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序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇集成電路與應(yīng)用范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1006-8228(2017)06-61-03
The application of task driven teaching method in the course of circuit and digital logic
Xue Yuli, Sun Yan, Tang Yan
(School of Information Engineering, Shandong Youth University of Political Science, Key Laboratory of Information Security
and Intelligent Control in Universities of Shandong, Jinan, Shandong 250103, China)
Abstract: Aiming at the characteristics of strong practicality of the circuit and digital logic course, the task driven teaching method is adopted. Teachers design the task of real life closely related, and with the driving of task, guide students to analyze the function of task and divide the function modules, guide students to search for information, analysis and design, select components, fabricate and debug; by solving the practical problem, cultivate students' practical ability and stimulate their interest in learning. This education method of openness and innovation overcomes the disadvantages of traditional teaching methods, contributes to the cultivation of the application ability of students, improve students' ability to analyze and solve problems, and cultivate team spirit of cooperation.
Key words: task driven; circuit and digital logic; task driven teaching; traditional teaching
0 引言
“路與數(shù)字邏輯”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課,在整個(gè)課程體系中占有重要地位[1]。該課程理論知識(shí)點(diǎn)多,涉及到的邏輯門(mén)電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與整形等內(nèi)容較難理解,初學(xué)者無(wú)法實(shí)現(xiàn)思維的轉(zhuǎn)變,從而在做實(shí)驗(yàn)時(shí)一籌莫展。傳統(tǒng)的教學(xué)一般由教師循序漸進(jìn)地講授知識(shí)點(diǎn),以小型簡(jiǎn)單的例子來(lái)加深學(xué)生的理解,這種教學(xué)方法的不足之處在于:學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中只是掌握一些零散知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用,沒(méi)有建立起系統(tǒng)的思維方式,因此,在應(yīng)用知識(shí)時(shí)缺乏整體感[2-3]。
本文探討在“電路與數(shù)字邏輯”課程中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,在教學(xué)過(guò)程中,教師設(shè)計(jì)與實(shí)際生活聯(lián)系緊密的任務(wù),在該任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下,指導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)的功能,劃分功能模塊,引導(dǎo)學(xué)生查找資料、分析并設(shè)計(jì)方案、選擇元器件、制作調(diào)試,在這一系列的實(shí)際工程體驗(yàn)活動(dòng)中增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,獲得較強(qiáng)的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)制作電路的能力。
整個(gè)教學(xué)過(guò)程由任務(wù)驅(qū)動(dòng),以學(xué)生為主體,注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),同時(shí)注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作、小組間有效溝通等綜合職業(yè)索質(zhì)的培養(yǎng)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成一個(gè)任務(wù)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)全過(guò)程。這種開(kāi)放性、創(chuàng)新性的教育方法,克服了傳統(tǒng)教學(xué)法的弊端,有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力,提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,同時(shí)培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。
1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的特點(diǎn)
1.1 教學(xué)內(nèi)容的重組
在教學(xué)中使用任務(wù)型教學(xué)法,首先要把理論知識(shí)進(jìn)行模塊化分解,合理劃分成若干知識(shí)單元,以滿(mǎn)足任務(wù)實(shí)施的需要[4-5]?!半娐放c數(shù)字邏輯”課程在開(kāi)始的章節(jié)主要講述了數(shù)字邏輯基礎(chǔ),其中一部分內(nèi)容學(xué)生在之前的“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”課程中已經(jīng)學(xué)過(guò),所以可以將這部分內(nèi)容適當(dāng)簡(jiǎn)化。邏輯代數(shù)的基本概念、公式和定理,邏輯函數(shù)的各種表示方法和化簡(jiǎn),半導(dǎo)體二極管門(mén)電路和CMOS、TTL門(mén)電路,這一部分中公式化簡(jiǎn)和分立元器件門(mén)電路在實(shí)際應(yīng)用中已趨于淘汰,可以根據(jù)組合電路的設(shè)計(jì)需求重點(diǎn)學(xué)習(xí)邏輯代數(shù)的基本概念、卡諾圖化簡(jiǎn)、各種表達(dá)方式的相互轉(zhuǎn)換,并將其作為一個(gè)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生掌握電路的各種表示方法之間的轉(zhuǎn)換,通過(guò)電路仿真軟件Multisim的使用,讓學(xué)生對(duì)電路的軟件仿真有一定的理解。組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì),包含多種集成芯片的功能分析、使用與設(shè)計(jì),可以分解為若干個(gè)任務(wù),利用編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器和數(shù)值比較器等多種中規(guī)模芯片完成實(shí)際組合電路的設(shè)計(jì)與制作。觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì),可以分解為多個(gè)任務(wù),利用觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器等集成芯片完成實(shí)用時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與制作。脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路和模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路,可以分解為若干個(gè)綜合設(shè)計(jì)型任務(wù),切實(shí)提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。
1.2 教師角色的轉(zhuǎn)換
任務(wù)型教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位,教師由知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變成一名向?qū)В龑?dǎo)學(xué)生搜集資料、自主學(xué)習(xí)、小組討論,激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維[6]。集成電路種類(lèi)繁多,在電子設(shè)計(jì)中不可避免的會(huì)用到不曾接觸過(guò)的集成電路,因此需要培養(yǎng)學(xué)生閱讀集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)的能力。教師以某個(gè)集成電路芯片為例,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)查看集成電路的功能表,理解集成電路完成的功能,注意不同型號(hào)集成電路性能指標(biāo)的區(qū)別,進(jìn)而選擇合適的芯片完成設(shè)計(jì)。
1.3 理論與實(shí)踐相結(jié)合。
在日常生活中尋找設(shè)計(jì)任務(wù),比如交通燈的控制、流動(dòng)文字顯示、數(shù)字顯示溫度計(jì)等,從身邊有趣的題目入手,可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的興趣,提高其學(xué)習(xí)積極性,不會(huì)產(chǎn)生所學(xué)知識(shí)與生活脫節(jié)的感受。對(duì)于較難理解的知識(shí)點(diǎn),鼓勵(lì)學(xué)生搭建驗(yàn)證性電路,觀(guān)察電路的運(yùn)行狀態(tài),思考為什么會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果,加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
1.4 被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)
在任務(wù)型教學(xué)法中, 為了完成任務(wù),學(xué)生必須主動(dòng)查找資料,主動(dòng)思考解決問(wèn)題的辦法,與小組成員討論完成電路設(shè)計(jì)。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生自主完成電路的制作與調(diào)試,遇到電路故障,需獨(dú)立思考問(wèn)題,觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,運(yùn)用儀器儀表來(lái)檢查出現(xiàn)某種現(xiàn)象的原因以及解決辦法。這種任務(wù)式教學(xué)方法,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使得學(xué)生由過(guò)去的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),提高了該課程的學(xué)習(xí)效果。
這樣,學(xué)生在明確目標(biāo)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下,將所學(xué)理論知識(shí)與生活實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái),對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)能夠靈活運(yùn)用,通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試電路,這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)小組成員合作,共同完成一個(gè)綜合任務(wù),過(guò)程中可以互相討論、有效溝通,既學(xué)到知識(shí),又學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、與人溝通、分析策劃、動(dòng)手操作,不但可以⑺學(xué)零散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái),還可以提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通能力、創(chuàng)新能力、解決復(fù)雜問(wèn)題的能力,學(xué)生可以逐漸成長(zhǎng)為應(yīng)用技術(shù)型人才。
2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的實(shí)施
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法需要對(duì)課程的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和提高發(fā)揮性實(shí)驗(yàn),分別分配一定比例的課時(shí),教學(xué)過(guò)程包括任務(wù)分析、設(shè)計(jì)制作、成果展示幾個(gè)階段。
首先對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組,根據(jù)學(xué)生自愿的原則,每組3人,盡量使各個(gè)小組的總體能力相當(dāng),每個(gè)成員輪流擔(dān)任組長(zhǎng),負(fù)責(zé)電路總體設(shè)計(jì)、小組成員之間任務(wù)分配、與教師溝通和成果展示等。
⑴ 分析任務(wù)。任務(wù)來(lái)源于實(shí)際生活,教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù),明確需要哪幾個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)該任務(wù),針對(duì)涉及的知識(shí)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生查閱資料自學(xué)。教師可以將本任務(wù)的實(shí)物教具示范給學(xué)生,讓學(xué)生對(duì)任務(wù)的基本功能有直觀(guān)的了解。
⑵ 設(shè)計(jì)制作。根據(jù)所作的任務(wù)分析,小組成員查閱資料、制定方案、設(shè)計(jì)電路。首先使用電路仿真軟件進(jìn)行電路功能仿真;然后組長(zhǎng)對(duì)成員分配功能任務(wù),在實(shí)驗(yàn)室小組成員自主完成電路制作和調(diào)試,教師在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)。遇到電路問(wèn)題時(shí),應(yīng)充分利用儀器儀表,耐心檢查,可尋求教師幫助,還可以上網(wǎng)查閱解決問(wèn)題的方法,這樣能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和解決電路故障的能力,進(jìn)而提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能。
⑶ 成果展示。任務(wù)完成后,由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)成果展示,將電路設(shè)計(jì)過(guò)程、制作中遇到的問(wèn)題及解決方法與同學(xué)分享,在查閱資料過(guò)程中學(xué)習(xí)了哪些新的知識(shí),實(shí)現(xiàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)期望有哪些不同的地方。這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解,同時(shí)鍛煉了表達(dá)能力,學(xué)生之間可以取長(zhǎng)補(bǔ)短,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。針對(duì)每個(gè)小組的實(shí)際電路設(shè)計(jì)和成果展示,教師和其他小組共同給作品打分,作為一次實(shí)驗(yàn)成績(jī)。
成立電子協(xié)會(huì),開(kāi)展第二課堂作為該課程的有力支撐。電子協(xié)會(huì)可以組織學(xué)生走進(jìn)電子市場(chǎng),了解市場(chǎng)上不同功能芯片的價(jià)格,然后查看它們的性能,對(duì)芯片的性?xún)r(jià)比做到心中有數(shù),在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)才能選擇最適合的芯片去完成設(shè)計(jì)。以協(xié)會(huì)為載體,教師帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展實(shí)用的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,鼓勵(lì)部分優(yōu)秀的學(xué)生設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試實(shí)用的電子產(chǎn)品,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神,增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。通過(guò)校級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,篩選出優(yōu)秀的學(xué)生,參加國(guó)家級(jí)的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新性,讓高一屆的學(xué)生帶動(dòng)低一屆學(xué)生,能力強(qiáng)的帶動(dòng)能力弱的,形成互幫互助、共同成長(zhǎng)的氛圍,增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣,提高專(zhuān)業(yè)技能。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課“電路與數(shù)字邏輯”中引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)改革,從生活中的實(shí)例入手,帶動(dòng)理論的學(xué)習(xí)和電路的設(shè)計(jì)制作,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和興趣,培養(yǎng)其獨(dú)立探索、勇于開(kāi)拓進(jìn)取的自學(xué)能力。通過(guò)對(duì)一個(gè)完整任務(wù)的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),學(xué)生獲得了滿(mǎn)足感和成就感,從而激發(fā)了他們的求知欲望,形成一個(gè)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)。通過(guò)小組討論和分工合作,增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。這種開(kāi)放性、創(chuàng)新性的教育方法,克服了傳統(tǒng)教學(xué)法"只見(jiàn)樹(shù)木,不見(jiàn)森林"的弊端,有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力,提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
實(shí)踐證明,任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),其實(shí)質(zhì)是追求探究式學(xué)習(xí),學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài),每位學(xué)生根據(jù)個(gè)人對(duì)任務(wù)的理解,查閱資料,將所學(xué)知識(shí)和自學(xué)知識(shí)融合提出方案、解決問(wèn)題,課堂教學(xué)過(guò)程充滿(mǎn)了民主和個(gè)性,課堂氛圍真正活躍起來(lái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提高了學(xué)習(xí)興趣,從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提高,專(zhuān)業(yè)技能也迅速提高。
參考文獻(xiàn)(References):
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摘 要:電路分析基礎(chǔ)是各電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的先導(dǎo)課程,學(xué)好本課程對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有重大意義.本文從課程教學(xué)方法入手,提出了課程的改革思路與方法,實(shí)踐證明這些方法有效并可逐步推廣應(yīng)用.
關(guān)鍵詞 :電路分析;教改;應(yīng)用型
中圖分類(lèi)號(hào):G642.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-260X(2015)08-0247-02
基金項(xiàng)目: 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目(14JG09);陜西省教育廳自然科學(xué)類(lèi)專(zhuān)項(xiàng)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(NO:14JK2170)
0 引言
“電路分析”作為電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)(0806)、儀器儀表類(lèi)(0804)和電子信息科學(xué)類(lèi)(0712)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,同時(shí)也是機(jī)械類(lèi)(0803)、能源動(dòng)力類(lèi)(0805)和海洋工程類(lèi)(0813)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,都是相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生入學(xué)考試必考科目.由此可見(jiàn),這些課程在人才培養(yǎng)中舉足輕重.就我校而言,在電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、汽車(chē)服務(wù)工程以及工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)了電路分析基礎(chǔ)課程,在土木工程專(zhuān)業(yè)、建筑工程專(zhuān)業(yè)也開(kāi)設(shè)有課程性質(zhì)相近的電工學(xué)課程.我校具有一個(gè)獨(dú)立的電路分析實(shí)驗(yàn)室,擁有電路分析實(shí)驗(yàn)箱18套.雖然不同的專(zhuān)業(yè)教學(xué)重點(diǎn)各有不同,但是電路分析的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的.因此開(kāi)展電路分析教學(xué)改革對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新與應(yīng)用型人才具有重大意義.
為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和教改的要求,任課教師從教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法及手段到考核標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了調(diào)整.電路分析課屬于經(jīng)典電路理論,在教學(xué)中應(yīng)突出經(jīng)典理論的基本概念及規(guī)律,提高教學(xué)效率.隨著電路理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用,大量繁雜的計(jì)算應(yīng)放在現(xiàn)代電路分析中解決.在教學(xué)方法上,應(yīng)將傳統(tǒng)的注重知識(shí)內(nèi)容的順序教學(xué)方式與注重知識(shí)關(guān)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)方式相結(jié)合.從培養(yǎng)科研能力,提高學(xué)生素質(zhì)出發(fā),應(yīng)強(qiáng)調(diào)電路分析中的模型概念,它是電路分析的基礎(chǔ).教學(xué)方式及手段是使學(xué)生掌握課程內(nèi)容的關(guān)鍵,應(yīng)將課堂教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相結(jié)合,標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)與電子教案相結(jié)合,同時(shí)還應(yīng)該將答疑與質(zhì)疑相結(jié)合,理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,筆試考核與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,平時(shí)作業(yè),甚至口試等考核方式相結(jié)合.
1 教學(xué)改革的思路與方法
1.1 經(jīng)典電路理論與現(xiàn)代分析手段相結(jié)合
電路理論發(fā)展至今已近一個(gè)世紀(jì)[1].早期的電路理論是在物理學(xué)中電磁學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的.當(dāng)時(shí)主要研究的對(duì)象是線(xiàn)性非時(shí)變無(wú)源電路,并形成了完整的經(jīng)典分析方法,這些方法同時(shí)也是近代電路分析方法的基礎(chǔ),因此應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)中必須牢固掌握的.傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容包括直流電路的分析,交流電路的分析及動(dòng)態(tài)電路的分析.教學(xué)中應(yīng)以分析簡(jiǎn)單電路為主,突出基本概念,避免繁雜的數(shù)學(xué)計(jì)算.自20世紀(jì)60年代,電路理論發(fā)生了重大變革,從原來(lái)主要研究線(xiàn)性非時(shí)變無(wú)源電路,進(jìn)一步發(fā)展到非線(xiàn)性時(shí)變有源電路.由于近代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,傳統(tǒng)的分析手段難以完成復(fù)雜的分析.為了適應(yīng)電路理論發(fā)展的要求,應(yīng)在教學(xué)中適量增加近代電路的分析方法及手段,如有源電路的分析,非線(xiàn)性電路的分析,矩陣分析方法,網(wǎng)絡(luò)分析方法等.其主要特征是計(jì)算機(jī)輔助分析的應(yīng)用.加強(qiáng)這方面的教學(xué)是該課發(fā)展的要求,也是學(xué)生學(xué)好后續(xù)課程的基礎(chǔ).
1.2 順序教學(xué)方式與知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)方式相結(jié)合
以往的教學(xué)方式是以知識(shí)內(nèi)容順序,按部就班地一章一章地進(jìn)行,學(xué)生被動(dòng)地一章一章地學(xué),難以形成對(duì)所學(xué)知識(shí)的整體認(rèn)識(shí).實(shí)際上,電路分析同許多其它學(xué)科一樣,都有一套完整的體系,其中的各要素有著密切的聯(lián)系,它同知識(shí)的具體內(nèi)容,公式,定理相比,更容易理解和掌握.學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)期間要學(xué)習(xí)許多具體的知識(shí)內(nèi)容,要求學(xué)生幾年以后仍然牢記如此眾多的內(nèi)容既不實(shí)際,也不必要.從提高能力和素質(zhì)出發(fā),應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在今后遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí),能分析問(wèn)題的實(shí)質(zhì)所在,知道解決問(wèn)題的途徑,而不是死記書(shū)本知識(shí).知識(shí)的具體內(nèi)容是知識(shí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵,知識(shí)結(jié)構(gòu)是知識(shí)內(nèi)容之間的有機(jī)聯(lián)系.兩種方式相結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短,既培養(yǎng)了技能,又提高了素質(zhì)及科研能力.
1.3 課堂教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相結(jié)合
傳統(tǒng)的教學(xué)手段是以板書(shū)教學(xué)為主,主要表現(xiàn)為被動(dòng)式教學(xué),老師講,學(xué)生聽(tīng).這樣就造成學(xué)生認(rèn)為只有寫(xiě)到黑板上的內(nèi)容才是課程所要求的.例如:將一個(gè)聲表面波器件[2]畫(huà)在黑板上花費(fèi)大約3分鐘,對(duì)于45分鐘的課堂時(shí)間來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠長(zhǎng)了.隨著計(jì)算機(jī)的普及,教學(xué)應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段,就可以節(jié)省很多時(shí)間.所以應(yīng)從單調(diào)的黑板式課堂教學(xué)向計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的方向發(fā)展.課堂不應(yīng)該是單向灌輸知識(shí)的場(chǎng)所,應(yīng)該是教師與學(xué)生相互交流的場(chǎng)所,是體現(xiàn)主講教師教學(xué)風(fēng)格,教學(xué)思想教學(xué)藝術(shù)的平臺(tái).
1.4 標(biāo)準(zhǔn)化考核與能力考核相結(jié)合
一支筆一張紙式的考核方式一直是考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要形式.但是,為了使考核標(biāo)準(zhǔn)化,使其具有一定的客觀(guān)型,合理性和可比性,應(yīng)逐步建立同計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相配套的試題庫(kù),評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及考核成績(jī)分析系統(tǒng).能力考核是考試改革的難點(diǎn),它受許多因素的限制.在目前情況下,應(yīng)將筆試與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,期末考試與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合,有條件時(shí)可結(jié)合口試或部分口試來(lái)考核學(xué)生成績(jī).
2 具體作法及效果
2.1 注意課程內(nèi)容的先進(jìn)性,電路分析課程經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,內(nèi)容較多,因此,必須結(jié)合國(guó)內(nèi)外電路分析課程的最新研究成果確定課程內(nèi)容,課程要傳授先進(jìn)的知識(shí)內(nèi)容和方法.達(dá)到知識(shí)先進(jìn)并學(xué)以實(shí)用.
2.2 將現(xiàn)代教育理論使用在電路分析教學(xué)中[3],樹(shù)立先進(jìn)的教學(xué)理念,重視素質(zhì)培養(yǎng)通過(guò)組織教師研討、與學(xué)生對(duì)話(huà)、進(jìn)行示范教學(xué)等活動(dòng)提高教學(xué)效果.
2.3 研制電路分析課程的電子教案,使用多媒體教學(xué);采用多種教學(xué)方法和手段,采用多媒體技術(shù)輔助講解具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn),使傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合.
2.4 建立網(wǎng)上課堂,樹(shù)立以學(xué)生為中心的教學(xué)思想,加強(qiáng)教與學(xué)的信息交流,重視對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng),啟發(fā)學(xué)生的探索精神.
2.5 加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合.在電路分析理論課(必修課)開(kāi)設(shè)的同時(shí)開(kāi)設(shè)“電路實(shí)驗(yàn)”,促進(jìn)知識(shí)的深化和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力.增加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際解決問(wèn)題的能力.
3 結(jié)束語(yǔ)
本方案改變傳統(tǒng)的板書(shū)式教學(xué)使用多媒體教學(xué),教學(xué)手段新穎.用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生能夠親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),從而更好的理解和掌握知識(shí)點(diǎn).考核方式增加口試,可以加深學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握程度.從而提高了電路分析課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.
參考文獻(xiàn):
0.概述
高速公路機(jī)電工程包含收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。機(jī)電工程的有效應(yīng)用對(duì)于高速公路的安全運(yùn)行、通行能力和經(jīng)濟(jì)效益起到了關(guān)鍵性的作用。
1.收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用情況
我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)80年代建成部分高速公路后,以道路收費(fèi)為償還貸款的主要來(lái)源。高速公路收費(fèi)還貸模式對(duì)于我國(guó)發(fā)展高速公路建設(shè)起到了積極地推動(dòng)作用。
目前高速公路收費(fèi)系統(tǒng)主要收費(fèi)制式為封閉式收費(fèi)制式,采用“人工或設(shè)備自動(dòng)判別車(chē)型、設(shè)備自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌號(hào)、人工收費(fèi)、閉路電視監(jiān)視、檢測(cè)器校核、計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)管理”的半自動(dòng)收費(fèi)方式。為了加快高速公路收費(fèi)站通行能力,節(jié)約人工成本,還根據(jù)需要配置不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)或者自動(dòng)發(fā)卡機(jī)系統(tǒng)。小車(chē)、客車(chē)按車(chē)型和行駛里程收費(fèi),貨車(chē)采取出口計(jì)重收費(fèi)的方式。通行券多采用非接觸式IC卡。
(2)收費(fèi)系統(tǒng)存在問(wèn)題
根據(jù)多年的運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)目前的收費(fèi)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:
人工收費(fèi)一般是駕駛員停車(chē)后看到顯示具體收費(fèi)金額后,再交錢(qián)給收費(fèi)員,收費(fèi)員找零給駕駛員后確認(rèn)無(wú)誤后再行駛出收費(fèi)車(chē)道,收費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)平均服務(wù)時(shí)間14秒,導(dǎo)致收費(fèi)車(chē)道單位時(shí)間服務(wù)車(chē)輛小,收費(fèi)站經(jīng)常發(fā)生繳費(fèi)車(chē)輛排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng),節(jié)假日或高峰期尤為明顯。
由于貨車(chē)采用計(jì)重收費(fèi)模式,以元/噸.公里為收費(fèi)單位,高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)里程越來(lái)越長(zhǎng),貨車(chē)的繳費(fèi)金額數(shù)量巨大,而收費(fèi)人員又沒(méi)有執(zhí)法權(quán),導(dǎo)致貨車(chē)駕駛員鋌而走險(xiǎn),以跳稱(chēng)、沖卡等多種方式少交或不交過(guò)路費(fèi),給國(guó)家造成重大損失。而跳稱(chēng)不成功駕駛員則要求復(fù)稱(chēng)等事件使得收費(fèi)站通行能力嚴(yán)重下降。沖卡嚴(yán)重的地方甚至達(dá)到需要武警執(zhí)勤的地步,給高速公路營(yíng)運(yùn)單位造成巨大的管理成本與損失。
(3)收費(fèi)系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展
為了解決上述問(wèn)題,筆者建議從以下幾個(gè)方面解決:
為了加快收費(fèi)站通行能力,節(jié)約收費(fèi)人力成本,應(yīng)大力推廣汽車(chē)不停車(chē)收費(fèi)模式(ETC),即汽車(chē)在經(jīng)過(guò)收費(fèi)站的時(shí)候,收費(fèi)系統(tǒng)在內(nèi)部辨識(shí)車(chē)身內(nèi)的電子標(biāo)簽,進(jìn)行確認(rèn)后,通行高速公路的費(fèi)用自動(dòng)從卡中扣除,系統(tǒng)扣款成功后車(chē)輛直接通行。通過(guò)國(guó)家政策強(qiáng)制推行ETC與ETC收費(fèi)費(fèi)率優(yōu)惠相結(jié)合的模式,即節(jié)約了收費(fèi)人工成本,銀行收儲(chǔ)現(xiàn)金成本,又能夠降低汽車(chē)通行成本,同時(shí)提高高速公路服務(wù)水平及通行能力。
收費(fèi)車(chē)道閉路電視系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓拍汽車(chē)跳稱(chēng)、沖卡等違規(guī)通行視頻,尋找或完善法律法規(guī)依據(jù),對(duì)偷逃通行費(fèi)的車(chē)輛采取追討和處罰措施,最好采用跟汽車(chē)年審掛鉤模式,即汽車(chē)有跳稱(chēng)、沖卡等記錄,未處理則不予審車(chē)。
探討GPS定位收費(fèi)模式,撤銷(xiāo)收費(fèi)站,汽車(chē)辦理儲(chǔ)值或信用賬戶(hù),以車(chē)型X里程作為收費(fèi)依據(jù)。
2.高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
高速公路通信系統(tǒng)包含傳輸網(wǎng)系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)等。通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)分為干線(xiàn)光傳輸系統(tǒng)和直接服務(wù)于路段完成各業(yè)務(wù)接入的光綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)。
高速公路綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)采用SDH業(yè)務(wù)傳輸體制,等級(jí)為STM-1~64不等。傳輸介質(zhì)采用單模光纖。傳輸網(wǎng)系統(tǒng)為高速公路提供傳輸網(wǎng)絡(luò),包括語(yǔ)音、以太網(wǎng)、串口等數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)。
程控交換系統(tǒng)為高速公路提供電話(huà)業(yè)務(wù),以滿(mǎn)足業(yè)主的管理和運(yùn)營(yíng)要求。電話(huà)業(yè)務(wù)包括:普通業(yè)務(wù)電話(huà)、指令電話(huà)、傳真、數(shù)字話(huà)機(jī)。
(2)高速公路通信系統(tǒng)存在問(wèn)題
高速公路通信系統(tǒng)為封閉式傳輸網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于目前使用的公眾網(wǎng)絡(luò),在確保了網(wǎng)絡(luò)安全的同時(shí),使得高速公路的所有數(shù)據(jù)不能為公眾訪(fǎng)問(wèn),限制了高速公路服務(wù)水平的提高。
(3)高速公路通信系統(tǒng)發(fā)展
隨著高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸帶寬越來(lái)越高,通信系統(tǒng)的傳輸帶寬要求也同步提高,提高通信系統(tǒng)帶寬和通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與公眾網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與安全將是需要解決的問(wèn)題。
3.監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
高速公路監(jiān)控系統(tǒng)包含閉路電視系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)等。監(jiān)控中心可實(shí)施全線(xiàn)的交通管理,并對(duì)路段交通進(jìn)行協(xié)調(diào)控制??蛇M(jìn)行交通參數(shù)采集和交通信息以及系統(tǒng)日常運(yùn)行操作,對(duì)路段的交通數(shù)據(jù)及其它各種參數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、打?。?并向上一級(jí)監(jiān)控管理機(jī)構(gòu)傳輸圖像和數(shù)據(jù),接收上級(jí)監(jiān)控管理機(jī)構(gòu)的統(tǒng)籌管理。
(2)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在問(wèn)題
由于我國(guó)高速公路建設(shè)初期投資緊張,設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)布設(shè)監(jiān)控設(shè)備少,導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)少,信息途徑少,不能對(duì)高速公路通行能力與服務(wù)水平起到有效的幫助,形成我國(guó)高速公路通行能力小,服務(wù)水平低,交通事故率高。
目前監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)未與外網(wǎng)聯(lián)通,高速公路司乘人員無(wú)法通過(guò)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取路況信息,給司乘人員帶來(lái)不便。無(wú)法有效的選擇路徑與分流,隨著高速公路路網(wǎng)的不斷完善,交通流量不斷增加,這種問(wèn)題越來(lái)越明顯。
因大霧、大雪、結(jié)冰等惡劣氣候,直接關(guān)閉高速公路。導(dǎo)致國(guó)家干道無(wú)法通行。
(3)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展
鑒于上述問(wèn)題,筆者認(rèn)為可從以下方面進(jìn)行發(fā)展:
目前高速公路里程已經(jīng)突破1萬(wàn)公路,部分高速公路已經(jīng)運(yùn)行多年,達(dá)到改造條件,運(yùn)營(yíng)單位已有成熟的管理經(jīng)驗(yàn),高速公路易起霧、結(jié)冰、事故多發(fā)地段等特殊路段可以調(diào)查與統(tǒng)計(jì)出來(lái),針對(duì)上述特殊路段布設(shè)氣象檢測(cè)器、攝像機(jī)、限速標(biāo)志、情報(bào)板、警示提醒等設(shè)備,實(shí)時(shí)采集路況數(shù)據(jù),分析并路況數(shù)據(jù),及時(shí)提醒司乘人員,避免安全事故的發(fā)生。
大力發(fā)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使汽車(chē)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端,及時(shí)接收高速公路實(shí)時(shí)路況,查詢(xún)高速公路及附近交通、餐飲、氣象等信息,提供舒適的行車(chē)環(huán)境。
加強(qiáng)駕駛員安全意識(shí)教育,規(guī)范行車(chē),保持足夠的安全視距,嚴(yán)格按高速公路限速進(jìn)行行駛,糾正高速公路就是在任何時(shí)候都能高速行駛的錯(cuò)誤思想,在加強(qiáng)駕駛員安全教育和提高高速公路運(yùn)營(yíng)管理水平的基礎(chǔ)上,選擇性的逐步取消惡劣氣象條件下關(guān)閉高速公路等措施,確保高速公路網(wǎng)的暢通、安全運(yùn)行。
4.結(jié)語(yǔ)
在科技日益進(jìn)步的今天,高速公路的機(jī)電系統(tǒng)將會(huì)迎來(lái)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代。在各個(gè)信息都能明確掌握下的高速公路,將變得更加安全、高效。機(jī)電工程在未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)背景下,能夠確保信息的交流溝通更加快捷和穩(wěn)定。文本給出的高速公路機(jī)電工程發(fā)展方向得以實(shí)現(xiàn)后,對(duì)于提高公路通行能力、安全系數(shù)和服務(wù)水平具有非常重要的意義。未來(lái)的機(jī)電工程還將涉及到GPS定位系統(tǒng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化等一系列發(fā)展項(xiàng)目。這些項(xiàng)目將對(duì)高速公路的運(yùn)營(yíng)管理起到更加方便、高效的積極作用。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭祖廷.淺析高速公路機(jī)電工程建設(shè)管理[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2010(08)
一、引言
目前,堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)則是我國(guó)全面電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo),其通信系統(tǒng)的特點(diǎn)則是體現(xiàn)出實(shí)時(shí)性、雙向性、高速性和集成性。在柔性電力體系、雙向通信系統(tǒng)中,能夠保證電網(wǎng)安全,有效提高電能質(zhì)量,具體實(shí)現(xiàn)相關(guān)的電路拓?fù)涔芾怼⑹軘_后電路自動(dòng)重配、故障定位以及電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷評(píng)估等功能。但是通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)展十分迅速,包括多種技術(shù),主要有無(wú)線(xiàn)通信、電力線(xiàn)載波通信、光纖覆蓋技術(shù)、RS485總線(xiàn)技術(shù)等。不同技術(shù)都有著自己不同的特點(diǎn),在鏈路及終端價(jià)格、通信距離、帶寬、保密性等各個(gè)方面都有各自?xún)?yōu)勢(shì),為了滿(mǎn)足未來(lái)電力通信網(wǎng)的靈活、高速特點(diǎn),必然根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行相關(guān)的綜合通信技術(shù)發(fā)展。文主要針對(duì)集成電路在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行具體分析和討論。
二、集成電路在電力通信網(wǎng)應(yīng)用分析
電力通信網(wǎng)中的通信系統(tǒng)經(jīng)過(guò)分析,一般在邏輯上可以簡(jiǎn)單分為三層,即物理與網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。不同的集成電路都在每一層相對(duì)應(yīng)的使用,同時(shí),這樣多層協(xié)議也集成在集成電路中。在物理層中,主要包括數(shù)據(jù)的打包、翻譯網(wǎng)絡(luò)地址到對(duì)應(yīng)的物理地址,可靠性傳遞數(shù)據(jù)、物理連網(wǎng)媒介;在傳輸層中,則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加密、解密等、相關(guān)的數(shù)據(jù)安全等方面;在應(yīng)用層中,主要負(fù)責(zé)格式化在網(wǎng)絡(luò)能理解的方案下的數(shù)據(jù),并且能夠根據(jù)要求的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型的不同而進(jìn)行不同類(lèi)型你給的格式化處理。
2.1 物理與網(wǎng)絡(luò)層
(1)RS-485。在機(jī)電一體化產(chǎn)品、多媒體網(wǎng)絡(luò)、儀表、儀器以及其他工業(yè)控制中,已經(jīng)廣泛應(yīng)用相應(yīng)的RS-485接口芯片。在飛速的智能電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中,聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信息的交換成為一種必然,這在繼電保護(hù)設(shè)備、電網(wǎng)一次設(shè)備等各種電力設(shè)備中更是基本要求。其中,聯(lián)網(wǎng)功能并不能在RS-232芯片中實(shí)現(xiàn),這是因?yàn)槠涫屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式。而對(duì)于RS-485接口芯片來(lái)說(shuō),則不存在這個(gè)問(wèn)題,能夠在不同場(chǎng)合選擇不同的功能要求的RS-485接口的芯片來(lái)使用,完全能夠滿(mǎn)足電力設(shè)備的通信要求。通過(guò)應(yīng)用RS-485接口芯片,為了保證智能電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定,應(yīng)該保證芯片具有通信速率快、終端匹配性好、光電隔離特點(diǎn),并且能夠進(jìn)行有故障保護(hù)、抗電磁干擾和終端反射、抗靜電雷擊的功能。
(2)光纖。在光纖通信系統(tǒng)中,主要有三部分組成,包括光發(fā)送機(jī)、光纖和光接收機(jī)。發(fā)送的信號(hào)由發(fā)送機(jī)首先經(jīng)過(guò)一定的模數(shù)轉(zhuǎn)換,帶有信息的光波的發(fā)出,則是利用相關(guān)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)調(diào)制發(fā)送機(jī)的光電器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。光接收機(jī)能通過(guò)光纖傳輸而接受到光波,光波中的數(shù)字信息也就能夠相應(yīng)解調(diào),這在一次的光纖通信全過(guò)程中,就完成了數(shù)模轉(zhuǎn)換恢復(fù)原始信號(hào)的過(guò)程。光纖通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)則是集成電路,其對(duì)于光信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)、放大、檢測(cè)具有非常重要的作用,能夠保證光信號(hào)的順利通信。在未來(lái)的智能電網(wǎng)的光纖通信系統(tǒng)中,應(yīng)該充分綜合利用并且統(tǒng)一規(guī)劃相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)、圖像和語(yǔ)音通道,這樣能夠把繼電保護(hù)、電網(wǎng)自動(dòng)化、和管理信息系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效整合,能夠有效保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,所以說(shuō),光纖通信將會(huì)成為電力系統(tǒng)生產(chǎn)生活中非常重要的內(nèi)容。
(3)PLC。雙向通信能力需要在電網(wǎng)中具備,以滿(mǎn)足現(xiàn)代電網(wǎng)的智能化要求。對(duì)于電力線(xiàn)載波技術(shù)(PLC)來(lái)說(shuō),其具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)所在,在智能電網(wǎng)的通信技術(shù)中是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并不需要對(duì)于新的通信線(xiàn)路進(jìn)行架設(shè),障礙物和距離也對(duì)傳輸沒(méi)有任何影響。分析在智能電網(wǎng)通信中的網(wǎng)絡(luò)部分,主要有個(gè)域網(wǎng)(HAN)、臨域網(wǎng)(NAN)和廣域網(wǎng)(WAN)三個(gè)部分。其中,在個(gè)域網(wǎng)終端間的通信、臨域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和廣域網(wǎng)的中壓部分能夠成功應(yīng)用相應(yīng)的PL技術(shù)。在智能電網(wǎng)的物理層中,PLC應(yīng)用主要負(fù)責(zé)調(diào)制解調(diào)網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包,在這方面的應(yīng)用最為廣泛。另外,在從應(yīng)用層獲取的數(shù)據(jù)以后,按照相應(yīng)的PLC在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層的要求,可以轉(zhuǎn)換為PLC網(wǎng)絡(luò)可以理解的數(shù)據(jù),同時(shí),網(wǎng)絡(luò)功能具備管理和控制通信;用電信息并執(zhí)行通/斷控制則是應(yīng)用層的主要任務(wù),另外,PLC通信傳輸數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層也會(huì)有所涉及。最近,工控領(lǐng)域中的的電力線(xiàn)波芯片應(yīng)用增長(zhǎng)非??欤话惴譃閿?shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域、多媒體傳輸領(lǐng)域、指令傳輸領(lǐng)域等幾個(gè)方面,這是從載波芯片應(yīng)用功能的分類(lèi)。比如,道路監(jiān)控、樓宇監(jiān)控、石油開(kāi)采監(jiān)控等這些的音視頻多媒體傳輸?shù)膽?yīng)用都是采用多媒體傳輸領(lǐng)域的芯片;智能家居、遠(yuǎn)程抄表等方面則是采用指令傳輸領(lǐng)域的芯片;電力寬帶網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備電力Modem中則是主要采用相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域方面的芯片。
(4)無(wú)線(xiàn)。在智能電網(wǎng)通信體系中,不斷涌現(xiàn)出新的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用了CMOS集成收發(fā)信機(jī),但是,在電力系統(tǒng)與用戶(hù)側(cè)方面的技術(shù)還不能有效應(yīng)用,幾種比較常見(jiàn)的且有一定應(yīng)用潛力的無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)包括3G移動(dòng)通信;WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò);Zigbee。
2.2 傳輸層
開(kāi)放性和系統(tǒng)復(fù)雜性則是現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的重要特點(diǎn),這就必須注意外界交互中的侵?jǐn)_問(wèn)題。一方面要求智能電網(wǎng)具有自己保護(hù)能力,一方面還應(yīng)該具備一定的自我修復(fù)功能。在考慮電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全方面,涉及到的因素比較多,包括物理環(huán)境、數(shù)據(jù)信息,相關(guān)的硬件、軟件的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行等,還包括相關(guān)的越來(lái)越推廣的智能電表等設(shè)備,所以說(shuō),電網(wǎng)安全是一個(gè)重要問(wèn)題。
可信任平臺(tái)模塊TPM就是所謂的安全芯片,其在內(nèi)部能夠擁有獨(dú)立的處理器和存儲(chǔ)單元,完成相關(guān)的獨(dú)立地密鑰生成、加解密的操作,并可以對(duì)于密鑰和特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),還能幫助電腦實(shí)現(xiàn)加密和安全認(rèn)證服務(wù)。安全芯片應(yīng)用比較廣,能夠應(yīng)用在智能電網(wǎng)的用戶(hù)端信息安全,以及智能電網(wǎng)的鏈路層數(shù)據(jù)傳輸中的安全中。
采用的方式在實(shí)際操作過(guò)程中則有兩種,用對(duì)稱(chēng)加密算法加密數(shù)據(jù),用非對(duì)稱(chēng)加密算法管理對(duì)稱(chēng)算法的密鑰,主要特點(diǎn)就是能夠把兩類(lèi)加密算法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行綜合集成,滿(mǎn)足了快速加密且安全方便管理密鑰的要求。
2.3 應(yīng)用層
在變電站自動(dòng)化的通信協(xié)議中,主要應(yīng)用IEC61850,其中,過(guò)程層、間隔層和變電站層則構(gòu)成了變電站通信體系的三個(gè)層次。在抽象通信服務(wù)接口映射下,變電站層與間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)能夠傳遞到TCP/IP以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)、傳輸控制、制造報(bào)文規(guī)范(MMS)中。點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)則是間隔層與過(guò)程層所采用的方式。其中,信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交互,這在變電站的測(cè)控設(shè)備、智能設(shè)備、繼電保護(hù)裝置中都是采用相關(guān)的統(tǒng)一協(xié)議。
高穩(wěn)定性、集成化、智能化以及模塊化則是電力自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì),為了更好實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的芯片化,一定要加大自動(dòng)化變電站的IEC61850專(zhuān)用通信芯片的研制工作,因?yàn)檫@樣能夠有效提高設(shè)備可靠性、提升標(biāo)準(zhǔn)化程度、使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性大大簡(jiǎn)化、節(jié)省智能化配電設(shè)備開(kāi)發(fā)的難度和成本。
三、結(jié)語(yǔ)
在現(xiàn)代化堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的大潮中,為了實(shí)現(xiàn)安全化、互動(dòng)化、數(shù)字化和信息化的下一代智能電網(wǎng),就應(yīng)該不斷加強(qiáng)以集成電路為核心的通信系統(tǒng)研究。再結(jié)合相關(guān)的集成電路在網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層應(yīng)用基礎(chǔ)上,對(duì)于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析,提出了電力通信集成技術(shù)發(fā)展情況及存在的不足,明確了未來(lái)電力通信系統(tǒng)的集成電路一定會(huì)朝著多功能集成、一次設(shè)備就地化、統(tǒng)一專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。
中圖分類(lèi)號(hào):TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
截至目前,河北南網(wǎng)投入運(yùn)行的500kV超高壓輸電線(xiàn)路共計(jì)三千多公里,隨著運(yùn)維輸電線(xiàn)路長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)以及外部環(huán)境的不斷惡化,線(xiàn)路的安全運(yùn)行保障的難度也在不斷的增長(zhǎng),輸電線(xiàn)路經(jīng)常發(fā)生異物跳閘、導(dǎo)地線(xiàn)斷股、外力破壞、基礎(chǔ)沖刷等應(yīng)急事件,線(xiàn)路在發(fā)生嚴(yán)重、危急缺陷時(shí),怎樣快速有效的進(jìn)行應(yīng)對(duì),是關(guān)系到風(fēng)險(xiǎn)能否得到有效控制,電能能否快速回復(fù)正常運(yùn)行的關(guān)鍵,所以班組級(jí)應(yīng)急預(yù)案是各級(jí)應(yīng)急預(yù)案的關(guān)鍵。
1班組應(yīng)急預(yù)案起源
應(yīng)急預(yù)案是針對(duì)可能發(fā)生的事故,為迅速、有序地開(kāi)展應(yīng)急行動(dòng)而預(yù)先制定的行動(dòng)方案。應(yīng)急過(guò)程主要是應(yīng)急預(yù)防和準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急救援、應(yīng)急恢復(fù)及改進(jìn)等工作,對(duì)于生產(chǎn)一線(xiàn)人員,班組的應(yīng)急預(yù)案重點(diǎn)應(yīng)是熟練掌握本崗位應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處置程序,增強(qiáng)防范意識(shí),提高應(yīng)急處置和自救互救能力。急預(yù)案內(nèi)容要簡(jiǎn)單、好操作, 不要講為什么這么做,直接說(shuō)怎么做,預(yù)案一定要制定流程,響應(yīng)步驟要清晰,預(yù)案的重點(diǎn)是響應(yīng)和救援的實(shí)際操作步驟,簡(jiǎn)而言之,班組應(yīng)急預(yù)案應(yīng)具備可執(zhí)行性、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。
2班組應(yīng)急預(yù)案創(chuàng)建過(guò)程
根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),以風(fēng)險(xiǎn)管理為基礎(chǔ),班組對(duì)易發(fā)生或可能預(yù)見(jiàn)到的、損失嚴(yán)重、影響惡劣的典型突發(fā)事件,展開(kāi)事故預(yù)想,進(jìn)行應(yīng)急事故演習(xí),總結(jié)工作流程、編制標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急作業(yè)指導(dǎo)書(shū),最后應(yīng)用到實(shí)際應(yīng)急工作中,通過(guò)不斷的修訂和完善,制定本班組范圍內(nèi)的應(yīng)急預(yù)案,建立了預(yù)案清單并對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行培訓(xùn)和演練,每次培訓(xùn)和演練都詳細(xì)記錄,對(duì)預(yù)案可操作性和完善程度有評(píng)價(jià)及相應(yīng)的改進(jìn)措施和跟蹤記錄。我們對(duì)輸電線(xiàn)路15項(xiàng)運(yùn)維過(guò)程中最易發(fā)生的緊急情況,制定了相應(yīng)的《標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖、程序卡》。(見(jiàn)表1)
表1 班組標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖、程序卡
3班組《標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖、作業(yè)卡》的優(yōu)點(diǎn)
3.1流程化指導(dǎo),使應(yīng)急處理過(guò)程更明晰
應(yīng)急預(yù)案的成功的關(guān)鍵是實(shí)用性和可操作性要強(qiáng)。它是一系列行為流程的描述。而文字對(duì)行為和動(dòng)作的描述并不是強(qiáng)項(xiàng),這一點(diǎn)我們?cè)谟?jì)算機(jī)軟件說(shuō)明等學(xué)習(xí)中都有所體會(huì),如果沒(méi)有圖示,一個(gè)簡(jiǎn)單的行為都要很長(zhǎng)一段文字才能說(shuō)明。最初的班組應(yīng)急預(yù)案也是以文字?jǐn)⑹龅男问骄幹频?,沒(méi)有針對(duì)具體的應(yīng)急處理作業(yè)進(jìn)行編制,在現(xiàn)場(chǎng)可操作性差,不能有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急搶修作業(yè)?!稑?biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖、作業(yè)卡》采用圖、表形式,正是及于這種考慮一個(gè)改進(jìn),形式一目了然、填寫(xiě)簡(jiǎn)單。恰恰滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)的需要,規(guī)范了班組應(yīng)急處理的執(zhí)行。便于應(yīng)急處理工作有序進(jìn)行,避免發(fā)生遺漏,為應(yīng)急處理作業(yè)提供了依據(jù),為應(yīng)急處理贏得了時(shí)間(見(jiàn)圖1)。
圖1標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖
3.2標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),使應(yīng)急處理過(guò)程更安全
標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書(shū)是針對(duì)常規(guī)作業(yè)的一種現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)措施,它的重點(diǎn)是作業(yè)步驟和安全控制。而突發(fā)事件是非常規(guī)事件,應(yīng)急處理強(qiáng)調(diào)的是緊急和快速,如何在第一時(shí)間對(duì)危急缺陷及重大隱患進(jìn)行處理,規(guī)范優(yōu)化流程、做好預(yù)案是一個(gè)非常有效的辦法。結(jié)合輸電專(zhuān)業(yè)以及近15年運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)我們把典型應(yīng)急事件進(jìn)行總結(jié),細(xì)化步驟,詳細(xì)分工,把“標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書(shū)”引進(jìn)應(yīng)急搶險(xiǎn)作業(yè)中,標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理作業(yè)卡分為:接到通知、通知人員、備品備件、工器具、材料、車(chē)輛準(zhǔn)備、辦理開(kāi)工手續(xù)、開(kāi)工前準(zhǔn)備、處理步驟、工作終結(jié)10個(gè)方面的內(nèi)容,程序清晰,每項(xiàng)應(yīng)急作業(yè)都有全面的危險(xiǎn)點(diǎn)和安全措施,便于班組安全進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)及救援工作(見(jiàn)圖2)。
圖2標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理作業(yè)卡
3.3系統(tǒng)化選擇,使應(yīng)急處理過(guò)程更科學(xué)
在15個(gè)典型《標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急處理流程圖、作業(yè)卡》中對(duì)每個(gè)應(yīng)急項(xiàng)目的10個(gè)流程內(nèi)容都進(jìn)行系統(tǒng)、全面的總結(jié)并細(xì)化,要求所有可能使用的備品備件、材料都要列出;所有常規(guī)作業(yè)方法均分別進(jìn)行分解細(xì)化;所有作業(yè)中的危險(xiǎn)點(diǎn)都要對(duì)應(yīng)全面的安全措施。應(yīng)急處理中工作負(fù)責(zé)人針對(duì)應(yīng)急事件實(shí)際情況依照中心公司明確的處理方法有選擇的進(jìn)行:通知應(yīng)急人員的人數(shù)?備品備件、工器具、材料型號(hào)及數(shù)量?所需車(chē)型和數(shù)量?辦理哪種工作票或應(yīng)急搶修單?到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)勘察后有選擇進(jìn)行開(kāi)工前準(zhǔn)備,確定個(gè)是停電還是帶電作業(yè),帶電時(shí)選擇是采取等電位、地電位、中間電位中的那種帶電方式?然后按選定方式的處理步驟進(jìn)行操作直至工作終結(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)都有相應(yīng)處理方法的可選擇項(xiàng)目。把應(yīng)急處理的各種方式進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和提煉,有選擇、靈活的指導(dǎo)應(yīng)急搶修工作。
3.4實(shí)效化培訓(xùn),使應(yīng)急處理過(guò)程更合理
應(yīng)急演練是實(shí)際檢驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案的可操作性的最好辦法,沒(méi)有經(jīng)過(guò)演練的應(yīng)急預(yù)案是沒(méi)有用的。演練的目的是提高各級(jí)管理人員的應(yīng)急指揮能力;提高各級(jí)生產(chǎn)一線(xiàn)人員的應(yīng)急處置能力。班組的應(yīng)急預(yù)案更應(yīng)注重實(shí)效,聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際、檢驗(yàn)應(yīng)急能力,提高職工風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和電力設(shè)施保護(hù)意識(shí)。
4應(yīng)急處理流程步驟
4.1當(dāng)接到線(xiàn)路懸掛異物的通知時(shí),如果是班員在巡線(xiàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路異物,在第一時(shí)間通知班組負(fù)責(zé)人,并重點(diǎn)扼要的描述情況。班組負(fù)責(zé)人迅速則將情況通報(bào)中心,提出處理意見(jiàn),等待中心的批準(zhǔn)。如果班組負(fù)責(zé)人因?yàn)槟撤N原因不能直接參與到應(yīng)急預(yù)案的處理過(guò)程中,則由本人協(xié)調(diào)中心,最終指定一名班組負(fù)責(zé)人代為處理。
4.2如果是群眾在線(xiàn)路旁發(fā)現(xiàn)有異物懸掛,那么將會(huì)按照裝在鐵塔上的警告牌上所流電話(huà)通知檢修公司,并進(jìn)一步通知中心。
4.3中心在接到班組負(fù)責(zé)人或者超高壓調(diào)度的情況通知后,是否啟動(dòng)線(xiàn)路預(yù)案根據(jù)異物的種類(lèi)和長(zhǎng)度,須由有經(jīng)驗(yàn)的人員判斷。如需啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)工作組立刻批準(zhǔn)。并將必要情況下達(dá)到班組負(fù)責(zé)人手中。并準(zhǔn)備協(xié)助做好辦理工作票的各種手續(xù)。
4.4當(dāng)班組負(fù)責(zé)人接到應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)的命令后,根據(jù)已經(jīng)收到的訊息,立刻通知班組人員車(chē)輛迅速集合,通知倉(cāng)庫(kù)管理員準(zhǔn)備領(lǐng)取工具,同時(shí)辦理帶電作業(yè)工作票。
4.5如果情況有變化,或者班組人員不能全部到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí),班組負(fù)責(zé)人報(bào)告中心,并迅速協(xié)調(diào)處理,保證人員車(chē)輛完備。
4.6中心緊急調(diào)撥人員,臨時(shí)由應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小統(tǒng)一指揮。
4.7人員集合完畢,按照工具及材料清單領(lǐng)取所需物品。如果應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組有指示,也可由其他人代領(lǐng)工具以縮短準(zhǔn)備時(shí)間。
4.8到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),按照工作票所列步驟進(jìn)行帶電作業(yè)。
本文結(jié)合Fairchild公司設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品,對(duì)混合集成電路DC/DC變換器的設(shè)計(jì)原理、性能及應(yīng)用等進(jìn)行了分析研究。
混合集成電路DC/DC變換器的集成化設(shè)計(jì)方案
根據(jù)用戶(hù)需求和設(shè)計(jì)的目的不同,F(xiàn)airchild公司推出的混合集成電路DC/DC變換器主要采用兩種設(shè)計(jì)方案。而每一種設(shè)計(jì)方案,電路的設(shè)計(jì)上又有細(xì)微的差,可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要。
1 混合集成電路DC/De變換器設(shè)計(jì)方案1
在混合集成電路DC/DC變換器中,內(nèi)部電路集成了控制器、驅(qū)動(dòng)器和MOSFE了等三種離散器件。對(duì)于每一類(lèi)產(chǎn)品,其內(nèi)部電路設(shè)計(jì)采用的離散器件可以包括三種離散器件中的全部或部分,具體的設(shè)計(jì)可根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)?;旌霞呻娐稤C/DC變換器設(shè)計(jì)方案l的電路原理如圖1所示。
從混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計(jì)原理圖可以看出,該電路中主要包括控制器、驅(qū)動(dòng)器和MOSFE了等有源器件模塊。在實(shí)際使用時(shí),電源輸出端需要外接電感、電容等器件對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,同時(shí),輸出的電壓信號(hào)需要接到電路的反饋引腳上,以保證電路的正常工作。
采用本方案設(shè)計(jì)的混合集成電路DC/DC變換器含有控制器、驅(qū)動(dòng)器和MOSFE了等有源器件,其整機(jī)效率可以高達(dá)95%,電源變換系統(tǒng)性能高,相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模塊具有更高的性?xún)r(jià)比。
采用本方案設(shè)計(jì)的混合集成電路DC/DC變換器產(chǎn)品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效應(yīng)低,輸出電壓紋波低,溫度范圍寬。
2 混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計(jì)方案2
混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計(jì)方案2是在一片混合集成電路DC/DC的設(shè)計(jì)中采用了兩片專(zhuān)用或優(yōu)化了MOSFET的同步BU CK電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其電路原理如圖2所示。
采用方案2設(shè)計(jì)的混合集成電路DC/DC變換器中,兩個(gè)MOSFET器件具有互補(bǔ)的作用,以降低開(kāi)關(guān)損耗,而這兩個(gè)器件的設(shè)計(jì)位置可根據(jù)設(shè)計(jì)者的實(shí)際需要進(jìn)行布局。該芯片還內(nèi)置直通保護(hù)電路,可以有效防止電路上下橋臂的直通,大大地提高了電路的可靠性。在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)部分,不僅比常規(guī)的電源變換設(shè)計(jì)增加了驅(qū)動(dòng)能力,減少M(fèi)OSFET的開(kāi)通關(guān)斷損耗,還把Boost-trap二極管也集成在芯片內(nèi)部,以簡(jiǎn)化外部用戶(hù)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)。
DC/DC變換器的電壓輸出端需要外接電感和電容,對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,以滿(mǎn)足用戶(hù)系統(tǒng)電路的需要。變換器輸出的電壓信號(hào)需要接到芯片的反饋引腳上,以保證電路的正常工作。
采用此方案設(shè)計(jì)的混合集成電路DC/DC變換器產(chǎn)品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驅(qū)動(dòng)集成電路加兩個(gè)功率MOSFE了的設(shè)計(jì)方法,寄生效應(yīng)極低,輸出電壓紋波低,工作溫度范圍寬,且節(jié)省了大量的板空間。
接口設(shè)計(jì)
采用Fairchild公司DC/DC變換器方案設(shè)計(jì)的電源變換器具有較大的電壓輸入范圍,可根據(jù)需要在3.3~24V之間調(diào)整,該公司DC/DC變換器的輸出電流可達(dá)到30A,輸出電壓范圍根據(jù)需要可設(shè)計(jì)為高到輸入電壓的90%或低到O.8V。
Fairchild公司的DC/DC變換器除了基本的電壓輸入、輸出端口外,一般還有HDRV(上橋臂MOSFET驅(qū)動(dòng)引腳)、LDRV(下橋臂MOSFET驅(qū)動(dòng)引腳)、GLDO(門(mén)驅(qū)動(dòng)信號(hào)引腳)、DISB(禁止信號(hào)引腳)、PWM(脈寬調(diào)制信號(hào)引腳)、BOOT(反饋信號(hào)引腳)等信號(hào)端口,具體到各型器件則會(huì)有微小的差異。
功耗情況
消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品由于使用環(huán)境以及自身?xiàng)l件的限制,用戶(hù)對(duì)所選用器件的功耗要求非??量?,尤其是電源變換器等便攜式設(shè)備。
以Fairchild公司的產(chǎn)品為例,其混合集成電路DC/DC變換器采用集成化方案設(shè)計(jì),并力求減小MOSFET的開(kāi)通關(guān)斷損耗,整機(jī)效率可高達(dá)95%。由于該變換器具有較高的轉(zhuǎn)換效率,因此內(nèi)部電路熱損耗低,在實(shí)際使用中只需要使用較小的散熱器或不用散熱器,從而可以降低系統(tǒng)電路的總體設(shè)計(jì)成本。
封裝形式與尺寸
由于數(shù)碼相機(jī)、攝像設(shè)備、媒體播放器、桌面電腦等電子設(shè)備的外型力求小巧,因此這類(lèi)產(chǎn)品對(duì)內(nèi)部電路設(shè)計(jì)中器件的選用也同樣要求小巧而高效。
很多電源公司都采用了更小更薄的封裝形式,以節(jié)省系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)空間。如Fairchild公司的FAN5069采用了SSOP-16封裝形式,尺寸僅為1.1mm×5mm×6.4mm,F(xiàn)DMF8700采用SMD封裝形式,尺寸僅為O.8mm×8mm×8mm。
混合集成電路DC/DC變換器的在系統(tǒng)應(yīng)用
混合集成電路DC/DC變換器在系統(tǒng)電路中應(yīng)用時(shí),需要提供必要的外接器件和控制信號(hào)。
在變換器的輸入端,需要輸入合適的控制信號(hào)及直流電壓,以保證電路內(nèi)部的各分離器件按設(shè)計(jì)的意圖工作。同時(shí),為了濾除輸入電壓信號(hào)上的噪聲,建議在輸入電壓和地之間接入旁路電容,其容值應(yīng)大于1μF。
在變換器的電壓輸出端需要接入合適參數(shù)的電感、電容,以濾除輸出電壓上的噪聲?;旌霞呻娐返妮敵鲭妷盒枰ㄟ^(guò)自舉電容接到電路的反饋引腳,以保證電路能夠正常工作。
混合集成電路FDMF8700為Fairchild公司推出的采用混合集成電路設(shè)計(jì)方案2的一種產(chǎn)品,其特點(diǎn)有:輸入電壓典型值12V,開(kāi)關(guān)頻率最大可達(dá)500kHz,輸出電流最大可達(dá)30A,器件內(nèi)在的適應(yīng)性門(mén)驅(qū)動(dòng),內(nèi)部集成的自舉二極管,器件最高效率大干90%,低壓鎖定,輸出電壓可禁止,采用微型SMD封裝形式,產(chǎn)品制造使用無(wú)鉛材料。FDMF8700電源變換器的典型應(yīng)用電路如圖3所示。
圖3的電路中,DISB端為輸出禁止信號(hào),可以方便地開(kāi)關(guān)整個(gè)電源。PWM端為脈寬調(diào)制信號(hào),用來(lái)驅(qū)動(dòng)上橋臂和下橋臂的MOSFET,VIN和VCIN端為輸入電壓信號(hào),VOUT端為輸出電壓信號(hào),輸出電壓通過(guò)自舉電容CBOOT反饋到變換器的BOOT端。詳細(xì)電路設(shè)計(jì)請(qǐng)參照該芯片的技術(shù)說(shuō)明書(shū)。
上圖應(yīng)用電路中輸入信號(hào)和各外接器件參數(shù)的選取可根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要來(lái)具體確定。
結(jié)語(yǔ)
三維電路的出現(xiàn),不僅能夠在很大程度上解決由于電路規(guī)模的急劇增長(zhǎng)帶來(lái)的互連性能優(yōu)化問(wèn)題,而且提供給設(shè)計(jì)者一種新的芯片設(shè)計(jì)模式。因此,具有三維結(jié)構(gòu)的芯片設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與制造在近年來(lái)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注,成為當(dāng)前集成電路研究一個(gè)新的熱點(diǎn)。
與傳統(tǒng)的二維電路相比,三維電路具有特殊結(jié)構(gòu),其布局設(shè)計(jì)需要新的算法實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)有的三維布局算法包括堆疊布局、力驅(qū)動(dòng)布局、基于劃分的布局、二次規(guī)劃布局和解析式布局。
文獻(xiàn)[2]提出一種堆疊布局方法。它首先建立一個(gè)三維空間;然后把二維布局的結(jié)果通過(guò)堆疊方法形成三維的層結(jié)構(gòu)。這種方法對(duì)單元重新分配層,提高了布局質(zhì)量,但是運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng),比較復(fù)雜。
力驅(qū)動(dòng)的三維布局方法[3]把立體空間離散成元素,或化成網(wǎng)格,然后計(jì)算力的方向得到單元位置。最后把單元在垂直方向上排序,就近分配到層上。因?yàn)樽鴺?biāo)在垂直方向上是連續(xù)的,層分配過(guò)程需要取整,這樣會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。
基于劃分的方法[4]以總的線(xiàn)長(zhǎng)結(jié)合溫度、穿透硅通孔(ThroughSiliconVia,TSV)數(shù)量和熱效應(yīng)為最小割的目標(biāo)將單元迭代劃分到立體空間的特定區(qū)域中,然后整體或局部移動(dòng)互換單元進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。即使在沒(méi)有I/O的情況下,它也可以快速有效地達(dá)到目標(biāo)。但是同二維情況下問(wèn)題一樣,此方法容易陷入局部最小解,得到的布局結(jié)果的質(zhì)量沒(méi)法與解析的方法相比。
基于二次規(guī)劃的方法[5]進(jìn)行三維布局是用拉格朗日松弛法求解目標(biāo)函數(shù):二次線(xiàn)長(zhǎng)和離散余弦變換的密度矩陣。但它使用二次線(xiàn)長(zhǎng)模擬半周長(zhǎng)會(huì)引起一些誤差,同時(shí)它不能整體進(jìn)行優(yōu)化。
解析式布局方法[6]基于線(xiàn)長(zhǎng)模型,同時(shí)考慮TSV的位置、大小和數(shù)量。但是它沒(méi)有對(duì)層分配進(jìn)行說(shuō)明。文獻(xiàn)[7]松弛離散的層分配使單元在垂直方向上的移動(dòng)是連續(xù)的。它的基本思想是用一個(gè)夾層密度函數(shù),消除位于兩層之間的單元。
層分配將空間內(nèi)的單元放置到合適的層上,這將直接影響TSV的數(shù)量。TSV一般都占有較大的面積,在三維集成電路布局中應(yīng)該考慮TSV。這樣就使層分配過(guò)程在整個(gè)三維布局算法中變得非常重要?,F(xiàn)在大多的三維布局算法都沒(méi)有合適的層分配算法或是沒(méi)有具體說(shuō)明。所以,本文提出并且詳細(xì)闡述一種新的層分配算法,然后將新的層分配算法加入到三維集成電路解析式布局算法流程中。本文主要貢獻(xiàn)如下:
1)提出一種新的使用最小代價(jià)流的層分配算法。在實(shí)現(xiàn)三維空間極大擴(kuò)散后在垂直方向上進(jìn)行合法化。算法將TSV的數(shù)量作為代價(jià)函數(shù),每一層面積閾值作為限制條件,然后用最小的代價(jià)值將單元分配到合適的層上。它可以保護(hù)三維空間優(yōu)化的線(xiàn)長(zhǎng)并且減少解空間的損失。
2)提出一種三維集成電路解析式布局算法,最終得到合法化的三維空間分布狀況。算法分為三部分:三維空間擴(kuò)散、層分配和二維整體優(yōu)化。工作的目標(biāo)是先開(kāi)發(fā)一個(gè)高質(zhì)量的簡(jiǎn)單的三維集成電路布局算法,這樣就可以將其作為一個(gè)基礎(chǔ)引擎來(lái)考慮三維集成電路中其他的限制和目標(biāo)。
對(duì)于高職學(xué)生而言,要學(xué)習(xí)的不僅僅是專(zhuān)業(yè)知識(shí),動(dòng)手能力是在學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上更高的一個(gè)層次,也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中,電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到電子設(shè)計(jì)等問(wèn)題,因此,在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的時(shí)候需要用到的很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)他們是必須掌握的。而電子線(xiàn)路CAD技術(shù)在電路板的制作方面的應(yīng)用就必不可少了。下面我們將對(duì)電子線(xiàn)路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究與探索,說(shuō)明電子線(xiàn)路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系以及在電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用。
1、電子線(xiàn)路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系
隨著電子技術(shù)的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應(yīng)用,電路在設(shè)計(jì)方面也越來(lái)越復(fù)雜與集成化,因此,對(duì)電路的要求也越來(lái)越精密。而為了達(dá)到電路在復(fù)雜與集成化方面的要求,在制作電路的時(shí)候單靠手工的操作已經(jīng)不能完成設(shè)計(jì)的目的了。所以,就產(chǎn)生了現(xiàn)在我們所用到的電子線(xiàn)路CAD技術(shù)。我們?cè)陔娮釉O(shè)計(jì)過(guò)程中利用它就能達(dá)到電路所要求的精密度。
2、電子線(xiàn)路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
電子線(xiàn)路CAD技術(shù)是使用當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件,然后結(jié)合學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì),以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量等。電子線(xiàn)路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是一下幾個(gè)方面:
2.1 繪制電路圖
在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要實(shí)現(xiàn)電路的功能最重要的就是編程,但是只有編程并不能完善整個(gè)設(shè)計(jì),還需要有一個(gè)完善的電路來(lái)承載這個(gè)程序,讓它實(shí)現(xiàn)它本該實(shí)現(xiàn)的功能。在電子設(shè)計(jì)中,我們一般運(yùn)用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時(shí)候就會(huì)用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫(kù),能夠?yàn)槲覀冸娮釉O(shè)計(jì)的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)確保了電路原理圖的精密度,并且繪制過(guò)程也更為方便。比如:我們?cè)诋?huà)好一個(gè)元器件后,覺(jué)得它應(yīng)該放在其他的位置,則只要將它拖動(dòng)到我們想要放置的位置即可。
2.2 計(jì)算機(jī)仿真
電子線(xiàn)路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)的應(yīng)用過(guò)程中還具備運(yùn)用其仿真的功能,檢查電路的功能是否達(dá)到了我們所預(yù)期的功能,并且能夠?qū)σ恍?shù)據(jù)進(jìn)行仿真,可進(jìn)一步對(duì)電路進(jìn)行分析。對(duì)于PROTEL軟件而言,在它的MULTISIM中有很多種仿真功能,這些仿真功能可以進(jìn)行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點(diǎn)分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進(jìn)行仿真的時(shí)候,我們首先要進(jìn)行一個(gè)功能仿真,大致了解一下該電路的功能是否達(dá)到了預(yù)期的功能,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真,對(duì)該電路進(jìn)行具體的分析,并改正錯(cuò)誤的地方。在進(jìn)行仿真過(guò)后,分析結(jié)果一般都是以數(shù)值或波形的方式顯示出來(lái)。
2.3 PCB板的設(shè)計(jì)
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進(jìn)行布線(xiàn)后的一種電路板。在進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)之前,首先要將電路原理圖導(dǎo)入,而導(dǎo)入的電路原理圖必須是通過(guò)仿真的,而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后,設(shè)計(jì)者就可以利用PCB板自動(dòng)布線(xiàn)以及手動(dòng)布線(xiàn)的功能對(duì)其進(jìn)行布線(xiàn)。采用該軟件對(duì)電路圖進(jìn)行布線(xiàn),設(shè)計(jì)者可以先采用自動(dòng)布線(xiàn)功能對(duì)電路進(jìn)行大致的布線(xiàn),然后用手動(dòng)布線(xiàn)功能對(duì)其進(jìn)行美化。這樣的過(guò)程能夠讓電路的布線(xiàn)更加美觀(guān)。
2.4 三維視圖
在將PCB板設(shè)計(jì)好之后,在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單,只要點(diǎn)擊三維視圖的菜單就可以觀(guān)看設(shè)計(jì)電路板的三維視圖。
3、讓學(xué)生更好地掌握電子線(xiàn)路CAD技術(shù)
如上所述,掌握了電子線(xiàn)路CAD技術(shù)對(duì)于學(xué)生而言,可以更好地進(jìn)行電子線(xiàn)路方面的設(shè)計(jì)工作。但在學(xué)習(xí)這一項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中,我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍(lán)本,介紹軟件的功能、菜單等,輔以一些應(yīng)用的例子。學(xué)生學(xué)習(xí)后多呈現(xiàn)一種臨時(shí)性的記憶,即在課程中會(huì)用,考核結(jié)束后在不長(zhǎng)的時(shí)間后就不再掌握的現(xiàn)象。
解決這一問(wèn)題的方法以,通過(guò)實(shí)踐我們認(rèn)為采用類(lèi)似德國(guó)職業(yè)教育所推行的以行動(dòng)為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法為好。其基本的思路是:
(1)先整體后具體:在學(xué)習(xí)CAD技術(shù)時(shí),先期進(jìn)行總體介紹,讓學(xué)生有全局的認(rèn)識(shí),打消畏難的情緒;而后開(kāi)始進(jìn)入各項(xiàng)目的的學(xué)習(xí)實(shí)踐。
(2)先低頻后高頻:總體而言學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)后應(yīng)從簡(jiǎn)而繁,低頻的一些電子產(chǎn)品其電路較之高頻的簡(jiǎn)單,學(xué)習(xí)應(yīng)從其中入手。
(3)先規(guī)范后異型:突出異型電路板的設(shè)計(jì)制做,其目的是讓學(xué)生今后在實(shí)際工作中具有變通的能力,在CAD技術(shù)中也手工調(diào)整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層,先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點(diǎn)是,對(duì)于各個(gè)CAD制作的電路,不應(yīng)僅停留于電腦的設(shè)計(jì),在教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)讓學(xué)生的設(shè)計(jì)成為成品。這樣可使學(xué)習(xí)更為直觀(guān),并更有成就感,隨之的效果是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)到的技術(shù)彌久常新。當(dāng)然,這種做法也會(huì)使教學(xué)的成本大幅上揚(yáng),但從人才培養(yǎng)的角度看,這樣的投入是值得的。
4、結(jié)語(yǔ)
在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用電子線(xiàn)路CAD技術(shù),不僅解決了電子設(shè)計(jì)中電路原理圖繪制以及功能分析和布線(xiàn)方面的苦難。同時(shí),讓學(xué)生通過(guò)在自主地進(jìn)行一些電子設(shè)計(jì),并在的過(guò)程中運(yùn)用該技術(shù),適于鍛煉他們使用電子線(xiàn)路CAD技術(shù)的實(shí)際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
1 課程定位
高頻電子線(xiàn)路分析與應(yīng)用課程是高職電子信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)群一門(mén)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是以無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)為研究對(duì)象,研究的是高頻信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)射、接收和處理的有關(guān)方法和電路,主要解決無(wú)線(xiàn)電廣播、電視和通信中發(fā)射與接收電路的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。課程的主要任務(wù)是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握各類(lèi)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)及無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的基本原理、測(cè)試分析、維修維護(hù)能力,培養(yǎng)學(xué)生無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的工程分析與應(yīng)用能力,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及從事電子信息技術(shù)方面的實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。
2 課程學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)思路
總體設(shè)計(jì)思路是本課程定位為工學(xué)結(jié)合的核心課程,突出無(wú)線(xiàn)通信職業(yè)崗位的能力的培養(yǎng)和職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成。改變傳統(tǒng)知識(shí)傳授模式,解決傳統(tǒng)職業(yè)教育中學(xué)習(xí)與工作、理論與實(shí)踐二元分離問(wèn)題,給學(xué)生提供一個(gè)盡量真實(shí)的工作環(huán)境(同時(shí)也是學(xué)習(xí)環(huán)境)和具體的工作任務(wù),將典型工作崗位的能力要求融入課程之中,把必須掌握的知識(shí)應(yīng)用在具體工作之中,讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)會(huì)完成相應(yīng)工作任務(wù),完成無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)和設(shè)備中涉及的高頻電子線(xiàn)路的知識(shí)學(xué)習(xí)。課程內(nèi)容包括理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí),尤其是工作過(guò)程知識(shí)。如對(duì)無(wú)線(xiàn)電廣播、電視和通信中發(fā)射與接收設(shè)備電子產(chǎn)品歷史發(fā)展的分析,工作原理、生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能,突出對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練。
3 課程學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)
確定學(xué)習(xí)內(nèi)容的過(guò)程,是將職業(yè)分析的客觀(guān)結(jié)果按照學(xué)校教育要求進(jìn)行主觀(guān)化教育處理的過(guò)程,學(xué)習(xí)內(nèi)容是“典型工作任務(wù)”和課程的“學(xué)習(xí)目標(biāo)”從兩個(gè)方向逐漸靠近并取得協(xié)調(diào)的結(jié)果。其方法是:將從典型工作任務(wù)描述中“結(jié)晶”出的學(xué)習(xí)內(nèi)容與初步確定的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行比較,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有學(xué)習(xí)內(nèi)容不能滿(mǎn)足學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求時(shí),可以對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容加以細(xì)化和補(bǔ)充;反之亦然,當(dāng)學(xué)習(xí)目標(biāo)無(wú)法覆蓋從典型工作任務(wù)中得出的全部學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí),要對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行修訂完善。學(xué)習(xí)內(nèi)容以具體實(shí)物產(chǎn)品為載體,突出無(wú)線(xiàn)收發(fā)技術(shù)應(yīng)用實(shí)施教學(xué)。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,以崗位技能培訓(xùn)為目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生吃苦耐勞勇于進(jìn)取的職業(yè)素養(yǎng)。
基于工作過(guò)程的高頻電子線(xiàn)路分析與應(yīng)用課程以80m波段小功率發(fā)射機(jī)、無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)、收音機(jī)等無(wú)線(xiàn)電發(fā)射和接收設(shè)備電子產(chǎn)品作為學(xué)習(xí)任務(wù),打破傳統(tǒng)知識(shí)傳授,按照具體電子產(chǎn)品所需要應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí),重新編排有關(guān)章節(jié)內(nèi)容,將相關(guān)知識(shí)緊密的結(jié)合在一起,知識(shí)點(diǎn)更加明確、更加科學(xué)。課程學(xué)習(xí)內(nèi)容共設(shè)計(jì)五個(gè)項(xiàng)目:(1)無(wú)線(xiàn)通信認(rèn)知與基本操作;(2)無(wú)線(xiàn)AM發(fā)射電路的制作與調(diào)試;(3)無(wú)線(xiàn)FM發(fā)射電路的制作與調(diào)試;(4)無(wú)線(xiàn)AM/FM接收電路的制作與調(diào)試;(5)調(diào)頻/調(diào)幅收音機(jī)的組裝與調(diào)試。
4 課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體實(shí)施
教學(xué)方法可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容采用講授法、案例教學(xué)法、示范法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、討論法、角色扮演法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和模擬仿真教學(xué)等方法和形式,結(jié)合理論知識(shí),設(shè)計(jì)具體的實(shí)用電路,從提出方案到確定方案再到實(shí)施方案到結(jié)果的檢測(cè),教師在引導(dǎo)過(guò)程中參與方案的選擇和實(shí)施過(guò)程,并對(duì)實(shí)施的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在教學(xué)過(guò)程中把不同章節(jié)的內(nèi)容在一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目中體現(xiàn)出來(lái)。例如,在無(wú)線(xiàn)通信認(rèn)知與基本操作項(xiàng)目中,給學(xué)生展示無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)、收音機(jī)、電視機(jī)、發(fā)射機(jī)等發(fā)射和接收設(shè)備,讓學(xué)生了解這些電子產(chǎn)品的用途、功能,當(dāng)天線(xiàn)方位不同時(shí),這些電子產(chǎn)品使用效果截然不同,通過(guò)演示驅(qū)使學(xué)生有進(jìn)一步搞懂這些電子產(chǎn)品的工作原理的誘惑力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;在無(wú)線(xiàn)AM發(fā)射電路的制作與調(diào)試項(xiàng)目中,將石英晶體振蕩器、幅度調(diào)制器、激勵(lì)器、丙類(lèi)功率放大器和調(diào)幅發(fā)射電路制作與調(diào)試內(nèi)容整合在一起;在無(wú)線(xiàn)FM發(fā)射電路的制作與調(diào)試項(xiàng)目中,主要介紹變?nèi)荻O管直接調(diào)頻原理、間接調(diào)頻與鎖相調(diào)頻原理和調(diào)頻發(fā)射電路制作與調(diào)試內(nèi)容;在無(wú)線(xiàn)AM/FM接收電路的制作與調(diào)試中,主要介紹諧振與選頻回路、高頻小信號(hào)放大器、調(diào)幅、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)及混頻電路、反饋控制電路、無(wú)線(xiàn)AM接收電路的制作與調(diào)試、無(wú)線(xiàn)FM接收電路的制作與調(diào)試內(nèi)容;在調(diào)頻/調(diào)幅收音機(jī)的組裝與調(diào)試項(xiàng)目中,包括FM/AM收音機(jī)的電路分析、FM/AM收音機(jī)組裝、FM/AM收音機(jī)檢測(cè)與調(diào)試。收音機(jī)的組裝與調(diào)試教學(xué)流程。
在教學(xué)過(guò)程中首先組建學(xué)生學(xué)習(xí)小組,確定負(fù)責(zé)人、明確責(zé)任,落實(shí)任務(wù);其次學(xué)生學(xué)習(xí)小組成員按照工作任務(wù)安排,完成項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施整個(gè)過(guò)程,按時(shí)保質(zhì)保量完成項(xiàng)目任務(wù);再次檢查評(píng)價(jià)包括自我評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)、成果展示。在教學(xué)過(guò)程中對(duì)于學(xué)生不容易理解的內(nèi)容,教師要及時(shí)進(jìn)行引導(dǎo),對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容要反復(fù)強(qiáng)調(diào)。在教學(xué)過(guò)程中可以適當(dāng)開(kāi)展有針對(duì)性的課程設(shè)計(jì),可以采用軟硬件結(jié)合的方式,提出具有某種功能的高頻無(wú)線(xiàn)電發(fā)射/接收電路的設(shè)計(jì)要求。
5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)
教學(xué)效果評(píng)價(jià)采取過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合,打破單一的理論考核方法,將考核多樣化,通過(guò)教學(xué)做一體化,以學(xué)生為主體,重點(diǎn)評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)踐能力與職業(yè)能力的養(yǎng)成,提高作品的考核比重。
緒 論
有幸參與浙江省龍慶高速機(jī)電工程檢測(cè)工作,我們公司在江西、云南、山西等省份做了好幾個(gè)機(jī)電過(guò)程檢測(cè)后,得到各業(yè)主的認(rèn)可,認(rèn)為我們的工作在把好質(zhì)量關(guān)中能取得鮮明的效果,同時(shí)我們也積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn),考慮到之前在浙江省內(nèi)高速公路機(jī)電工程沒(méi)有過(guò)程檢測(cè)這一塊,故在浙江推行此舉。作為浙江省第一條推行機(jī)電工程過(guò)程檢測(cè)的項(xiàng)目,在此探討一下過(guò)程檢測(cè)工作的應(yīng)用與實(shí)踐。高速公路機(jī)電工程過(guò)程檢測(cè)是機(jī)電工程質(zhì)量保證體系中一個(gè)重要的因素,在高速公路機(jī)電工程建設(shè)過(guò)程中,任何一個(gè)工序,都需要大量的檢測(cè)。如果離開(kāi)檢測(cè),就很難把握高速公路機(jī)電工程質(zhì)量,因此搞好過(guò)程檢測(cè)工作,對(duì)確保高速公路機(jī)電工程質(zhì)量具有非常重要的意義。高速公路機(jī)電工程的過(guò)程檢測(cè)工作同主體工程的檢測(cè)一樣,對(duì)提高工程質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。
一、過(guò)程檢測(cè)的重要性
高速公路機(jī)電工程過(guò)程檢測(cè)首先要對(duì)高速公路機(jī)電工程采用的原材料、預(yù)制構(gòu)件、定制產(chǎn)品等進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),在施工過(guò)程中要進(jìn)行過(guò)程試驗(yàn)檢測(cè),完工后進(jìn)行最終交工驗(yàn)收檢測(cè)。
高速公路機(jī)電工程施工階段是一個(gè)工程中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的階段,在高速公路機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中存在巨大質(zhì)量隱患,最終導(dǎo)致了高速公路在后期機(jī)電設(shè)備使用中出現(xiàn)各種問(wèn)題。在當(dāng)前時(shí)期下,我國(guó)高速公路機(jī)電工程的質(zhì)量不是那么理想。如:在實(shí)際過(guò)程中,往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量較差、以次充好、有些監(jiān)理單位缺少必要的檢測(cè)儀器,不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料、產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn);還有的項(xiàng)目沒(méi)有對(duì)幾大系統(tǒng)進(jìn)行自檢等等一系列的問(wèn)題,這些都直接的或間接的對(duì)工程質(zhì)量埋下了隱患,給工程質(zhì)量、后續(xù)的維護(hù)管理及使用壽命留下隱患。如果這些問(wèn)題沒(méi)有得到很好的解決,就有可能影響設(shè)備使用壽命,甚至導(dǎo)致出現(xiàn)工程質(zhì)量事故,在交工檢測(cè)時(shí)自然不會(huì)通過(guò)的。
在此,我們提供了必要的檢測(cè)儀器和檢測(cè)方法,這就解決了施工單位和監(jiān)理單位缺少檢測(cè)儀器的問(wèn)題,同時(shí)我們也會(huì)根據(jù)以往的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),提出一些在施工過(guò)程中和交工過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題,并針對(duì)本項(xiàng)目情況提出合理化建議。也為監(jiān)理單位和建設(shè)單位提供技術(shù)支持,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的不合格產(chǎn)品,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求及機(jī)電產(chǎn)品在全國(guó)的使用情況和本項(xiàng)目的實(shí)際情況,客觀(guān)的向項(xiàng)目業(yè)主說(shuō)明不合格項(xiàng)目的嚴(yán)重性及其帶來(lái)的后果,同時(shí)檢測(cè)人員還要根據(jù)本項(xiàng)目情況提出解決辦法。第三方檢測(cè)單位的介入,完全將交工檢測(cè)的后期質(zhì)量控制移到前期控制,避免了交工過(guò)程中出現(xiàn)了大量不合格,又無(wú)法更換的局面。
二、過(guò)程檢測(cè)的流程及重點(diǎn)
過(guò)程檢測(cè)是控制工程質(zhì)量的技術(shù)保證。工作的流程及重點(diǎn)是:我們?cè)谶M(jìn)場(chǎng)后就向業(yè)主、監(jiān)理、施工單位提出,只有明確了工程的內(nèi)容及重點(diǎn),大家才能更好的互相配合,保證過(guò)程檢測(cè)的順利進(jìn)行。技術(shù)保證在過(guò)程檢測(cè)中主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)階段:
1.核實(shí)工程量
在駐地建設(shè)結(jié)束后(包括配置好車(chē)輛、檢測(cè)設(shè)備),盡快熟悉施工圖紙、設(shè)計(jì)文件要求及現(xiàn)場(chǎng)情況,結(jié)合檢測(cè)投標(biāo)文件從工程量清單里摘出需要檢測(cè)的材料、產(chǎn)品,再由業(yè)主、監(jiān)理、施工確認(rèn)清單清單,明確需要檢測(cè)的內(nèi)容,最后制定檢測(cè)方案,提交業(yè)主。
由于主要檢測(cè)內(nèi)容摘自于檢測(cè)投標(biāo)文件和本項(xiàng)目工程量清單,應(yīng)讓業(yè)主、監(jiān)理、施工單位明確每一項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容,檢測(cè)單位對(duì)每一項(xiàng)材料、產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān),這樣也能讓業(yè)主監(jiān)督,以免出現(xiàn)漏檢的情況。
2.設(shè)備(材料)質(zhì)量檢測(cè)
機(jī)電工程基本上由設(shè)備安裝及系統(tǒng)集成組成,設(shè)備、材料占了工程很大一部分,其質(zhì)量是工程實(shí)體質(zhì)量的基礎(chǔ),它們的好壞決定了工程的質(zhì)量,所以要求設(shè)備質(zhì)量要過(guò)關(guān),選型時(shí)要選擇經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐考驗(yàn)的,加強(qiáng)材料設(shè)備的型式檢驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢查。目前普遍存在的問(wèn)題是以次充好的問(wèn)題,這樣就使整個(gè)工程質(zhì)量存在巨大隱患,這樣的事故屢見(jiàn)不鮮。因此我們必須加強(qiáng)原材料、半成品及工程設(shè)備的質(zhì)量控制,加強(qiáng)檢驗(yàn)其與設(shè)計(jì)文件要求的相符性,試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的相符性,控制材料、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收程序的正確性急質(zhì)量文件資料的完整性。對(duì)設(shè)計(jì)工程質(zhì)量控制重點(diǎn)的材料設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控檢驗(yàn)。如配電箱防腐層是關(guān)鍵,施工中就應(yīng)對(duì)防腐層的質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)控制,并按要求進(jìn)行鍍鋅層和噴塑層的檢測(cè)等。
(1)當(dāng)各種需要檢測(cè)的材料進(jìn)場(chǎng)后,在施工單位自檢和監(jiān)理單位抽檢合格的基礎(chǔ)上,由監(jiān)理單位通知檢測(cè)單位到指定地點(diǎn)抽樣。我們將在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)材料隨機(jī)抽樣檢測(cè),最終檢測(cè)結(jié)果以書(shū)面形式提交,僅提供數(shù)據(jù),不下結(jié)論。
(2)當(dāng)需要檢測(cè)的產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)后,檢測(cè)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)或現(xiàn)場(chǎng)包封(需郵寄至北京檢測(cè)的產(chǎn)品)。由于報(bào)檢不及時(shí)造成產(chǎn)品無(wú)法及時(shí)檢測(cè)的,后果由相關(guān)單位承擔(dān)。最終檢測(cè)結(jié)果以報(bào)告形式提交業(yè)主??紤]檢測(cè)周期較長(zhǎng),我們一般會(huì)要求施工單位聯(lián)系廠(chǎng)家提前發(fā)貨,以免耽誤施工安裝時(shí)間。
3.施工性能檢測(cè)
在把好材料、產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)的同時(shí),對(duì)龍泉高速公路機(jī)電施工過(guò)程進(jìn)行全程跟蹤,隨時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,特別是隱蔽工程可能出現(xiàn)的問(wèn)題。過(guò)程檢測(cè)中后期的一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)整條路進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè),通過(guò)對(duì)施工性能分階段檢測(cè),逐步排除在交工驗(yàn)收檢測(cè)中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。在確保施工安裝質(zhì)量合格,以保證未來(lái)通車(chē)運(yùn)營(yíng)管理的效果,為項(xiàng)目交工驗(yàn)收打下良好基礎(chǔ)在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的同時(shí),本階段檢測(cè)依據(jù)JTGF80/2-2004中分項(xiàng)工程實(shí)測(cè)參數(shù)指標(biāo)要求,派人進(jìn)場(chǎng)實(shí)施檢測(cè)。在檢測(cè)結(jié)束后,以書(shū)面形式提交檢測(cè)意見(jiàn)。
4.復(fù)測(cè)
將檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提交業(yè)主及監(jiān)理單位后,業(yè)主依據(jù)檢測(cè)初步意見(jiàn)下發(fā)整改通知,施工單位整改后我們將進(jìn)行復(fù)核測(cè)試,合格后工程進(jìn)入試運(yùn)行階段。
三、過(guò)程檢測(cè)中的應(yīng)用、實(shí)踐
在過(guò)程檢測(cè)中,我們不僅對(duì)材料產(chǎn)品進(jìn)行把關(guān),而且對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的施工工藝問(wèn)題也進(jìn)行糾正等。經(jīng)過(guò)對(duì)高速公路機(jī)電工程的分析,可以總結(jié)出存在著以下幾點(diǎn)影響工程質(zhì)量的因素:
1.產(chǎn)品、材料設(shè)備因素
(1)在工程前期,我們隨同業(yè)主、監(jiān)理、施工單位去杭州華承高低壓配電柜、金盾風(fēng)機(jī)、江蘇新遠(yuǎn)程電纜、廣州威創(chuàng)拼接屏、埃特斯ETC、東莞易事特UPS、深圳華為通信設(shè)備廠(chǎng)家進(jìn)場(chǎng)廠(chǎng)驗(yàn),在廠(chǎng)驗(yàn)會(huì)議上將檢測(cè)指標(biāo)告知各方,以保證進(jìn)場(chǎng)材料及設(shè)備滿(mǎn)足要求,并在有條件的廠(chǎng)家現(xiàn)場(chǎng)完成廠(chǎng)驗(yàn)測(cè)試工作。
(2)材料的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),由業(yè)主、監(jiān)理工程師見(jiàn)證。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)對(duì)每批次進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行檢測(cè),如:在本項(xiàng)目施工初期對(duì)第一批進(jìn)場(chǎng)的隧道照明電纜敷設(shè)用的槽式鋼橋架及支架進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其鍍鋅層厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求,我們及時(shí)匯報(bào)業(yè)主,業(yè)主下令整改,施工單位在后期就能及時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求去更換材料,避免在高速公路機(jī)電工程施工過(guò)程中,不合格材料和產(chǎn)品產(chǎn)出和流轉(zhuǎn)到下一過(guò)程和工序,同時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行糾正,避免造成質(zhì)量隱患及直接經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)施工過(guò)程的檢驗(yàn)和試驗(yàn),使高速公路機(jī)電工程質(zhì)量受到控制,離開(kāi)過(guò)程的檢驗(yàn)和試驗(yàn),高速公路機(jī)電工程質(zhì)量往往得不到控制,因此,它是控制高速公路機(jī)電工程質(zhì)量的重要技術(shù)保證。
(3)前面提到過(guò)由于產(chǎn)品檢測(cè)周期較長(zhǎng),在施工過(guò)程中我們會(huì)提醒施工單位將需檢測(cè)產(chǎn)品、材料提前進(jìn)場(chǎng),實(shí)際情況往往不令人滿(mǎn)意,由于房建、土建未提供界面,施工單位擔(dān)心產(chǎn)品提前進(jìn)場(chǎng)后被偷盜,我們?cè)诿恐芾龝?huì)上提出了建議施工租用一個(gè)安全可靠的倉(cāng)庫(kù),提前將產(chǎn)品、材料進(jìn)場(chǎng),方便抽檢,這樣就不會(huì)耽誤后期的安裝時(shí)間,此建議也被業(yè)主采納并使用。
2.施工過(guò)程中的因素
龍慶高速公路含1個(gè)長(zhǎng)隧道及9個(gè)短隧道,是本路段重要組成部分,高速公路的隧道工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,構(gòu)成復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集量大,控制站點(diǎn)多,設(shè)備分布分散,而且隧道環(huán)境惡劣,系統(tǒng)可靠性要求高。既需要從車(chē)輛檢測(cè)器以串行通訊方式獲取大量交通數(shù)據(jù),同時(shí)也需要以串行通訊方式向可變情報(bào)板發(fā)送大量信息,另外還要完成對(duì)風(fēng)速、VICO、照度的模擬量的采集以及照明回路、車(chē)道燈等開(kāi)關(guān)量信號(hào)的檢測(cè)與連鎖控制。因此,我們加強(qiáng)對(duì)隧道的檢測(cè)工作,要求施工單位通過(guò)采用PLC可編程序控制器,實(shí)現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)采集以及控制功能,并提供優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能,整個(gè)系統(tǒng)性能優(yōu)良。
3.系統(tǒng)調(diào)試問(wèn)題因素
針對(duì)交工驗(yàn)收中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè),結(jié)合本項(xiàng)目具體情況及全國(guó)機(jī)電工程交工時(shí)易出現(xiàn)的施工問(wèn)題,在工地例會(huì)上對(duì)施工單位及監(jiān)理單位提出過(guò)一些建議。如:
(1)機(jī)箱涂層問(wèn)題。外場(chǎng)配電的環(huán)境相對(duì)室內(nèi)、隧道內(nèi)配電箱的環(huán)境較差,易銹蝕,在其他路段往往出現(xiàn)運(yùn)行不到半年就出現(xiàn)銹蝕情況,建議施工單位在進(jìn)貨前,跟供貨方進(jìn)行技術(shù)交底,保證進(jìn)場(chǎng)后的設(shè)備機(jī)箱達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
(2)緊固件、連接件銹蝕問(wèn)題。常出現(xiàn)緊固件和連接件銹蝕問(wèn)題,建議施工單位選擇鍍鋅層較厚的材料,參考GB/T18226-2000,在施工結(jié)束后做好防腐保護(hù)。
(3)施工工藝問(wèn)題。由于機(jī)電施工工期緊,在施工過(guò)程中對(duì)施工工藝要求有所放松,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些布線(xiàn)不整齊、無(wú)標(biāo)識(shí)、進(jìn)線(xiàn)孔未封堵、配電箱無(wú)配電簡(jiǎn)圖和無(wú)“高壓危險(xiǎn)”字樣、設(shè)備未固定、監(jiān)控室靜電地板等電位帶未實(shí)施、立柱豎直度不符合要求等現(xiàn)象,這些都是在后期交工檢測(cè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題,也對(duì)后期維護(hù)有很大幫助,望施工單位引起重視等等。
四、結(jié)論
高速公路機(jī)電工程質(zhì)量檢測(cè)工作非同小可,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高速公路機(jī)電工程的過(guò)程檢測(cè)的監(jiān)督檢查。同時(shí),也只有運(yùn)用到實(shí)踐中,在實(shí)踐中不斷改善、優(yōu)化才能更好地、有效地完成高速公路機(jī)電工程安裝與質(zhì)量的檢測(cè),才能保證高速公路安全、有序的運(yùn)行,滿(mǎn)足人民的生產(chǎn)、生活的需要,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快地發(fā)展。我相信,龍泉高速公路的在我們過(guò)程檢測(cè)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)的情況下,在交工驗(yàn)收時(shí)一定會(huì)有一份滿(mǎn)意的答卷。
參考文獻(xiàn):