[发明专利]助学助教型的收音机三维装配及电路故障仿真虚拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种助学助教型的收音机三维装配及电路故障仿真虚拟系统。

背景技术

“电工电子实习”为代表的整周实践环节课程在高校多专业均有设置，实习的主要目的是将理论与实践相结合，使学生加深对理论知识的理解和巩固，激发学生创新意识，培养学生踏实认真的工作作风和严谨的治学态度。通过此环节,学生不仅能够在理论上了解常用低压电器的识别与使用方法、各种电子元器件的识别与测量方法、常用电子仪器的使用方法和原理，以及电子产品的制作流程,更能亲自动手参与到电子产品的装配、焊接和与故障检测、调试过程，为以后的课程设计、毕业设计积累必备的知识，达到理论知识与实践动手能力的真正结合。

实习的主要内容是在充分熟悉和掌握低压电器、电子元器件以及相关操作方法的基础上装配一个低压电气设备（如收音机、万用表或其他电气装置），它主要由元器件识别、焊接方法和技巧训练、设备工作原理解析及装配与调试等几个环节组成。其中装配与调试是该实践最重要的环节，有助于提高学生动手能力、综合分析能力和解决实际问题的能力，有助于学生工程师素质的培养。

同时，随着高校的招生规模逐年扩大，实验室场地早已超过容限，设备台套数也远不能满足逐年递增的生源需求，烙铁每批次的损坏率极高，调试设备也很稀缺，很多都是过时陈旧的设备，并不能满足社会日新月异的变化，部分自我提高要求较高的学生完成实习任务过程中，想设计性能更好的电路也由于缺乏其它品种的元器件及先进的器件而不得不放弃，这些都暴露了硬件配置同步问题。

其次，在实习过程中，由于每位学生的元器件都是预先向厂家定制，许多杂散细小的元器件易损、丢失不便保管，整个过程持续有学生索要元器件，部分元器件本地又难以购买，影响实践进度和产品的装配，结合烙铁的管理问题这无形中加大了实验室管理难度。同时学生装配的收音机，由于不熟悉原理，靠元器件外形“依葫芦画瓢”，加上粗心、焊接基础差等原因，直接制造了许多故障，须在老师帮助下解决问题，这对实习教师的能力及工作强度也提出了很高的要求。

第三，实习进程当中教学设备运行保障机制不够完善，在调试设备少、陈旧的条件下，存在维护工作量大、学生调试等待时间长等诸多问题。

现在国内外解决此类问题的手段起先采用的是教学中借助多媒体技术动画演示，提高学生理解接受能力；其次是利用仿真技术进行电子线路设计；后来在解决硬件资源问题上，开发建立“虚拟实验”及“虚拟实验室”，创造无围墙的基于网络的虚拟实验室，例如“电子虚拟试验室”，用计算机图形软件“制造”逻辑电路芯片、开关、指示灯、实验电路板、调试设备、检测仪表等，让学生利用元件库熟悉设计电路，通过网络在电脑上首先模拟装配，学会调试。进入实体实验室只是为了检验锻炼自身的焊接技术，这样部分实习任务可在网络上实现，缓解了实验室资源、资金及用地压力。资源的日渐紧缺催生了网上虚拟实验室的研究与应用，它的建成是一种少投入多产出、资源共享的一种全新的办学理念，是高校未来发展的必然。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提供类似实体环境的实验实践操作功能的助学助教型的收音机三维装配及电路故障仿真虚拟系统。

本发明的技术解决方案是：

一种助学助教型的收音机三维装配及电路故障仿真虚拟系统，其特征是：由电路原理图设计模块、三维装配模块、故障仿真机分析模块、操作帮助视频模块组成；所述电路原理图设计模块包括原理图设计及展示模块、元件统计模块和印刷电路板展示模块；所述三维装配模块根据实际尺寸进行器件三维造型模块、根据实际电路板尺寸进行三维造型模块、器件在电路板三维动画安装模块及其他外围部件三维装配模块；所述故障仿真机分析模块包括电路仿真故障分析模块、分析结果文字提示模块、故障元件点三维显示模块。

所述的助学助教型的收音机三维装配及电路故障仿真虚拟系统，涉及不同的运行环境，不同运行环境之间可以切换。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）学习者自主学习收音机设计步骤及工作原理，认识元件的外形及功能，初步实现收音机电子线路设计仿真实验及故障线路的测试仿真，从而分解电工电子综合实习环节的部分任务，减少实体实验室占用时间，缓解实验室的压力。对培养实践创新能力具有重要意义。

（2）虚拟系统给学生提供一个逼真的实验环境，仿真技术与虚拟技术相结合有别于传统实验室实习平台，仪器设备有别于传统的厂商预先定义好的仪器设备，缓解试验用场地与资源紧张问题。