УДК 378.147

 

Муравьев Андрей Александрович,

ассистент,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

 

Грачева Ольга Андреевна,

студент,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

 

Маркова Наталья Сергеевна,

студент,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

 

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ В УСЛОВИЯХ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

 

         Аннотация: В статье рассматривается методика проведения лабораторных работ в условиях дистанционного обучения с использованием схемотехнического программного пакета Electronics Workbench Multisim.

         Ключевые слова: дистанционное обучение, лабораторные работы, схемотехника, электроника.

 

 

Muravev Andrei Aleksandrovich,

assistant,

OSU named after  I.S. Turgenev,

Russia, Orel

 

Gracheva Olga Andreevna,

student,

OSU named after  I.S. Turgenev,

Russia, Orel

 

Markova Natalia Sergeevna,

student,

OSU named after  I.S. Turgenev,

Russia, Orel

 

 

 

TECHNIQUE OF CARRYING OUT OF LABORATORY WORKS ON ELECTRONICS UNDER DISTANCE LEARNING

 

         Abstract: The article discusses the methodology for conducting laboratory work in a distance learning environment using the Electronics Workbench Multisim circuitry package.

         Key words: distance learning, laboratory work, schematic, electronics.

 

Пандемия COVID-19 в 2020 году стала временем переосмысления привычных подходов и методов обучения в системе высшего образования. Она задала целый ряд новых требований к образовательному процессу.  Актуальным стало проведение учебных занятий в вузе в дистанционном формате.

Дистанционное обучение – вид удалённой работы преподавателей и студентов, при котором, основной процесс обучения происходит посредством внедрения современных технологий телекоммуникации.

Качественное освоение курса неразделимо с практическими и лабораторными занятиями. С целью создать повышенный интерес к изучаемым дисциплинам у студентов, в учебном процессе используются пакеты специального программного обеспечения для лабораторных практикумов.

Проведение лабораторных работ по дисциплинам «Электроника и электротехника», «Схемотехника аналоговых электронных устройств», «Схемотехника электронных приборов и устройств» у студентов, обучающихся по направлениям подготовки 11.03.03 «Конструирование технология электронных средств» и 11.03.01 «Радиотехника» знакомит их с реальными элементами электрических цепей, современными измерительными приборами, дает навыки сборки простейших схем и проведения измерений [1].

Проведение лабораторной работы по электротехнической дисциплине в условиях дистанционного обучения предлагается производить в программе Multisim от производителя National Instruments. Данная программная среда предназначена для компьютерного и имитационного моделирования в электронике, а также отражения и обработки формируемых данных, основанных на результатах, полученных при проведении реальных экспериментов. При помощи обучения посредством работы с пакетами схемотехнического моделирования, такими как Multisim, студенты развивают навыки анализа и обработки получаемых измерений.

В программе Multisim совмещены возможности исследования электронных устройств, как в учебных, так и в прикладных целях на производстве, на этапах разработки и испытаний посредством технологии виртуальных приборов. Программная среда проста в использовании и интуитивно понятна, её инструментарий представлен набором контрольно-измерительных приборов, приближенно имитирующих промышленные аналоги, способы управления ими, свойства и характеристики.

Виртуальные лабораторные работы, проводимые при помощи схемотехнической моделирования в программе Electronics Workbench Multisim, имеют следующие плюсы:

- исключается необходимость использования измерительного оборудования и приборов высокой стоимости;

- на результаты исследований не влияют такие факторы, как ненадежные соединения или обрыв контактов, неисправные измерительные приборы и т.д.;

- исключаются опасные факторы, такие как выход из строя или перегрузка элементов питания, измерительного оборудования и т.п.

В начале лабораторной работы преподаватель знакомит студентов с теоретическими сведениями, с возможностями используемой программы, показывает порядок создания моделей электрических схем. Студенты приступают к выполнению лабораторной работы, например: «Исследование мостовой цепи постоянного тока» [2].

В программе Electronics Workbench Multisim составляется схема мостовой цепи постоянного тока с номиналами деталей приведенных в вариантах лабораторной работы.  Далее выбирается виртуальный мультиметр и измеряется напряжение на резисторе R5, рисунок 1.

 

Рисунок 1 – Измерение напряжения на резисторе R5 в мостовой цепи в программе Electronics Workbench Multisim

 

Измерение тока на резисторе R5 проводится на разрыве резистора R5 с резисторами R1 и R4.

Рисунок 2 – Измерение тока на резисторе R5 в мостовой цепи в программе Electronics Workbench Multisim

 

На следующем этапе лабораторной работы, студенты производят расчет значения тока методом эквивалентного генератора:

;                                                 (1)

;                                           (2)

где    – ток на резисторе R5;

 – сопротивление резистора;

ЭДС генератора определяется в режиме холостого хода (рисунок 3)

Рисунок 3 – Электрическая цепь

 

По следующим формулам:

;                                                (3)

;                                                (4)

где    – напряжение в цепи.

По второму закону Кирхгофа для контура:

;                          (5)

 

ЭДС генератора:

;                            (6)

         Внутреннее сопротивление генератора, рисунок 4.

Рисунок 4 – Преобразование в электрической цепи

 

;                                  (7)

         По методу эквивалентного  генератора:

;                                                (8)

 

;                                               (9)

Полученные в ходе расчёта результаты сравниваются с результатами измерений полученных в программе Electronics Workbench Multisim (они должны максимально совпадать). Далее студенты строят графики зависимости тока проходящего через диагональ моста от изменяемого резистора.

После проведения измерений и расчётов студенты составляют отчет о лабораторной работе, готовят ответы на контрольные вопросы.

Подводя итог, отметим, что в процессе  проведения лабораторных работ в условиях дистанционном обучения по электротехническим дисциплинам могут быть использованы программные среды схемотехнического моделирования, такие как Electronics Workbench Multisim, оснащенные виртуальными библиотеками приборов и оборудованием, благодаря которым осуществляется возможность исследования электрических схем в процессе обучения.

 

 

Cписок литературы:

 

         1. Муравьев А.А. Маркова Н.С., Грачева О.А. Методика проведения лабораторных работ с использованием пакета программ схемотехнического моделирования Electronics Workbench Multisim. // Профессиональное образование: актуальные проблемы и пути их решения: материалы 2-ой региональной научно-практической Интернет-конференции (18 декабря 2019 г., г. Ливны). – Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2020. – 198 с. (с. 116-118).

         2. Донцов В.М. Исследование линейных и нелинейных радиотехнических цепей. Методические указания по выполнению лабораторных работ. – Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2018. – 46 с.