肖藝，潘達

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基于Multisim的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺設(shè)計*

肖藝，潘達

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械與汽車工程分院，湖南 長沙 410217）

將汽車轉(zhuǎn)向燈電路控制原理和仿真軟件Multisim結(jié)合，設(shè)計了適用于高職汽車電子專業(yè)的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺，能在線路、元器件和用電設(shè)備上模擬常見的短路、斷路、虛接故障，在該教學(xué)平臺上學(xué)生可進行仿真故障檢測與診斷。實踐表明，該仿真教學(xué)平臺能很好的將理論與實踐相結(jié)合，將邏輯性較強的汽車電氣故障診斷過程形象化，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,增強了學(xué)生的分析能力。

Multisim；汽車轉(zhuǎn)向燈電路；仿真教學(xué)；檢測與診斷

前言

在汽車電子專業(yè)教學(xué)過程中，學(xué)生對抽象的電路特性及電子現(xiàn)象缺乏感性的認(rèn)知，涉及到電路系統(tǒng)故障診斷時更加難以理解復(fù)雜的診斷思路，且實操設(shè)備往往難以滿足全班學(xué)生實操的需求[1]。通過借助Multisim軟件進行輔助教學(xué)，在很大程度上可以彌補理論教學(xué)的抽象，以及實訓(xùn)條件的不足，為學(xué)生提供近似真實的學(xué)習(xí)環(huán)境[2]。

1 仿真教學(xué)平臺的特點

設(shè)計了基于Multisim的汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真教學(xué)平臺，該教學(xué)平臺能夠滿足高職汽車電子專業(yè)理論教學(xué)和故障案例教學(xué)的需要，該平臺有以下特點。

1.1 強大的電路分析能力

Multisim軟件具備即時顯示功能，可直觀的觀察到電路中的電壓、電流動態(tài)變化，幫助學(xué)生透過現(xiàn)象看到本質(zhì)[3]。此外，該軟件中可對仿真電路中的線路、元器件和用電設(shè)備設(shè)置斷路、短路和虛接故障，該功能極大的方便了教師進行案例教學(xué)，對于訓(xùn)練學(xué)生的診斷思維非常實用。

1.2 廣泛的元器件

該軟件提供了汽車電路繪制所需的所有元器件，且元器件外觀非常形象，與實物外形基本相似，便于學(xué)生將理論和實際相結(jié)合[4]。此外，還提供了汽車電路診斷中常用的診斷儀表工具，如數(shù)字萬用表、示波器，能模擬實際的測量。

1.3 層次塊替換功能

由于仿真電路設(shè)計涉及到復(fù)雜的邏輯電路和基礎(chǔ)電路，而高職的汽車電路學(xué)習(xí)只涉及控制單元、開關(guān)、傳感器、執(zhí)行器和線路等部件。層次塊替換功能可將邏輯電路和基礎(chǔ)電路替換成層次塊，模擬成類似控制單元的式樣，內(nèi)部的控制邏輯將被隱藏，只有輸入和輸出引腳顯示，更加貼近教學(xué)實際。且該功能方便模擬設(shè)置控制單元的故障，使故障案例教學(xué)更加全面。

2 轉(zhuǎn)向燈電路設(shè)計

以汽車轉(zhuǎn)向燈控制為例，設(shè)計了如圖1所示的轉(zhuǎn)向燈仿真模型。系統(tǒng)的供電電源為12V，轉(zhuǎn)向燈開關(guān)的1鍵為左轉(zhuǎn)向，2鍵為右轉(zhuǎn)向，3鍵為雙閃燈，轉(zhuǎn)向燈燈泡額定電壓和功率分別為5V和1W。轉(zhuǎn)向燈點亮頻率通過時鐘電壓源CLOCK_VOTAGE來控制，頻率1Hz、占空比50%、幅值12V[5]。

圖1 轉(zhuǎn)向燈電路設(shè)計

通過運行仿真模型，控制轉(zhuǎn)向燈開關(guān)鍵，可以觀察到轉(zhuǎn)向燈的閃爍情況。學(xué)生通過操作開關(guān)和觀察執(zhí)行部件的工作情況，可以非常直觀的理解電路的控制原理，這種體驗式的學(xué)習(xí)把抽象的講解過程形象化，具體化。

3 教學(xué)應(yīng)用

為使仿真平臺更加貼近實際，將電路的控制邏輯部分用Multisim的層次塊替換功能進行替換，只留下對應(yīng)的引腳，替換后的層次塊命名為控制單元。優(yōu)化后的電路圖如圖2所示，包含了控制單元、轉(zhuǎn)向燈開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、電源、搭鐵、保險絲及線束插接口。

圖2 仿真教學(xué)平臺設(shè)計

3.1 故障設(shè)置

在故障診斷案例教學(xué)時，可以在元件的屬性設(shè)置中設(shè)置不同的故障類型。如圖3所示，針對開關(guān)的故障設(shè)置可以對某個管腳或多個管腳設(shè)置斷路（開路）、短路、虛接故障，通過運行仿真模型還可直觀觀察到轉(zhuǎn)向燈的運行現(xiàn)狀。故障設(shè)置功能極大的方便了教師在故障案例教學(xué)時的教學(xué)效率，實操教學(xué)中設(shè)置一個故障往往需要教師提前準(zhǔn)備，且多個故障切換時，由于實訓(xùn)車輛自身使用的原因，故障現(xiàn)象會不穩(wěn)定，給教學(xué)帶來一定的阻礙。

圖3 開關(guān)故障設(shè)置

為增加教學(xué)難度，可以設(shè)置連環(huán)故障，如在保險絲、控制單元、開關(guān)處各設(shè)置一個故障。通過學(xué)習(xí)更加綜合的故障案例，能有效提高學(xué)生對相應(yīng)控制電路的理解和學(xué)生的綜合排故能力。

3.2 實施檢測

電路的檢測是汽車電子專業(yè)學(xué)生必須要學(xué)會的一項技能，仿真平臺的檢測雖然是虛擬的，但是其操作便利性，檢測可靠性更好，能讓學(xué)生更高效的理解檢測設(shè)備的使用意義，與診斷的結(jié)合更加緊密。

以轉(zhuǎn)向燈的PWM控制信號為例，我們只能使用示波器進行檢測，Multisim自帶的示波器模塊能非常清晰的向我們展示轉(zhuǎn)向燈的信號波形[6]。圖4所示為左前轉(zhuǎn)向燈L5/1針腳通過示波器A通道測得的波形，可觀察到波形幅值為5V、頻率為1Hz（與時鐘電壓源CLOCK_VOTAGE 所設(shè)置的頻率一致），是正常波形。

圖4 左前轉(zhuǎn)向燈信號波形

學(xué)生可以方便的使用示波器、萬用表測量電路各個位置的數(shù)據(jù)，但是仿真平臺上的練習(xí)只能當(dāng)作實操前的模擬練習(xí)，實車測量更加考驗學(xué)生的綜合能力，測量過程中的要求更高更具體，是無法用仿真平臺替代的[7]。

4 結(jié)論

本汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真平臺，基于Multisim軟件建立，界面與常見汽車電路圖相似，可在任意的元件處設(shè)置短路、斷路、虛接故障，常用檢測設(shè)備全面且使用方便?；谠撈脚_的使用界面友好、仿真度高、故障設(shè)置方便、檢測設(shè)備全面，可較好的提高教師在汽車電氣故障診斷與教學(xué)中的教學(xué)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

[1] 路俊智.MultiSim仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2011 (02):206+213.

[2] 梅燁,羅敏,田艷芳,方凱.Multisim在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2016,3(04):113-114+123.

[3] 黃荷英.基于Multisim電子仿真軟件的電路設(shè)計與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012,35(16):33-36.

[4] 李元勝.電動汽車電路系統(tǒng)設(shè)計與Multisim仿真[D].青島大學(xué), 2014.

[5] 李俊奎.汽車電路系統(tǒng)初探[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2013(10):322-322.

[6] 張繼,儲開斌,張小芳.基于Multisim的電子技術(shù)課程設(shè)計[J].實驗室科學(xué),2018,21(01):60-63.

[7] 程曉輝.Multisim仿真軟件在電路電子實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù),2018,35(02):95-97.

Design of simulation teaching platform for automobile turn signal circuitbased on Multisim*

Xiao Yi, Pan Da

（ChangSha vocational and technical college, Hunan ChangSha 410217）

Combine automobile turn signal circuit control principle and Multisim simulation software, designed a simulation teaching platform for automobile turn signal circuit, which is suitable for Major in automotive electronics. This platform can simulate common short circuit, circuit breaking and virtual connection faults on circuits, components and electrical equipment. Students can conduct simulation fault detection and diagnosis On the teaching platform. The practice shows that this simulation teaching platform can well combine theory with practice, visualize the electrical fault diagnosis process, improve teaching efficiency and quality, and enhance students' analytical ability.

Multisim; automobile turn signal circuit; simulation teaching; detection and diagnosis

U462.1

A

1671-7988(2018)21-169-03

U462.1

A

1671-7988(2018)21-169-03

肖藝，碩士，中級，就職于長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院。汽車電子、汽車服務(wù)與營銷。*《汽車總線系統(tǒng)實訓(xùn)臺架的設(shè)計研究》項目（編號CZKJ17YB01）資助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.057