Proteus軟件在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程教學(xué)中的應(yīng)用

曹陽明，李苗，崔丹丹，張雷，李雅榮

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831401）

引言

汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程是汽車類專業(yè)的核心課程，培養(yǎng)學(xué)生具備較強的汽車電氣設(shè)備故障分析和動手排故能力。隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展以及電氣設(shè)備課程實驗實訓(xùn)平臺的不足和老化，導(dǎo)致部分實驗無法正常開展。如何提高學(xué)生對汽車電氣設(shè)備電路工作原理的理解以及綜合故障的分析能力迫在眉睫。

《汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修》是從事汽車機電維修崗位人員的必修課程，課程具有較強的理論性和實操性，通過理實一體化教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握汽車電源系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、車身輔助電氣系統(tǒng)、燈光及信號控制系統(tǒng)、汽車空調(diào)系統(tǒng)等電子控制系統(tǒng)工作原理及綜合故障診斷，增強學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力、實踐操作的技能。但隨著高職院校的擴招以及汽車產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，經(jīng)歷折舊損耗的汽車電氣設(shè)備實訓(xùn)平臺無法滿足實際教學(xué)需求，相關(guān)學(xué)者針對此問題也進行了研究，栗少云、楊永德、陳彩娟等根據(jù)電工電子技術(shù)課程內(nèi)容特點、實驗實訓(xùn)設(shè)備條件及實訓(xùn)課目前現(xiàn)狀，在課程中引入Proteus仿真軟件，可對電路進行設(shè)計驗證，動態(tài)逼真展示電路工作原理，極大提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果[1-4]。黑帥提出在西部高職院?，F(xiàn)有教育教學(xué)資源不足情況下開展“虛實結(jié)合—軟硬結(jié)合”的單片機課程實驗教學(xué)模式[5]。楊曉玲針對傳統(tǒng)汽修專業(yè)教學(xué)過程中存在的問題，分析了在汽修技術(shù)專業(yè)教學(xué)中運用信息化技術(shù)的重要性[6]。通過實際課程教學(xué)應(yīng)用表明：在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中利用Proteus軟件進行電路的設(shè)計仿真以及綜合故障模擬，生動形象，可以極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對課程內(nèi)容的理解，同時為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 Proteus簡介

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司開發(fā)EDA工具軟件?？蓭椭焖賹崿F(xiàn)模擬電路、數(shù)字電路及單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，并且提供了相關(guān)外圍器件仿真及PCB板的設(shè)計。Proteus軟件具備豐富的元器件庫，可以幫助快速便捷的設(shè)計控制電路和模擬電路故障設(shè)置，同時Proteus軟件也提供了適用于電路測試分析的各種虛擬儀器，幫助快速查找定位解決故障。

2 Proteus在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中的應(yīng)用

在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中對控制電路工作原理的理解尤為重要，只有理論知識與實踐操作相結(jié)合才能快速精準(zhǔn)定位解決故障，但是汽車電氣設(shè)備控制電路圖紙復(fù)雜且不夠生動形象，學(xué)生理解難度較大，因此通過Proteus軟件設(shè)計典型汽車電氣設(shè)備控制電路，實現(xiàn)電路工作的仿真控制以及綜合故障模擬分析。

2.1 汽車閃光繼電器控制電路仿真設(shè)計

汽車閃光繼電器是控制汽車轉(zhuǎn)向信號燈的重要元器件，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向信號燈一亮一滅的閃光效果，表明汽車即將轉(zhuǎn)向，提醒后方車輛注意。汽車閃光繼電器控制電路組成包括蓄電池、繼電器、NPN、PNP類型三極管、電阻、陶瓷電容、電解電容以及轉(zhuǎn)向信號燈。

圖1 汽車閃光繼電器工作原理模擬圖

工作原理分析：當(dāng)按下轉(zhuǎn)向開關(guān)時，PNP三極管Q1發(fā)射結(jié)正偏，三極管導(dǎo)Q1通，隨后給電解電容C1充電，與此同時NPN型三極管Q2發(fā)射結(jié)也正偏，三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2導(dǎo)通后繼電器線圈通電，常開觸點吸合，轉(zhuǎn)向指示燈點亮。當(dāng)電解電容C1充電后，三極管Q1基極電壓逐漸升高，直至三極管Q1發(fā)射結(jié)反偏，三極管Q1截止。三極管Q2基極電壓被下拉電阻R4拉低，三極管Q2也會截止，繼電器線圈斷電，繼電器常開觸點斷開，轉(zhuǎn)向指示燈熄滅，此時電解電容C1通過電阻R1以及轉(zhuǎn)向信號燈對地放電，三極管Q1基極電壓逐漸降低，直到三極管Q1發(fā)射結(jié)再次正偏，三極管Q1導(dǎo)通，周而復(fù)始?？赏ㄟ^改變電解電容C1容量大小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向燈閃爍頻率。

2.2 汽車鼓風(fēng)機控制電路設(shè)計及故障模擬

鼓風(fēng)機控制電路由蓄電池、保險、點火開關(guān)、鼓風(fēng)機繼電器、鼓風(fēng)機、鼓風(fēng)機電阻、鼓風(fēng)機控制開關(guān)組成。

工作原理分析：由模擬仿真電路圖可知，開啟鼓風(fēng)機首先需要打開點火開關(guān)，鼓風(fēng)機開關(guān)控制鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速，實質(zhì)是在鼓風(fēng)機電路中串入相應(yīng)的電阻實現(xiàn)調(diào)速，串入電阻越少鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速越高，并可仿真實現(xiàn)對電路實際工作過程模擬。

鼓風(fēng)機控制電路模擬故障設(shè)置：在鼓風(fēng)機控制電路鼓風(fēng)機電阻中串聯(lián)一個開關(guān)，打開開關(guān)時，模擬鼓風(fēng)機電阻R2斷路，快速便捷仿真汽車鼓風(fēng)機控制電路故障，并通過模擬演示觀察故障現(xiàn)象可知，當(dāng)鼓風(fēng)機控制開關(guān)在1檔、2檔時鼓風(fēng)機不工作，而在3檔、4檔時鼓風(fēng)機正常工作。

圖2 汽車鼓風(fēng)機工作控制電路及故障模擬原理圖

3 結(jié)束語

Proteus軟件在汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程中的應(yīng)用，解決了電氣設(shè)備課程實訓(xùn)平臺緊張和實訓(xùn)車輛故障點設(shè)置帶來的損耗問題，也解決了因車輛的更新?lián)Q代無法實車訓(xùn)練的問題，同時極大地提升了學(xué)生設(shè)計分析電氣設(shè)備控制電路的能力，通過對汽車電氣設(shè)備電路故障點的模擬仿真，可以讓學(xué)生快速觀察到故障現(xiàn)象，也提升了學(xué)生綜合分析解決故障問題的能力。