟失，如果芯片燒毀嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)整個(gè)操作設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致其不能正常使用。而在電子電工實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，主要是利用計(jì)算機(jī)中的EWB仿真軟件來完成實(shí)驗(yàn)仿真的[1]，這樣學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程以及平臺(tái)都是在這個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中來進(jìn)行的，這樣不僅有效避免了因操作不當(dāng)造成的儀器損害，而且對(duì)學(xué)生的人身安全還有保障作用。

4.2 為實(shí)際實(shí)驗(yàn)中不能完成的實(shí)驗(yàn)提供了平臺(tái) 電子電工專業(yè)開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，就是為了使學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)提高自身對(duì)不同電路以及各類電路故障表現(xiàn)形式的認(rèn)識(shí)。而想要對(duì)電路故障進(jìn)行分析，那么就必須以擁有完善的電路設(shè)施以及相應(yīng)元件為基礎(chǔ)。雖然這些實(shí)驗(yàn)從理論上來講是可以實(shí)現(xiàn)的，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中卻無法完成，或難度較大。但是將模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到電子電工中，則可以實(shí)現(xiàn)一些實(shí)際實(shí)驗(yàn)中無法完成的實(shí)驗(yàn)。具體來講，在EWB軟件系統(tǒng)中，根據(jù)其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后要對(duì)EWB軟件中的元器件數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.3 有效改善傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)器件不足的情況 近年來，我國電子電工技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展，因此，相關(guān)電子設(shè)備、元器件數(shù)量、相關(guān)型號(hào)也各有不同，并且不同元器件、不同型號(hào)的電子設(shè)備都有不同的應(yīng)用范圍。但是高職院校受自身環(huán)境以及實(shí)際情況的限制，因此在其校園內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置方面，無法保證元器件、設(shè)備的全面性，而是挑選一些基本的來進(jìn)行有選擇性的購買，因此學(xué)生接觸到的相關(guān)設(shè)備以及器件有限，相關(guān)實(shí)驗(yàn)也無法有效進(jìn)行。利用EWB仿真軟件可以對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行很好的解決，EWB仿真軟件中包含著豐富的元器件模型以及較為全面的電子設(shè)備，從而更好的為各類實(shí)驗(yàn)所服務(wù)。并且此軟件中還具有相關(guān)器件搜索功能，學(xué)生在使用過程中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求，來在此軟件中對(duì)所需要元器件進(jìn)行搜索。此外，模擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程相比，其在儀器功能方面也比傳統(tǒng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器功能更為全面，這樣在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，如果受到儀器設(shè)備等方面的限制導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，那么就可以利用模擬仿真技術(shù)，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

5 模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用案例

日常生活中，我們常見的搶答器就是以模擬仿真技術(shù)為原型而制作的，當(dāng)一個(gè)人搶下?lián)尨鹌鏖_關(guān)后，其對(duì)應(yīng)的燈就會(huì)亮起。而進(jìn)行后續(xù)搶答時(shí)，最初摁下?lián)尨痖_關(guān)的人不需要一直保持摁燈狀態(tài)，并且不會(huì)影響后續(xù)搶答過程的進(jìn)行。在上述過程中，就是利用EWB查找電路設(shè)計(jì)元件的直接體現(xiàn)[3]。在查找相應(yīng)元件完成后，就可進(jìn)行后續(xù)的電路連接圖。電路連接圖在模擬仿真技術(shù)中有著至關(guān)重要的作用，因此要對(duì)電路連接給與高度重視，及時(shí)對(duì)連接不合理的電路進(jìn)行調(diào)整，然后利用模擬仿真技術(shù)來對(duì)搶答器的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

6 結(jié)束語

綜上所述，本文主要對(duì)EWB和模擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，闡述了模擬仿真技術(shù)下電子電工實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并提出了模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用。高職院校電子電工專業(yè)模擬仿真技術(shù)，不僅可以改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中的一系列問題，而且對(duì)保證學(xué)生安全，減少儀器損害等具有一定的積極意義。因此高職院校電子電工專業(yè)要對(duì)模擬仿真技術(shù)給與重視，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，從而有效提升電子電工專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平，使學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作統(tǒng)一發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦麗娟.模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)的作用[J].信息與電腦（理論版），2015（03）：1-2.

[2]宋銳.電子電工實(shí)驗(yàn)中的模擬仿真技術(shù)研究[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2017，28（04）：268，271.

[3]楊嶸.模擬設(shè)備在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（11）：105.