电路设计案例篇1
【关键词】数控;直流稳压电源;proteus;设计与仿真;教学案例
1引言
proteus软件是英国LabCenterelectronics公司开发的eDa工具软件，由iSiS和aReS两个部分构成，其中proteusiSiS软件包含了革命性的VSm（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有的周围电子器件一起仿真[1-2]。在电子类专业核心课程的教学中，除了引导学生掌握好基础理论知识外，教师更需要加强对学生实践动手能力的培养，才能促进学生电路设计能力以及实践创新能力提高，也才能满足社会对所培养人才的专业能力需求。而将proteus仿真软件技术应用于电子类专业核心课程的教学活动中，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术以及嵌入式系统等课程的教学，不仅能够促进教师形象生动地完成教学任务，还可以提高学生的实践动手能力，如开展创新性设计实验、毕业设计、电子设计竞赛[2]。采用proteus进行虚拟仿真设计实验可以根据需要随时对原理电路图进行修改，并立即获得仿真结果。一边设计一边实验，调试时随时可以修改电路，要比用万能板焊接元件搭建硬件平台更为方便，避免了传统设计中元器件的浪费，节约了时间和经费，提高了设计的效率和质量[3]。本文探讨的数控直流稳压电源的设计和仿真，涉及电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、eDa技术等多方面知识，是电子电路设计与仿真教学的典型案例。
2电路的硬件设计
2.1设计方案分析
数控直流稳压电源设计是一个具有综合性的设计项目，要求具有一定的电压输出范围，输出电压能步进可调，能实时数字显示输出电压。
根据任务要求，首先该电路主体是一个电源，属于模拟电路设计，其次需要实时显示输出电压，需要译码显示电路，属于数字电路知识，还有数字到模拟的转换，需要数模转换电路，整个转换过程需要相应的时序控制，需要微控制器有序控制电压的转换、输出、显示。因此设计方案很多，本文给出一种简单实用的方案，在此方案中主要由以下几个部分组成（如图1）：
控制器部分：为了能有序控制电源的步进输出及显示，本设计选用学生熟悉又比较常用的8051系列单片机at89C52。单片机的作用除了有效控制电压的数控输出及显示外，还可进行功能扩展。
电压输出部分：本设计对电源的输出电压电流没有太高的要求，当前已有集成三端稳压器一般能满足要求，而且这类芯片内部都有过流和过热的保护电路。例如型号为Lm317集成三端稳压器，其额定电流可达1.5a，输出电压的调节范围为1.2～37V，内部有过热和过流保护电路，价格也不贵，所以采用这种芯片为主体来组成所要求的系统是比较合理的。
电压调节部分：为了能实现电源输出步进变化，结合集成三端稳压器的特点，选择模拟开关和电阻网网络构成D/a转换电路，将单片机与三端稳压器联接，实现数字信号到模拟信号的转换。控制单片机输出的数字信号即可改变三端稳压器输出电压，实现电压的数控调节。
电压显示部分：该部分选用常用的数字电路中的译码显示电路，为了节约单片机的io端口，显示方式采用动态显示。
图1整体电路设计方案原理图
2.2各单元电路硬件设计
根据上面的设计思路，为了能快速方便的实现该设计方案，采用常用的一种仿真设计软件proteus完成该电路的设计与仿真。proteus软件包含了丰富的元器件库，能够很方便地调用设计方案中需要的各种元器件连接成电路，并进行仿真测试。
2.2.1单片机控制电路
单片机是数控电源的核心，它通过软件的运行来控制整个电路的工作，从而完成设定的功能。本设计中控制电路选用at89C52单片机，它是由美国atmeL公司生产的低电压、高性能8位CmoS单片机，片内含8K字节的FLaSH或peRom和256字节的Ram，器件采用atmeL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准mCS-51指令系统及8052产品引脚兼容[4]。at89C52接收来自按键的信息，并对按键输入的信息进行处理，从而控制输出电压的变化，并将变化的结果输出到显示电路上。
2.2.2电压输出电路
该电路主要由集成三端稳压器Lm317作为核心器件稳定输出电压，该芯片内部有过流和过热保护电路，电容C1、C3滤除交流杂波，二极管D1为负载电容的存储电荷提供一条放电通路[4]。Lm317的稳压输出电路如下图2所示。
图2Lm317稳压输出电路
图2中输出电压满足下列关系，
由于调整端的电流iaDJ小于100ua，大多数情况应用时可以忽略，因此输出电压近似为，通过调节可调电阻R2可以很方便地改变输出电压。
2.2.3电压调节电路
从上面的Lm317输出电压公式得知只要改变可调电阻R2的大小可以很方便地改变输出电压的大小，如果把R2设计成一个线性电阻网络，通过模拟开关进行切换，就可以实现数控输出电压的要求[5]。线性电阻调节网络如图3所示，电路中选用8个电阻值依次倍增的精密电阻，模拟开关选择常见的继电器，通过按键输入控制单片机p1口输出的数字量控制继电器的闭合与断开，实现一种类似于数字量到模拟量的转换网络，来改变接入Lm317调整端电阻的大小，从而改变输出电压大小。
图3线性电阻调节网络
2.2.4电压显示电路
译码显示电路选用4位数码管的动态显示方式（如图4所示）。将单片机的p2.0和p2.1口控制数码管的段选和位选的选通，p0口实现对数码管段选和位选的数据传送。p0口既要输出位选数据还要输出段选数据，因此采用分时传送方式，分别用两个锁存器74HC573保存对应的位选数据和段选数据;两个锁存器的工作分别通过单片机的p2.0和p2.1口来控制。
图4译码显示电路
2.2.5声光指示电路
为了能指示输出电压的最大值、最小值，分别添加红、绿LeD指示灯;为了能指示按键的增减，添加蜂鸣器，按键每按下一次，就发出报警声一次。
3电路的软件设计
直流稳压电源系统是以单片机为核心控制电压的调节与显示，因此需要编写相应软件程序控制单片机有序工作。
根据以上电源系统的硬件特点和实现功能，软件程序的结构可分为主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系统初始化、数码管显示、按键是否按下，并跳转到相应功能的子程序中去。主程序流程图如图5所示。子程序包括：系统初始化子程序、显示数据处理子程序、数码管显示子程序、按键中断子程序等。
图5主程序流程图
4电路的整体设计与仿真分析
单片机系统的仿真是proteus软件的一大特色。首先在proteus中将上面硬件设计的各单元电路连接成一个完整的数控直流稳压电源仿真电路（如图6所示）;然后创建源代码程序文件，并编辑该电源系统的程序源代码;接着将源代码编译生成为目标代码，将目标代码添加到图6中的单片机元件的属性中，相当于在实际电路中对单片机下载目标程序;最后进行电路的调试仿真[7]。
图6整体设计仿真电路图
图6所示电路的仿真结果如下：当电路上电工作后，由于电阻网络中没有电阻接入Lm317的调整端，数码管上显示出电压为1.25V。当电压增加按键按下时，单片机的外部中断0产生中断，蜂鸣器报警，电压计数值增加1，接入的电阻网络中的电阻值增加一个单位，相应的输出电压增加0.1V;保存数码管结果的计数器值加1，p2.0端口选通译码显示电路的位选锁存器，送入相应的位选数据;p2.1端口选通译码显示电路的段选锁存器，送入段选数据;数码管上显示结果值增加0.1。当电压增大到15V时，红灯亮，显示电压值不变化，输出电压值也不再增加;当电压减小到1.25V时，绿灯亮，显示电压值不变，输出电压也不再减小。
在仿真电路中增加虚拟测试仪器，如图6中在稳压输出端Vout添加直流电压表或者电压探针，可以在仿真中实时观测输出电压的变化数据[3]。
电路仿真输出的理想结果是：电压输出大小从1.25V到15V变化，变化步进单位为0.1V;但实际上仿真结果是：数码管上显示结果与Lm317输出端接的电压探针测量的电压值有一点误差。仿真测试数据如表1所示。
表1仿真测试数据对比表
显示值测量值误差显示值测量值误差显示值测量值误差
1.351.356-0.0065.555.5270.02311.5511.4750.075
1.551.554-0.0045.955.9240.02611.9511.8710.079
1.951.951-0.0016.556.5200.03012.5512.4650.085
2.352.3490.0016.956.9160.03412.9512.8610.089
2.552.5480.0027.557.5110.03913.3513.2570.093
2.952.9460.0047.957.9080.04213.5513.4550.095
3.353.3430.0078.558.5030.04713.9513.8500.100
3.553.5410.0098.958.9000.05014.3514.2470.103
3.953.9390.0119.559.4940.05614.5514.4440.106
4.354.3350.0159.959.8910.05914.7514.6420.108
4.554.5350.01510.5510.4850.06514.8514.7410.109
4.954.9320.01810.9510.8810.06914.9514.8400.110
从仿真结果上看，随着电压的增加，数码管输出的理想结果与电压探针输出的结果误差将逐渐增加，最大相对误差为0.11V，即数码管上显示电压值为14.95V时，电压探针实时测量电压值为14.840V。仿真结果说明该电路在精度要求不是很高的场合足以适合应用。
分析误差的原因：（1）仿真软件中的电路元件毕竟是模拟元件，不是真实电路，即使真实电路也会有一定的误差;（2）显示结果是直接将控制继电器的数字信号通过单片机软件显示出来，而电压探针测量的是Lm317输出端的电压值，两种的显示位数、精度不同。当然实际输出端的结果还取决于连接的电阻网络中的电阻值的合理选取。通过仿真不但可以观察输出结果，还可以在仿真软件中很容易修改电路并分析结果。
5小结
本文利用proteus软件实现了一种数控稳压直流电源的设计与仿真，无论设计过程还是仿真测试结果都达到了满意的效果。该电路的设计与仿真作为电子类专业的综合课程设计典型教学案例，在教学过程中应用proteus仿真软件对电路的设计方案及结果进行实时的仿真测试与分析，一方面仿真设计操作简单，搭建电路、测试结果方便，修改设计快捷;另一方面在教学中增加了学生电路设计上的感性认识，便于对电路设计理论的理解，提高了学生的兴趣。总之，利用proteus仿真软件能较好地完成设计任务，将之应用到相关课程教学中是一种新的教
学方法，有助于教师的教学和学生的自主学习。
参考文献：
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[5]唐金元，王翠珍.0～24V可调直流稳压电源电路的设计方法[J].现代电子技术，2008（04）：12-14.
[6]周立功.单片机实验与实践[m].北京航空航天大学出版社，2006.
电路设计案例篇2
关键词：单片机；仿真；案例教学；教学改革；电子竞赛
单片机是一门综合性、实践性极强的课程。单片机的概念多、专有名词多、内容抽象、指令丰富，且软、硬件发展很快，新器件不断，故相当多的学生在学习单片机时感到郁闷，实际使用不知如何下手，不能真正掌握单片机技术。因此，如何安排教学内容，使学生既能了解新技术又能对单片机的应用技术融会贯通；如何设计教学方法，激发学生的学习兴趣，真正理解和掌握单片机技术，是在单片机教学中需要解决的问题。针对教学对象的特点和课程特点，我们提出了“案例教学”的教学理念，以达到创新人才的培养效果[1]。
一、单片机教学的现状和存在的问题
（一）传统的理论教学环节
教师上理论课时，先讲述单片机的理论知识，如讲述单片机的概述与发展，单片机的内部结构，指令系统及i/o接口电路，而讲述单片机实例的课时比较少，达不到理想的效果，并且学生在学理论知识时，只是处于被动接受知识的一方，调动不了学生的主观能动性，学生对单片机知识的学习会感到很盲目，从而对这门课程产生不了很大的兴趣。
（二）传统的教学实践环节
教学实践环节分为实验教学环节和课程设计环节两部分。实验教学环节一般采取单片机实验箱，学生做实验时根据实验连线步骤连接好硬件电路，下载现有的实验程序，得出实验结果，一般只能起一个验证过程的作用，学生缺乏对整体电路的设计，也缺乏修改硬件电路和软件程序的机会，从而不能真正锻炼学生的动手实践能力。课程设计环节，对于设计一个单片机应用系统，要涉及到很多的单片机的专业知识，很多同学只是在网上下载一些实例，按照资料设计硬件电路图，复制其程序生成HeX文件，然后联调就基本仿真通过。如果要求他们改变或增加一些功能设计，很多同学基本完成不好，主要原因是他们还没有基本没有搞懂对应的知识。
二、单片机课程仿真案例教学的实施
（一）单片机案例教学简介
单片机案例教学就是将单片机课程所要求掌握的基本知识点、基本原理和方法都溶入到包含这些原理的实际项目例子的讨论与讲解之中，基于项目开发的过程来组织教学内容[2]。
（二）单片机案例确定
经过教研室教师对单片机案例进行设计，将单片机的基本知识点都包含到以下几个案例中。单片机案例从难易程度暂分为三个阶段，分别为第一阶段、第二阶段和第三阶段。第一阶段为初级阶段，基本掌握单片机的i/o口的使用，学生比较容易掌握，而且容易提高学生的兴趣。第二阶段为中等难度阶段，需要掌握单片机与各常用接口电路的应用。第三阶段比较难，涉及到的传感器驱动程序比较复杂。
（三）单片机课程仿真案例具体实施
1.教师进行具体案例任务的确定，并确定相应的单片机知识点，针对各个具体的案例，老师进行设问。同时，课前将下一堂课的案例材料发给学生，要求学生熟悉每一个案例的材料，针对设计的问题进行分小组思考和探讨。
2.在课堂教学组织方式上，每次教学过程均围绕一个案例进行各教学环节的组织，以任务目标为主线，结合相应案例对各相关知识点和技能点进行讲解，引导学生思考并提出相应的解决方案，激发学生的主观能动性和创新能力，学生在学习过程中以小组为单位，每组针对任务和要求进行分析，并对实现的方案、硬件电路和软件功能设计。最后，由老师进行总结和评价，指出案例所涉及的理论知识及其应用方法，就学生提出的问题进行解答[3，4]。
3.将实践教学环节溶入课堂教学，学生实践环节以课堂教学任务为对象，利用pRoteUS仿真软件绘制硬件电路图，用KeilC软件进行软件程序的编写，然后进行联合仿真调试。教师对学生调试过程中的重点、难点以及学生操作过程存在的问题进行实时点评，并要求学生在已经实现的硬件电路和程序的基础上，进行适当修改。
4.具体仿真案例教学的举例———交通灯案例分析。
第一，确定具体任务和要求：设置东南西北四个方向红、绿、黄共12个（或者6个，其中东西一组，南北一组）LeD信号指示灯，南北方向的绿灯亮27秒，黄灯闪烁3秒，东西方向的红灯亮30秒，然后南北方向红灯亮30秒，东西方向绿灯亮27秒，黄灯闪烁3秒，依次循环，数码管倒计时显示，当出现紧急情况时，四个方向交通灯全部为红灯。要求利用并行接口芯片8255扩展设计相应的硬件电路、软件流程图和程序。
第二，确定交通灯案例的相关单片机知识点为：并行i/o接口芯片与单片机的接口电路设计，以及其相应的8255的驱动程序，定时器和中断程序，数码显示电路和按键电路驱动程序等。
第三，针对交通灯案例老师准备的问题：问题1：为什么设计黄灯和黄灯闪烁如何实现？问题2：倒计时1秒应该如何实现？问题3：紧急情况用什么来实现？单片机交通灯仿真图如图1所示。图1中南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。p1口提供南北方向的段码，p2口提供东西方向的段码，p3.0-p3.3分别提供南北方向和东西方向数码管的位码，p0.0-p0.5分别提供6组交通指示灯。
三、单片机课程仿真案例教学的考核
单片机案例教学考核方法是课程教学的最后环节，它直接检验单片机教学的效果。随着教育教学改革的不断深入，变应试教育为素质教育，《单片机原理及应用》的考核应注重考核学生的实践和创新能力，该课程的考核一般采取开卷考试、实验成绩和平时成绩相结合的方式进行考核。其中平时成绩占20%，主要包括学生的考勤、作业、随堂测试以及课堂表现和回答老师的提问情况等。实验成绩占30%，主要考查学生的硬件电路的设计和软件编程能力，在完成基本的实验任务时，然后根据思考部分的提问进行相应硬件电路和软件程序的修改。开卷成绩考试占50%，主要考查学生单片机理论知识、单片机接口电路设计和软件编程。
四、结束语
文章针对传统单片机教学过程中存在的不足提出了单片机案例教学方法，将单片机的理论知识融入到实际的案例中去，在讲述案例的同时插入理论知识的讲解，这样充分调动了学生的学习兴趣，增强了学生对单片机的综合应用能力。基于单片机案例教学已取得了较好的效果，对学生参加各类电子设计竞赛和毕业论文设计具有较大帮助。
参考文献
[1]孙军业.案例教学[m].天津：天津教育出版社，2004.
[2]陈锟.单片机课程案例教学的思考与探讨[J].中南民族大学学报，2008（27）：10-12.
[3]李冰.单片机课程的项目化教学改革与实践[J].实验室科学，2014（17）：101-103.
电路设计案例篇3
论文摘要：从电路分析基础现状、案例教学的特点出发，阐述了该课程应用案例教学法的目的及原则，通过具体的案例设计与实施，能够引导学生带着实际工程问题学习理论知识，可以提高学生运用理论知识提出问题、分析问题，解决实际工程问题的能力，可以扩展学生的知识面，激发学生探究知识的潜能和动力，提高课堂教学效果和学生综合应用能力。
电路分析基础课程是高等学校电气信息类专业的首门专业基础课，教学效果将直接影响学生的学习兴趣和专业基础，随着信息技术的迅猛发展，教学中对电路分析基础课程的要求越来越高，如何处理“学时少、要求高”的矛盾，如何更好地调动学生的兴趣、扩展学生的知识面、激发学生探究知识的潜能和动力、提高实践应用能力、提高课堂学习效率等一直是课程教学亟待解决的问题。
1课程现状及案例教学的特点
1.1教学现状
电路分析基础课程的教学目的是要通过学习使学生掌握电路的基本理论和基本分析方法，建立一般电路系统的数学模型，训练必要的实验技能，为后续课程的学习打下基础。通过分析后续课程对电路分析基础课程知识点的要求，我们发现该课程是90%以上专业课的基础，也是电气信息类多个学科考研的必考课程，在整个专业教学体系中起到承上启下的重要作用，教学效果的好坏将直接影响学生的专业发展。近年来，电路分析基础的教学方式有了一些创新，多媒体教学、启发式教学等都大大改善了教学效果，但依然没有脱离“灌输式”的教学模式，学了的不会用、有用的没有学、理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足、教学中学生的参与性和主动性不够等问题仍然存在。
1.2案例教学法的特点
案例教学法由19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长首创。案例教学法是根据教学大纲规定的教学目的和要求，以代表性、典型性和新颖性的案例为基本素材，运用多种形式启发学生独立思考，对案例进行分析研究，并在课堂教学中注重体现学生的主体地位、实践技能和创新精神，使学生从知识的被灌输者变成学习的主动建构者，教师也从知识的传授者与灌输者转变成知识建构的帮助者和促进者。案例教学法是一种具有启发性、实践性，理论联系实际的新型教学方法，能够开发学生智力，提高学生综合素质和分析问题、解决问题的能力。
2电路分析基础课程案例教学法的目的及案例设计原则
案例教学法在电类专业课程教学中已有应用，由于电路分析基础是基础课，虽与后续课程及实践应用紧密联系，但有目的、有计划且系统地将案例教学引进课堂还不多见。因此明确教学目的、确定案例教学原则是提高课程教学效果的首要问题。
2.1课程案例教学法的目的
电路分析基础课程运用案例教学法，本着教学双方互动的原则，通过强调学生的主动参与，变“灌输式”教学模式为能力培养型的教学模式，培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力，解决学了的不会用、有用的没有学的矛盾，以及理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足等问题，提高专业素养，为后续课程及工作打下坚实的基础。
2.2设计原则
案例设计要理论联系实际，具备知识的综合性，采用案例引导来说明理论知识，案例内容选取要能够加深学生对理论知识的理解，增加感性认识，能够引导学生的兴趣爱好；案例设计要紧密结合学生所学专业，因材施教，承上启下；案例内容选取要能够扩大专业视野，要能使学生养成从工程实际的角度全面理解和正确运用专业知识的职业习惯；案例设计应反映本学科的重点、难点和前沿知识，使学生在学习中获得乐趣，在探究中获得知识并产生强烈的求知欲望，养成科学分析问题的习惯。
3电路分析基础课程案例设计与实施
依据课程案例设计的原则，选取合适的案例及精心组织教学是提高课程教学效果的关键。
电路分析基础教学中概念、理论、方法较多，因此需要针对出现的新概念、新理论、新方法，研究不同的“教学案例”并引入课堂，使学生产生强烈的求知欲。
戴维南定理是电路分析基础课程中比较重要的定理，也是教学中的重点和难点，最大传输功率就要用到戴维南定理，教材中也有误差分析的案例，通过教材中例题的讲解使学生知道误差形成的原因，是电源的内阻及负载的变化，将这个案例延伸，可以引出电源的带负载能力，后续课程模拟电子技术的射极输出器和跟随器的应用等知识点自然就可以引出，由此引导学生运用基础知识提出问题、分析问题、解决问题，明确后续课程学习的方向。
电源是电路分析基础课程第一章中的一个知识点，电源串并联可以给负载提供更大功率。电压源并联强调只有电压相等的电压源才能并联，这个内容结合电网的并网，结合现在新能源，如太阳能、风能等微网的一些知识，及目前微网并网过程中需解决的难题，可以让学生了解专业的前沿知识，激发学生探究知识的兴趣。
电桥是电专业应用较多的电路，以前在电路分析基础课程的教材及教师授课中只强调电桥平衡的条件，要求学生在复杂电路中能看出电桥。通过设计案例，引入传感器的概念，学生不仅仅对电桥的应用有所了解，更重要的是引入有关电量传感器的概念，让学生了解基础课知识点的重要性，有效地调动学生学习的积极性，激发学生的潜能，培养学生分析和解决问题的思维，加深学生对知识的理解与应用。
串联谐振是电路分析基础课程中正弦交流电路中的一个知识点。收音机如何接收信号？如何调台？调台时到底调的是什么？为什么有的收音机噪音大，而有的却很小？为什么有时会听到几个电台同时广播？信号如何放大……这些日常生活中的例子恰恰是串联谐振知识点的应用，这个案例的设计不仅能激发学生的求知欲望，调动学生思考的积极性，让学生主动参与到课堂中，提高课堂教学效率，而且对发散学生思维，引出后续的专业课程，培养学生能力起到促进作用。
功率因数提高是电路分析基础课程中正弦交流电路稳态分析的一个重要知识点，功率因数提高可以充分利用设备容量并降低线路损耗，使学生知道感性电路并联电容可以提高功率因素，电力工程中无功补偿、电容自动投切，电气照明中的灯具选择、绿色照明等都与这个知识点有关，在此对后续课程做一些展望，在后续课程学习时有初步了解，使学生带着问题、兴趣去学习，由此激发学生主动学习的欲望。
实际工程中，经常会遇到一个未知的“黑匣子”，怎样确定其数学模型，即网络函数，以便对其进行分析、设计或改进。我们需要在特定情况下，在输入端加一个冲击量，从输出端得到的冲击响应就是网络函数。案例教学引导学生带着实际工程中的问题学习理论知识，使学生加深理解，学会实际工程中的应用，提高课堂教学效率，拓展了学生的知识面。
案例教学法能引导学生运用所学知识，分析解决实际问题，培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力，养成科学分析问题的习惯。案例教学法实施过程中除了满足教学条件，学生的积极配合外，教师的主导尤为关键，案例教学对教师的要求更高。教学课时不增反减，教学内容不减，教学要求提高。运用案例教学，教师不仅要有扎实的理论知识，还要有丰富的实践经验，并能将理论与实践融会贯通；不仅对授课课程内容很熟悉，更要了解后续课程对该课程的要求；不仅要求教师根据社会发展的需要不断更新教学内容，补充教案，更要求教师能敏锐地洞察现实中的问题，不断地从现实生活中提炼加工出适宜教学的案例。教师要学会并善于运用现代化的教学手段和教学设施，图片、音响、动画、录像等手段在课堂中都可以调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。在案例教学法实施的过程中教师要采用考核、鼓励等适当的方法和措施，督促学生做好课前准备，课堂上充分发表自己的观点，提出解决方案，在教学过程中不断提高学生的自觉性和独立学习能力。适时主动探索、学习、完善是教师毕生永恒的主题，只有这样才能不断提高教学质量，无愧于时代赋予的使命。
参考文献：
[1]罗先觉，邱关源.电路(第五版)[m].北京：高等教育出版社，2006
电路设计案例篇4
关键词：CDio工程教育理念《电路》理论教学实践教学
1.引言
《电路》课程是电气工程及其自动化本科专业的一门重要的专业基础课，内容多，课时多（以南昌工程学院为例，电气工程及其自动化专业的《电路》课程为88学时的理论课时，16学时的实验课时）。传统的教学方式为老师上课讲授理论知识，讲解例题，学生课后做习题巩固复习。采用这种教学方式，学生容易产生倦怠心理，学习主动参与度低，学习积极性不高，学习效果不好，直接影响到后续专业课程的学习。
在大量参考国内外高等学校教育的经验之后，笔者尝试将CDio工程教育理念[1][2]引入《电路》课程教学过程中，并于2014年申报获批江西省高等学校教学改革研究课题“基于CDio的《电路》课程教学改革与实践”。经过两年的教学实践，取得了一定的成绩，在此基础上将课题成果应用于本专业其他专业课程的教学实践中。
2.理论教学环节改革
CDio工程教育理念是要将“构思―设计―实施―运行能力”、团队合作能力、终身学习能力贯穿在教学的全过程中[1][2]。基于这个思路，在理论教学过程的设计上，课题研究组成员广泛收集与课程主要内容相关的工程案例，并将案例分为两类：
（1）与单一定理定律或单一元件有关的案例：此类案例只与某一定律定理或单一元件有关，故在讲授该定理定律或该元件之前提出，留给学生五分钟左右的时间，同座两两随机组成小组进行讨论。
如在讲授“电路元件”[3]部分有关集总参数电路和分布参数电路时，向学生布置一个案例：某电力线路长10km，试做出它的等效电路。若电力线路增长到1000km呢？
我国电力用电的频率是50Hz，则该频率对应的波长：
λ=c/f=（3×108/50）km=6000km
由此可见，10km长的电力线路虽然尺寸很大，但是相对于工频交流电的波长来说，其尺寸远小于这一波长，因此能满足集中化条件，可以用集总参数电路来表示（如图1所示）。但是相对于1000km的远距离输电线来说，则达不到集中化条件，不能按集中参数电路处理，必须用分布参数电路表示。
通过这个案例的设计分析，学生很好地理解集总参数电路和分布参数电路的定义，以及在何种场合利用集总参数电路进行分析，在何种场合利用分布参数电路进行分析。
（2）与多个定理定律或多个元件有关的案例：此类案例的分析大多要牵涉多个定理定律或多种电路元件，若在课堂上进行详细分析，会影响授课进程，故在每个教学单元完成之后，以大作业的形式布置下去，四五位学生自由分组完成该作业。在提交报告时，要求提供小组内各成员的分工及完成情况。
以工程设计形式布置作业，避免部分学生抄答案的现象，也提高学生学习的积极性。通过案例作业，大部分学生可以掌握各定理定律和分析方法应用的场合，并且知道学习这部分知识有什么用、怎么用，为后续的专业课学习打下良好的基础，并对将来的工作性质、工作职责有初步的认识。
3.实践教学环节改革[4]
《电路》课程的实践性很强，实验学时数较大，过去的电路实验台大多采用电路箱的形式，即实验电路已给定，学生只需要接入电源，在特定的位置测量电压电流功率即可。在这种情况下，学生仅仅是实验数据记录员，而非实验的设计者和主动参与者，实验效果不好，对理论知识的理解巩固起不到该有的作用。基于这种情况，课题小组成员在CDio工程教育理念指导下，申报新的电路实验室。
新的电路实验室采用分立元件箱的形式，即给学生提供足够数量的电路元件，实验电路也仅仅给出参考电路图。在实验前，要求学生做好充分的预习工作，针对实验要求，首先熟悉定理定律，再对要验证的定理定律进行电路设计，并计算出理论值。在试验时，先利用电路仿真软件multisim进行仿真运行，检验电路设计的正确性，避免出现短路断路现象，损坏实验设备，仿真运行通过后再根据电路图搭建电路，测量数据，实验后，进行误差计算分析。
实践教学环节改革之后，每次实验内容更为饱满，学生的设计能力、动手能力和团队协作能力都得到充分的锻炼，达到预期的学习效果。
4.结语
将CDio工程教育理念引入电气工程及其自动化专业的《电路》课程的教学过程中，能够很好提高学生的学习兴趣，取得较好的学习效果，也对教师的教学能力提出更高的要求，要求教师在备课时广泛收集工程案例，并有针对性地自行设计案例，从而提高教师的理论知识和工程实践能力。通过教学实践证明，CDio工程教育理论可以推广到本专业的其他专业课程的教学过程中。
参考文献：
[1]王刚，常小勇.KSR-CDio工程教育模式的改革与实践.中国高等教育评估，2011（1）.
[2]顾佩华，沈民奋，等.从CDio到eip-CDio――汕头大学工程教育与人才培养模式探索.高等工程教育研究，2008（1）.
电路设计案例篇5
关键词模拟电子技术；案例式教学；创新能力
中图分类号：G642文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）24-0094-02
practiceandapplicationofCaseteachingmodetoanalogelectronictechnology//Liwen
abstractCombinedwithanalogelectronictechnologycourseteaching，interactingmodebetweenteachersandstudentswasdiscussed，theexistingproblemsandcorrespondingsolutionsweresummarized.ithassomeinspirationforcaseteachingofothercourses.
Keywordsanalogelectronictechnology；caseteaching；innova-tiveability
1前言
随着电子技术的飞速发展，创新意识已经深入人心。总理提出的“大众创业、万众创新”理念促使创新型人才的培养成为高等教育的一个焦点[1-2]。案例式教学是培养学生创新意识和创新能力的有效途径，是由20世纪20年代美国哈佛商学院（HarvardBusinessSchool）所倡导的一种区别于传统教学方法的独特教学模式。这种教学方法把商业管理的真实情境或事件引入教学，激发学生兴趣，培养和引导学生主动参与课堂讨论，实施之后的效果表明该方法颇具成效。该教学方法于20世纪90年代开始引入我国教育界并引起重视，在探究案例式教学过程中不断丰富和发展[3]。本文结合模拟电子技术课程的教学体会，从准备、实施等几个重要环节阐述案例式教学经验。
2课前准备
明确课程特点模拟电子技术是高等院校电子信息及自动化类的专业基础课，具有较强的理论性和实践性。以内容多、难度大、工程性强的特点成为学生学习困难的课程之一。其内容主线是以半导体（二极管、三极管）器件为基础，以模拟信号的放大为核心，研究典型放大电路（基本放大电路、反馈放大电路、功率放大电路、集成运算放大电路等）、信号产生与处理电路和直流稳压电源等。二极管和三极管的非线性是其显著特点，放大电路由于交、直流信号并存增加了分析的复杂性。器件参数分散性大，电路调试困难。在整个课程体系中，模拟电子技术起着承前启后的重要作用，成为许多院校的考研课程。
选择典型案例选取课程中应用广泛、学生易于接受的内容作为教学案例。在课程开始前，教师需要统筹安排好每次课的专题，使学生一开始对整个案例有整体了解，方便学生选择课堂研讨的题目和内容，有利于把握各个专题之间的承接关系。如放大电路、稳压电源、信号发生电路等，起到以线带面的作用。如电压比较器分为单限比较器、滞回比较器和窗口比较器，学生需要掌握三种比较器的特点和电路原理，可以和冰箱自动制冷保温这一实际问题相联系。引导学生分别使用三种比较器作对比，重点体会滞回比较器的应用场合，同时对比使用窗口比较器的异同。通过这种案例分析对比，学生可以充分理解三种比较器的优缺点。
设计环节与任务确定案例内容后，如何逐步引导学生发现问题、分析问题和解决问题？需要精心设计教学环节，明确学生的任务。仍以电压比较器为例，首先要求学生通过查阅资料，以冰箱压缩机制冷为例，设计温度控制系统，使冷藏室温度保持在0～5℃。学生自愿结成小组，选用不同的比较器分别设计方案，并讨论各种方案的优缺点。教师课件要精美简洁，主要是对内容分好层次，对方法进行分类比较，力图让学生在较短的时间内理清思路，认识到位。这样既可以尽可能涉及更广阔的领域，又可以提高讲解效率。
3实施过程
适当的引导与提示课堂以学生为主，增强师生之间、组组之间的互动，调动学生的积极主动性和参与性。教师需要提高教学技能和技巧，写出部分案例内容。学生要充分了解案例内容和要求，并使之具有实用性和可操作性。在开始部分可以使用5～8分钟或回顾上一堂课的内容，或介绍本节课的主要意图。这一环节虽然短暂，却必不可少，有助于学生回忆所学相关知识，解决新问题或者理解新知识。由于讲解时间有限，要求教师讲解效率高，形式可以多样化，采取多种方式综合使用，既增加学生兴趣，又突出课堂内容特色。在学生讨论过程中，教师进一步引导学生的研究思路，或启发，或设问，或留出悬念，鼓励学生一步步深入下去。
联系实际问题，激发学生兴趣案例式教学的出发点就是联系实际，因此，在教学中注重工程应用型人才的培养是目前本科教学改革的方向，更是社会用人单位对学生综合素质考核的重要方面。其实践能力的培养就是通过教学中紧密联系实际来实现的。但是大多数院校受到教学资源和教学环境的限制，实验课程的内容无法突出学生自身专业学科的相关应用，由于学习目的缺失，学生逐渐失去学习兴趣。
因此，案例式教学增加了学生自身思考的时间，由被动变为主动，通过工程化应用的讲解和实际操作，使学生了解所学领域的行业特点和发展动向，通过实际问题认识所学理论及专业知识是如何关联的。例如：使用窗口比较器能够实现冰箱保温吗？在滞回比较器中，滞回压差代表什么含义？单限比较器可用来控制冰箱的自动保温吗？这些问题在联系实际时都具有重要的物理含义，学生可以体会得更深刻。
借助现代网络，延伸教学范围模拟电子技术是一门综合性课程，实践环节包含仪器使用、器件应用和工程实践常识等。仅凭借实验室往往达不到目的，借助现代教学技术，引入多媒体、软件仿真、局域网教学等多种教学手段，可以激发学生学习兴趣，提高教学效率与质量，是保证案例式教学顺利进行的有力手段。大力开展计算机辅助教学，开发并完善实验课件，鼓励学生将自己的想法和设计方案进行模拟和仿真，以便S时发现设计思路和设计方案等方面存在的错误，可以避免造成不必要的资源浪费。如在课堂教学中引入仿真软件ewB，既可以在课堂上随时仿真出动态的结果，又可以活跃课堂气氛，给学生留下深刻印象。
重视课后总结，培养科研意识随着时代的发展和科技的进步，相当多的本科学生需要进一步深造，因此，在本科学习阶段有意识地培养学生的科研意识具有重要意义。即使学生本科毕业后直接就业，这种主动思考、独立学习的能力对培养他们的工作作风也是非常有益的。案例式教学完成以后，要求学生规范而详细地写出总结报告，既是整理学习思路的过程，也是培养细致耐心的科研精神的过程。
4结语
笔者结合长期从事模拟电子技术课程教学的体会，对案例式教学的特点及重要环节的实施经验进行梳理和分析。总之，对处速发展的电子技术而言，教师需要思考教学工作如何适应现代化教育，要求改变传统的教学思维模式和教学方式，紧密联系实际问题，充分了解专业领域的前沿知识，充分利用现代教学手段，激发学生的学习兴趣，提高学生的专业技能和综合能力。
参考文献
[1]陈芳林，周宗潭.研讨式教学在“计算机视觉”课中的应用探索[J].中国电力教育，2013（26）：65-66.
电路设计案例篇6
关键词：农村电网；35千伏输电线路；设计工作
由于我国农村人口稳步增长、居民生活质量得到了有效的提高，各类家用电器走进了农村居民的生活，越来越多的工厂建立在农村地区，因此，我国的农村地区的供电部门面临着巨大的压力。为了缓解农村用电压力，近年来国家电网公司加大了农村35千伏高压电变电站的建设力度，而作为电力运输基础的35千伏输电线路的设计与铺设工作，自然而然地成为了国家电网公司的工作重心之一。
1如何做好35千伏输电线路的排杆设计工作
35千伏输电线路的排杆设计工作应当受到国家电网公司的充分重视，因为输电线路的排杆设计工作不仅对输电的安全性等指标产生影响作用，同时其也与国家电网公司的35千伏输电线路工程的投资有着密切的联系，换句话讲，如果35千伏输电线路的排杆设计方案趋于合理完善，则可以最大程度地减少国网公司的输电线路项目投资。
35千伏输电线路的排杆设计方案应当因地制宜，充分考虑到电线杆所处的环境，设计者应当注意输电线路的杆位与实际相协调，例如设计者在设计杆位排布方案时应当考虑到杆位所处位置是否具有地下电力设施或者石油运输管道等，尽量避开这些容易对输电线路产生威胁的设施，保证杆位与这些设施的安全距离，从而保障输电线路的安全性。
除此之外，国网公司的输电线路设计人员应当注意在设计经过水田的直线杆排布方案时，应当尽可能地采用无拉线的电线杆，从而避免在极端的天气环境如雷雨、台风的情况下输电线路因拉线损坏进水而引发安全事故。另外值得设计人员特别注意的是，输电线路的任何一个转角桩都应当设置电线杆，在遇到必须跳过或者移动输电线路在转角桩的杆位设置的情况时，设计人员应当亲临转角桩排杆现场进行实地考查，再通过周密的考虑计算最终确定是否要跳过有关的转角桩杆位设置环节。
为了最大程度地保障农村电网35千伏输电线路排杆工作的安全可靠并降低其成本，国网公司设计人员应当注意在设计排杆方案时尽可能地使用垂直排列的电线杆杆型。由于带拉线的杆型在某些环境下容易发生断裂以及其他损伤，因此，设计人员应当尽量避免使用带拉线的杆型。此外，为了尽量降低排杆的成本，设计人员还应在非必须选用铁塔的情况下，尽量使用o杆支撑电力线路；在允许使用小底盘的情况下，设计人员应当避免使用大底盘；设计人员应当在合理的范围内调大各杆位的间距，从而最大程度地减少杆位排布，以求降低成本。
2如何合理地选择输电线路测量定位桩
在设计35千伏输电线路前，有关电力部门必须做好实地测量的工作，从而为设计人员的设计方案提供客观的参考数据。测量定位桩是测量人员在测量过程中用以定位的重要装置，其通常情况下使用红漆涂抹桩体以达到标记效果。测量定位桩的选定工作有一些较为重要的注意事项，例如测量定位桩应当与公路保持十五米的安全距离、与有关建筑应当保持十米以上的距离等，如此才能最大程度地在保障输电线路正常施工的同时不对人们的生活秩序产生负面影响。
除此之外，测量定位桩不应当设置在具有发生如泥石流等地质灾害风险的山坡上，也不应当设在一些风景园区或者具有较高经济价值的农田里，避免在日后的输电线路铺设工程中发生经济纠纷。
3如何正确确立输电线路的路径走向
输电线路的路径走向是在有关部门明确35千伏输电线路的最终电气接线方案后需要确立的。国网公司的35千伏输电线路路径走向的选定工作应当在保障线路安全可靠的前提下尽量缩减输电线路的架设过程的各项成本。设计人员在具体的路径方案设计上应当注意尽量选择路程较短的输电线路路径走向，同时，设计人员应当重点考虑交通便利的、例如沿着铁路、公路的路径走向，需要特别指出的是，输电线路最好只沿着道路铺设，设计人员在选定输电线路走向时应当尽最大努力避免输电线路跨越公路或者铁路的情况出现。输电线路的路径走向应当尽量避开村庄或者城镇等人流量较大，各类生活设施较多的地区。
另外需要特别指出的是，我国农村存在着一定的迷信现象，因此在农村中寺庙以及坟地等建筑较为敏感，设计人员在选定输电线路的路径走向时应当注意避开上述迷信地带，从而避免一些不必要的矛盾冲突，力求在保证输电线路正常铺设的同时赢得广大农村居民的支持与认可。
4农村35千伏输电线路设计工作中其他注意事项
4.1设计人员应当根据施工实际状况而及时地完善设计方案
需要特别指出的是，电力部门设计人员不能在作出输电线路的设计方案后便对方案置之不理，输电线路的施工过程可能会产生许多之前不能预测的问题，因此，设计人员应当及时根据这些问题而改正设计方案中存在的不足之处，使得方案越来越合理，越来越适合实际的输电线路施工工程，从而保障输电线路的施工质量，提高其可靠性。
4.2设计人员应当制定施工后备方案
上文提及输电线路施工具有一定程度的不确定性，因此，设计人员应当有较为完善的后备方案来应对输电线路施工过程中可能出现的问题。另外，在设计方案中，设计人员应当详尽全面地指出不同设计的施工风险，从而使得施工人员能够采取相应的预防措施来降低施工风险。
5结语
农村电网35千伏输电线路的设计方案对于输电线路的后期施工工作而言有着重要的指导意义，因此，有关的输电线路设计人员应当在设计时保持认真细致的工作态度、尽可能多地考虑到施工过程可能存在的风险、积极地完善设计方案，从而保障设计方案的质量，为我国农村电网的建设工作作出贡献。
电路设计案例篇7
关键词：投放电容器电能表窃电案例移相窃电
中图分类号：tm76文献标识码：a文章编号：1674-098X（2016）03（b）-0007-02
在社会经济高速发展情况下，社会中的窃电事件屡有发生。窃电行为的发生，不仅是对电力企业受益的危害，也对社会公德与秩序造成了严重影响。为此当前的电力运行管理中，防窃电技术研究成为了电力监测技术的重要内容。窃电问题的发生，集中在电力计量及相关设备周边。特别是针对电能表进行处理，改变电能表接线与结构，是犯罪分子经常采取的窃电模式。其中在三相电能表线路中，投运电容器改变电能表相位，是当前犯罪分子较为常见的窃电方式。为了做好放防窃电工作，技术人员针对恶意投运电容器窃电的实际案例，开展了技术研究。
1投放电容窃电案例
1.1案例简介
供电公司在一次日常电力监测中发现。a用户长期存在电能表测量不准确问题，可能存在窃电行为。为此技术人员对电能表进行了监测，发现用户使用的三相电能表存在移相问题。具体表现为存在电流超前电压，进而造成电能表出现转速较慢与停转现象。为此技术人员对其使用的三相电能表进行检测，发现其在三相电能表，C相与接地之间恶意接入了电容组件，改变电能表正常相位，降低电能表正常转速形成窃电现象。检测结果显示，用户的行为属于明显的窃电行为，行为恶劣。故此供电公司对用户进行严厉处罚，并报送公安机关立案侦查。
1.2案例窃电原理分析
在这一案例中，笔者发现a用户所采用的方式，是较为标准的移相窃电方式。这种窃电行为主要是在针对三相电能表中，对三相平衡与对称进行破坏，进而达到窃电目的。在该案例实践中，犯罪分子通过在电能恶意投放电容器的方式，是移相窃电的中的较为常用方式。
该案例窃电原理如下：在该案例中，a客户使用的是标准的三相二元件电能表。这类电能表在当前电能测量中较为常用。在电能表正常运转状态下，技术人员对C相元件的正常测量功率应为pc=UcblCcps（30-）。但是如利用恶意投放电容的方式，在电力表C相和接地线间投放电容器，则电能表中的电流lc会超前与电压Ucb。这种相位的移动，就会造成三种情况的出现。首先三相表中出现负载电流较弱情况下，电路中的负载电流会与电感电流进行叠加。这就会造成电路总电流与电压出现大于90°的夹角。这时，电能表会出现反转情况。其次三相表中出现负载电流较强情况下，电路中的负载电流会与电感电流进行叠加。由于其叠加后总电流与电压出现小于90°的夹角。这时，电能表会出现转速变慢的情况。最后当电能表内出现三相负载电流为空载状态情况下，总电流与电压夹角固定为120°。这种情况下，电能表会出现反转情况。以上三种情况的出现，都会造成电能表计量不准，进而形成窃电问题的出现。
2移相窃电问题研究
在电能表C相恶意投放电容器，属于标准的移相窃电行为。除了这一方式外，移相窃电方式还包括以下方式。
（1）在三相电能表a相投放电感器。三相电能表正常运行中，技术人员对a相元件进行测量，其正常功率为：pa=Uablacos（30+）。这时如果在电能表a相电路与接地线间，接入电感器（一般为空载电焊机）提高负载，就会造成与恶意投放电容器相同窃电效果。
（2）在该案例中采用的三相二元件电能表中，由于只有a、C两相元件进行测量工作，所以电能表B相负载电流不用经过测量元件。在这种情况下，如果窃电分子将B相电路与接地线间接入单相负载，就是使电能表对此单项负载失去测量能力，进而造成窃电问题的出现。
3防移相窃电技术措施研究
针对移相窃电问题的的发生，电力企业技术人员开展了专项技术研究工作。在实际工作中，技术人员针对移相窃电问题产生原因，采取了以下措施开展实际工作。
（1）确保三相表箱与电力设备正常运行。在日常维护检查中，技术人员需要对三相电能表与相关设备是否存在人为破坏现象。特别是三相表a、B、C相电路连接部分，是否存在人为破坏，或连接其他特殊设备情况进行检查，确保其正常运行。
（2）确保电能表计量柜处于正常状态。电能表计量柜是电能计量的重要设备。所以在日常维护检测中，技术人员需要加强计量柜检查工作。检点包括了以下内容：柜门是否有破坏现象；计量柜内中的电能表接线方式是否符合接线技术要求（如C相线不得与接地线间由其他电容设备）。该案例正是因为，窃电分子违反技术要求，在三相表C相存在投放电容器，进行窃电行为。
（3）做好变压器低压端检查。在日常维护中，电路变压器低压端也是移相窃电问题出现的重点部位。在这一部位检测中，技术人员应做好以下检查工作。①检查变压器低压侧端钮，是否安装密封罩进行密封处理。②检查低压侧与电能表柜间的电缆是否符合绝缘要求。同时对于使用母排排线方式的电缆，技术人员需要检查母排绝缘罩是否达到密封要求。③在检查中重点检查低压侧与计量柜间是否存在可疑设备。特别是对电缆与母排之外的其他设备，必须督促用户立即拆除。
（4）密封检查工作。对于电能表箱、变压器低压端以及相关设备的密封部位，技术人员必须严格严格铅封处理，并对铅封进行编号记录。在日常维护中，技术应定期或不定期对铅封进行检查工作，避免客户对铅封进行破坏，开展窃电行为。
（5）线损与计量电能表检测。除了维护检查外，技术人员还应加强对供电线路的线损以及电能表装置进行定期与不定期的监测工作。该案例中，技术人员正是通过检测，发现客户窃电行为并开展了反窃电行动。
4结语
当前社会中的窃电方法千变万化，但其基本原理大致相同，即从电能计量的运行原理入手。为此技术人员，结合实践案例分析开展了防窃电技术研究，利用没买过日常维护与线损、计量装置监测方式，提高防窃电质量取得了较好的工作质量。
参考文献
电路设计案例篇8
关键词：电气工程；电子设备；变频器；干扰；解决策略
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.195
随着现在经济和科技的不断发展，在电气工程中，电子类设备以其可靠性好、精确性高等特点逐渐的被广泛应用。但随着高科技设备设施的进入，各种问题会随之而来。在现在的电网中存在着如电磁、谐波等各种干扰，而电子类设备对这些干扰较为敏感。其可影响电子类设备的正常工作，降低其可靠性，增加误码率，使图像扭曲变形，控制信号误动作等。但在电气工程中却往往在设计、施工时容易被忽视，从而造成个别电子类设备受到影响而出现故障，给使用方留下深深的质量安全隐患和不便。下面作者就结合实际电气工程经验通过三个常见案例对干扰在电气工程中的影响做一个简要的分析，并找出合理的解决对策以供参考。
1工程案例及影响
案例1：某综合百货商场依据《民用电气设计规范》消防用电均为一级负荷，消防配电箱采用双电源供电，配置为北元BQ3型分体智能型双电源自动转换开关，各主动力箱主断路器下设有Jna-630/e型剩余电流式电气火灾监控探测器，主电力电缆（型号为YJV-4×120+1×70）布线方式为桥架式明敷。其问题为在使用半年后部分自动转换开关频繁出现错误故障代码、不动作等问题。联系厂家进行了多次换件维修后，此问题仍不能解决。另，在主动力箱内的剩余电流式电气火灾监控探测器，也出现频繁报警。对此笔者通过检查发现主电缆桥架内的三路主电力电缆混敷在桥架内，导致在三相电压平衡，任意一路电缆正常输送电，其余两路隔断电源及负载的情况下，使用经检测合格的绝缘电阻表、万用表分别测量，其绝缘程度均符合国家标准。但断电电缆内仍有对地12v-36v的感应电压，根据法拉第电磁感应定律此电压应为电磁感应电压。为此，笔者分别将有故障的分体智能型双电源转换开关和剩余电流式电气火灾探测器多次更换在不同的环境予以检测，发现只有在有电磁干扰且干_达到一定程度的情况下才会出现上述故障，而在无干扰的情况下设备工作一切正常，因此得出结论，电磁干扰对电子类设备存在一定程度的影响，可以使其可靠性、精确性下降，产生误报或不予动作情况。
案例2：某住宅小区监控系统在使用过程中其某分区3个摄像头传输的视频信号经常出现波纹，为此笔者对其设备进行了系统性的检查。摄像头在采集点用Dt-V31监控测试仪检测视频信号正常，检查各接口连接良好，传输线路距离在规定范围内。后又更换了电源适配器，但故障还是没有解决。于是便对信号传输线路（线路采用的网线综合线）沿线进行检查，最终发现因后期改造需要，有一路YJV3*25+2*16的五芯电力电缆与其信号传输线路重合，导致电磁干扰信号传输，使视频信号出现波纹等情况。将其分开1米以上则问题得以解决。因此，可看出电磁干扰也会对各类信号传输线路产生降低信号传输的可靠性，增加误码率，使图像扭曲变形等影响。
案例3：京东商城某库房内监控设备经常出现监控画面波纹干扰，无法看清画面等现象，其内部维修人员多次检查均未发现问题。笔者断电后测试其地线与钢结构房均有36v感应电压。后又经多次检查，发现其供给电源与供水变频泵是同一电源，只要供水泵工作，就会产生谐波辐射于线路，与其同路供电的监控设备就会出现干扰现象。后来把供水变频泵改为另一路电源供电，监控设备干扰现象消失，一切恢复正常。此后再未出现干扰现象。由此可见变频器在运行中产生的高次谐波，会对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰。
2解决对策
通过以上三个案例，我们可得出电网中的干扰可对电子类设备及其信号传输线路产生降低可靠性，增加误码率，使图像扭曲变形、控制信号误动作等一系列影响，为此为了抑制干扰在设计、施工过程中应考虑到必要防护措施。
对电网中干扰的防护，笔者认为，应该在设计、施工中注意以下几个方面：
（1）在电气工程设计时尽量选择结构及材料有抗干扰性的线路及设备。
计算机设备、通信、电子、变频等设备，应选用有金属材料制成的箱、盒、柜、架，使其成为法拉第笼形式，并加上正确、良好的接地系统，在一定程度上会加强电子设备抗干扰及变频器等对外干扰的能力。
对于需要信号传输比较准确的弱电线路，应根据用户要求，结合周围环境状况进行考虑，尽量选择有屏蔽层的电缆，可以增强抗干扰、防辐射的能力。
（2）注重线路布线时间距及设备离不同干扰源间距的影响。
由上面案例可看出，除在设计、施工布线时，采用屏蔽做好接地，以提高自身的抗干扰，防辐射外，还应尽可能的保持各路电力电缆间距及电力传输线与信号传输线的间距，电子类设备及其信号传输线应尽可能地远离干扰源，以减少其对系统正常运行的影响。
（3）对产生谐波干扰的设备，单设线路供电。
如例3所述，供电线路中有产生谐波干扰的变频器等设备时，在设计、施工时除对其进行单独供电外，还应该尽量将其进行金属框架全包围隔离并良好接地，将其干扰环境隔离，以免通过空间、线路传输影响到其他设备。
（4）加装电源抗干扰滤波器，以净化电源。
另，除上述方法外，在实际中还应根据具体情况在电源进线端和接负载侧同时加装相应的电抗滤波器，以消除谐波净化电源，尽量减少电磁及谐波对电网的污染。
3结语
总而言之，随着科学技术的发展，在电气工程中随着各种新型设备的不断进入，各种问题也会随之不断的出现。只有不断的加强学习，对问题具体分析具体对待，结合实际条件采取适应性最强的解决对策，才能使问题能够完全避免或在较大程度上获得解决，将其对电气工程的影响控制在一个较小的范围内，为使用者的工作生活提供可靠的安全质量保障，以促进电气工程企业的长期稳定发展。本文仅代表作者个人意见，如有不恰当或者遗漏之处还望广大专家同行批评指正。
参考文献：
[1]何金良，赵伟.现代电气工程师使用手册[m].中国水利水电出版社.
电路设计案例篇9
随着社会对人才需求不断转型，高等教育培养人才模式必须改革。而数字电子技术一直都是学生比较头疼的课程，因此将项目教学法应用到数字电子技术教学中，明确该课程项目化教学的思路，提高教学质量和学生学习能力，是新课改的基本要求。本文是笔者对教学工作进行总结，对数字电子技术教学应用项目教学进行探究。
关键词：
项目教学法；数字电子技术；应用
引言
数字电子技术设计内容广而且极难掌握，学生大多摸不着头脑，如果采用传统教学无法调动学生学习的主动性、积极性和创造性。在这种形势下，探究项目教学法的应用具有实用价值。
1.项目化教学的准备工作
1.1项目的选取工作
在项目教学法中，项目的选取是格外重要的，所选取的项目要典型且在实际中有较强的可操作性，这是成功运用项目教学法的关键。（1）通过对大学生的就业情况做调研与分析，由老师带领学生归纳出专业岗位所要求的职业基本素养和职业能力，同时，根据当今高等学校的教学趋势，将根据调研得到的数据重新整合，而后将典型的电子产品引入日常教学中，以此来提升学生独立分析和解决问题的能力。（2）项目的选取要有层次，由简单到复杂。数字电子技术中的集成电路有很多种，按功能可以将其分为数字集成电路和模拟集成电路，与项目相关的产品有小中大等规模的集成电路。项目的难易程度要符合与学生所掌握的技能和知识，学生的实际学习基础也需重视。学生在设计项目时，可以将项目涉及到的知识分散开来，让它们在不同的环节中体现。从易到难，从测试单个集成芯片功能到设计、制作完整的电路。（3）项目要具有代表性和可实施性，让学生大胆创新，突破传统思维的束缚。例如，在典型项目“三人表决器的设计与制作项目”中，老师可以先说出自己设计理念，然后让学生通过查找资料、小组讨论，制定出几个不同的设计方案；在设计与制作项目数字钟的拓展方面，可以将可编程逻辑器运用到数字钟的制作中。
1.2项目的准备工作
确立项目之后，教师要先开发出产品的完整电路，以此证明该项目的可实施性，也为学生创造了良好的实践环境。然后让学生五至六人一组，每组选出一个小组长。小组长带领本组成员制定本组项目开发计划，给每个组员分配明确多的任务，监督组员的进度情况。
2.项目化教学的实施
2.1提出项目任务，收集资讯
在进行该项目之前，教师对学生提出基本的设计要求，给学生下达任务，指导学生在互联网、图书馆收集资料。学生为了激发自己对项目开发的兴趣，需要自己在课下查询资料、掌握相关知识。同时学生要整理、记忆相关资料，以此来提高自身获取信息的能力和自学能力。例如，项目“三人表决器的设计与制作”中，首先，教师要大致讲解逻辑代数的相关知识，再以案例为载体，讲解组合逻辑电路的一些设计方法，最后对学生提出项目任务。学生接受任务后，首先通过各种渠道收集相关资料，再根据所学知识将收集到的资料进行分类整理。
2.2项目计划讨论
每个小组根据任务要求和整理的资料，初步制定项目计划书，计划书应大致包括电路的设计步骤、电路的调试步骤以及计划实施的相关步骤等，还有项目任务进度和组员分工。各小组成员进行分工合作，积极讨论设计方案，最终确定出项目计划书，教师也应深入各组进行指导。这个过程中，学生既掌握了相关的知识和技能，也更能理解合作共赢的含义，此时，学生在教学活动中处于主体地位，老师起到指导作用。这种小组成员共同合作，讨论并制定出项目计划的方法，不仅提升了学生的组织能力和管理能力，也增强了学生的团队合作精神，同时调动了学生多的积极性。
2.3项目方案决策
各小组经过讨论制定出计划书后，每组选一名成员对本组计划进行讲解，本组其他成员可适时地进行补充，而教师及其他组的成员可对设计方案提出相应的问题，由讲解者回答，教师点评并说明该方案的可行性，最后指导学生进一步优化或者再重新制定方案。例如，在“集成电路的设计与制作”项目中，学生收集资料、讨论交流后，提出几个不同的设计方案，教师根据几个设计方案成本、可操作性、典型性，最后选出最合理的设计方案并指出各个方案的优缺点，让学生进一步优化各自的方案。
2.4项目方案实施
项目的实施阶段是项目教学法的最为关键的一个环节，每组成员之间需要相互合作，共同完成电路的调试、芯片的安装和仪器仪表的使用等工作。每个小组可选取不同的设计方案进行实验，根据实验结果和实验数据分析，对比各个方案的实施情况，发现问题，从而优化自己的方案，最终找到理想的电路。例如，在“三人表决器的设计与制作”项目中，学生通过实施不同的设计方案，将亲身实践与理论知识相结合，得出最终结论，这比传统教学中学生被动的接受知识的教学方法更为有效。若在电路开发中学生遇到比较棘手的问题，教师可恰当地对学生进行指导，带领学生走出困境，并督促学生认真完成项目计划书中的各个开发环节，以保证项目的开发顺利完成。
2.5项目检查与成果展示
学生自己进行项目检查，不仅可以提让学生学会独立分析评价问题的能力，也可以判断出电路是否正确。在实施项目计划的过程中，让学生对所制作的电路反复检查，及时纠正电路中的错误，然后可以让教师或其他组成员检查，相互之间交换检查结果。确保电路无误后，各组展示制作的电路，学生自主发言，与大家交流自己的体会和经验。
3.结语
项目的评价可作为评判学生成绩的依据。主要是考评组学生在实践过程中的专业能力、组织能力和合作能力。最后由教师总结各组出现的问题、相应的解决的办法和大家的经验。项目的开发让学生综合运用所学知识，同时提升了学生的综合实践能力。在项目完成后，学生要独立撰写项目总结报告，这不仅可以让学生养成勤于思索、善于总结的好习惯，而且可以提高学生独立思考、总结经验的能力，同时可以帮助学生理清思路，加深对相关知识的理解。
参考文献
[1]蒋庆斌,徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程的研究[J].职业技术教育,2015(11).
[2]丁娟.项目化学习与高职教育教学改革[J].江苏经贸职业技术学院学报,2017(03).
[3]徐国庆.高职项目课程的理论基础与设计[J].江苏高教,2016(19).
电路设计案例篇10
基于阶梯投资策略的配电网建设改造方案
由于配电网建设改造的效果最终还是需要落实在资金的投入上，因此，确保资金的合理安排及有效利用也是配电网建设改造过程中的关键环节。本文在对地区配电网110（35）kV变电站和10kV线路建设改造迫切度等级及建设改造方案分析的基础上，提出了基于不同建设改造方案下的阶梯投资策略。配电网建设改造组合方案的制定根据110（35）kV变电站和10kV线路建设改造迫切度等级的不同，可将整个地区的配电网建设改造方案分为三类，即为组合方案1~组合方案3，。(1)组合方案1即为问题最严重且实施建设改造优先级最高的一类建设改造方案集合。(2)组合方案2即为问题较为严重且实施建设改造优先级较高的一类建设改造方案集合。(3)组合方案3即为问题严重程度一般，且实施建设改造优先级较低的建设改造方案集合。本次研究将迫切度等级为1级、2级的变电站集合和迫切度等级为1级的线路集合并归为组合方案1，将迫切度等级为3级的变电站集合和迫切度等级为2级、3级的线路集合并归为组合方案2，将迫切度等级为4级的变电站集合和迫切度等级为4级、5级的线路集合并归为组合方案3。不同建设改造组合方案下阶梯投资区间估算本文在配电网建设改造组合方案1~3确定的基础上，提出了高、中、低三种建设改造投资方案，最终形成了地区配电网建设改造方案的阶梯投资区间，使得有限的配电网建设改造投资能发挥其最大的效益。详细估算方法如式（4）~（6）所示：（式略）设某地区配电网建设改造资金投入为m万元，结合阶梯投资区间的估算结果，可以得出如下分析结论：(1)当m∈[0,sum1]的区间时，建议采用低投资方案，重点解决组合方案1中变电站和线路存在的问题。(2)当m∈[sum1,sum2]的区间时，建议采用中投资方案，重点解决组合方案1和组合方案2中变电站和线路存在的问题。(3)当m∈[sum2,sum3]的区间时，建议采用高投资方案，重点解决组合方案1~3中变电站和线路存在的问题。
实际案例分析
本文以我国中部某城市的部分工业旅游区为典型区展开实际案例分析，以验证本文方法的合理性和有效性。典型区配电网基本规模分析该类地区共有4座110kV变电站，分别为龙潭站、堽头站、银河站和克井站；3座35kV变电站，分别为原昌站、坡头站和轵城站；区块内共有28条10kV主干线路。配电网现状问题分析及迫切度等级确定(1)110（35）kV变电站迫切度等级确定该地区7座变电站中存在问题的变电站有3座，其中，建设改造迫切度等级为2级的变电站为坡头站；迫切度等级为3级的变电站为轵城站；迫切度等级为4级的变电站为银河站。(2)10kV主干线路的迫切度等级的确定该地区28条10kV主干线路均不同程度的存在各类问题，其中，建设改造迫切度等级为1级的线路有1条；迫切度等级为2级的线路有4条；迫切度等级为4级的线路有10条；迫切度等级为5级的线路有13条。组合方案的确定及建设改造工程量的统计结合变电站和线路建设改造迫切度等级，该地区110（35）kV变电站和10kV线路的建设改造组合方案共有3类，形成了组合方案1、组合方案2和组合方案3，结合该地区具体的建设改造方案，各组合方案的总工程量统计结果如下：(1)组合方案1——共计新增分段开关1台，新增LGJ-185架空线路2.5km，变电站扩建主变容量16.3mVa。(2)组合方案2——共计新增分段开关2台，新增联络开关2台，新建JKLGYJ-185架空线路长度1.46km，新增YJV-3×400电缆线路长度0.1km，变电站扩建主变容量20mVa。(3)组合方案3——共计新增分段开关4台，新增联络开关15台，新建JKLGYJ-185架空线路长度10.19km，新增YJV-3×400电缆线路长度0.75km，变电站新增主变容量50mVa。典型区配电网建设改造阶梯投资区间估算为了进一步提高建设改造方案投资估算结果的参考价值，本文结合国家电网“十二五”滚动修编中的相关综合造价，制定了地区配电网建设改造工程相关的单价预算清单，在此基础上计算出该地区配电网建设改造的阶梯投资区间。（1）当该地区配电网建设改造投资落在区间[0，628]万元时，可采用低投资方案，重点解决组合方案1中变电站和线路存在的问题。（2）当该地区配电网建设改造投资落在区间[628，1406]万元时，可采用中投资方案，解决组合方案1和组合方案2中变电站和线路存在的问题。（3）当该地区配电网建设改造投资落在区间[1406，3116]万元时，可采用高投资方案，解决组合方案1~3中变电站和线路存在的问题。
结论