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“EWB”在电工电子实验中的作用

时间:2007-10-21栏目:职教论文

    “EWB”(Electronics Workbench也称电子设计工作平台或者虚拟电子实验室)是一个电子电路的仿真软件。众所周知要学好电工电子技术,就必须进行大量的实验并且从直接的实验结果去总结知识进而掌握知识,然而在目前来说很多学校由于种种主观上或者客观上的原因还不能具备让学生进行大量实验的条件,而EWB软件则以其“快捷、方便、安全”的特点很好的解决了这个问题。这个软件之所以能很好的解决这个问题主要是因为它有以下的四大优点:
     一.保障了学生和设备的安全
    对于电气类和电子类的教师来说,如果要他们带领学生去进行电工电子实验,那么他们首先要解决的问题就是学生和设备的安全问题。因为电工电子实验中的对象是与电流电压有着密切关系的,在实验过程的错误操作导致数据不准确而失去了实验的本来意义,甚至可能导致元器件、设备损坏(例如电子实验中的低频放大实验,如果加至三极管上的电压大小或者电压极性不对则可能会令三极管损坏),甚至造成人员伤亡(特别是在强电实验中更容易出现此类事故)。而利用EWB进行仿真实验时,由于它是利用计算机进行仿真,不必接触真正的元器件或者设备,因此这个问题就迎刃而解了。
    二.避免了烦琐,提高了效率
    在平常带领学生去做实验时,实验前准备实验材料和设备,实验中拼插、焊接实验元器件、使用实验设备、学生的安全问题,实验后清点实验材料,以及日常维护实验器材等工作常常耗费了大量的时间、人力和财力,它们导致了许多老师都不愿意带领学生去做实验。可是只要我们在计算机上安装了EWB软件,并利用该软件去进行仿真实验,上述的种种问题也就随之解决了,我们可以把所有的精力都用在做仿真实验上面,而且无论学生怎样去做实验仿真,元器件库的任何元件、测试仪器都不会损坏或者丢失。运用该软件做仿真实验不仅解决了上述问题,而且大大的加快了学生做实验的速度,学生在真正的实验室里花了四节课还没有完成的实验,在利用该软件重做这个实验时,大部分的学生仅仅用了一节课就完成了,原因在于利用软件去做仿真实验时,学生要做的工作仅仅是用鼠标去设计连接实验电路和思考分析问题,不必去应付除此以外的种种意外情况,做实验当然就得心应手了。
    例如在做欧姆定律的验证时,(电路及表格分别如图1和表1表2所示)如果是在实验室里做实验,我们就必须在做实验前给学生准备好电压表(V)、电流表(A)、电源(Us)、各种不同阻值的电阻(R)以及连接导线,在连接好电路后还要老师检查了以后才能让学生进行测试,实验中还需更换不同的电源(Us)或电阻(R)以获取表1或者表2中的实验数据,所有的这些都是很繁琐的事情,它常常会令一些学生没有耐心。然而如果换成是用“EWB”软件去仿真这个实验时,我们只要告诉学生按照图1去建立实验的仿真电路,并且按照表1、表2去更改电源(Us)或者电阻(R)的值就可以获得相应的电流I(A)值,这样我们就节省了许多宝贵时间,把时间都用在分析思考解决问题上面,大大的提高了实验效率。
    三.可以很方便地仿真实际中我们不能完成或者比较难完成的实验在我们的电工电子实验中,有时候我们会碰到一种情况就是由于实验器材出现故障而导致数据出现错误,又或者我们想分析某元器件出现故障时对电路产生什么影响,从理论上来说,我们是可以分析出这时候的数据结果。例如电路的电阻或电容出现开路、短路、漏电时可能对电路造成什么影响,理论上我们是可以分析出来,但是就比较难用实验去模拟这些故障情况(如果要模拟就必须准备好相应的元器件)。
    如果我们用EWB去做仿真实验时,我们只要改变一下元器件的参数就可以模拟出元器件出现故障时的情况,我们只要双击电阻或电容,在弹出的图框中点击Fault选项,就会出现如图2所示的图框,在图框中我们就可以通过选取Leakage(漏电)、 Short(短路)、 Open(开路)、 None(正常)参数而模拟出这些元器件出现各种故障时的情况。
    
图  2                                  图   3
例如图4至图7就是利用EWB仿真出来的单相半波整流滤波电路(图3)中当滤波电容处于正常、漏电、短路、开路时负载R上的电压波形形状,在建立了仿真电路后,整个仿真过程不到一分钟就可以完成了。
      
图 4(None )    图  5(Leakage)    图 6(Short)       图 7(Open)
    四.弥补了实验室里面实验元器件的不足
大家都知道实验室里准备的实验元器件型号与数量都是非常有限的,它只能准备一些常用的元器件以供使用,有许多元器件的型号种类在实验室里是没有准备的

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