不要只是坐在那里!建造一些东西!! |
学习分析继电器电路需要大量的学习和实践。通常情况下,学生通过做大量例题来练习,并对照课本或老师提供的答案来核对答案。虽然这很好,但还有一个更好的方法。
实际上你会学到更多构建和分析真实电路,让您的测试设备提供“答案”,而不是一本书或其他人。要想成功地构建电路,请遵循以下步骤:
始终确保电源电压水平在您计划使用的继电器线圈的规格范围内。我推荐使用适合单电池供电的线圈电压的pc板继电器(6伏很好)。继电器线圈比半导体逻辑门吸收更多的电流,所以要使用6伏的“灯”电池来维持足够的工作寿命。
一个可以节省时间和减少错误可能性的方法是,从一个非常简单的电路开始,在每次分析后逐步增加组件来增加它的复杂性,而不是为每个实践问题建立一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的元件。这样,您就不必多次度量任何组件的值。
让电子自己解答你自己的“练习题”吧!
根据我的经验,学生需要大量的电路分析练习才能精通。为此,教师通常会给学生提供大量的练习题,并提供答案供学生核对。虽然这种方法让学生精通电路理论,但它没有充分教育他们。
学生们需要的不仅仅是数学练习。他们还需要真实的动手实践,建造电路和使用测试设备。因此,我建议以下替代方法:学生应该建造自己的“实践问题”用真实的组件,并尝试预测各种逻辑状态。这样,传递理论就会“活跃起来”,学生们就会获得实践上的熟练程度,而不仅仅是通过解决布尔方程或简化卡诺图。
采用这种实践方法的另一个原因是为了教学生科学的方法:通过实际实验来检验假设(在这里是逻辑状态预测)的过程。学生也将发展真正的故障排除技能,因为他们偶尔会犯电路构造错误。
在开始之前,花点时间和您的班级复习一些构建电路的“规则”。用与学生讨论习题相同的苏格拉底式方式讨论这些问题,而不是简单地告诉他们应该做什么,不应该做什么。当学生们以一种典型的讲课(教师独白)形式呈现时,他们对指令的把握是如此之差,这让我一直感到惊讶!
有些老师可能会抱怨让学生建立真实的电路而不仅仅是数学分析理论电路,这“浪费了”时间,这里我要给他们一个提示:
学生选择您的课程的目的是什么?
如果您的学生将使用真实电路,那么他们应该随时了解实际电路。如果您的目标是教育理论物理学家,那么通过所有方式粘在抽象分析中!但我们大多数人计划我们的学生在真实世界中与我们提供的教育做某事。lol亚博对ig建造真实电路的“浪费”的时间将在将他们的知识应用于实际问题时支付巨大的股息。
此外,让学生建立自己的练习问题,教他们如何表演主要研究,从而使他们能够继续他们的电气/电子学自主教育。yabosports官网lol亚博对ig
在大多数科学中,建立真实的实验比建立电路要困难和昂贵得多。核物理、生物学、地质学和化学教授非常希望他们的学生能够将高等数学应用到真正的实验中,不会造成安全隐患,而且成本低于一本教科书。他们不能,但你可以。利用科学固有的便利,然后让那些学生在很多真实电路上练习他们的数学!
一个部件或一个系统的持续性能概率与时间的关系方程可以表示为:
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在那里,
x =概率(0到1之间的数字,包含)
e =欧拉常数(≈2.7182818)
t =连续运行时间
m =部件或系统故障平均间隔时间
t和m的时间单位必须相同。也就是说,如果t以年为单位,那么m也必须以年为单位来表示,否则等式将给出非常误导性的答案。
但是,尽管如此,我们在多年来获得了m,以及运营时间t天。代入关系td= 365吨y进入可靠性方程,以便我们将有一个可以在几天内完成的新方程式(td)和m,仍然提供正确的答案。
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这其实只是一个简单的数学替换练习。
这个方程来自工程计算标准手册作者Tyler G Hicks, P.E.(1972),第5-21页。
解释以下陈述意味着,关于电子电路的设计:
具体来说,作为一个负责安装、维护和可能设计复杂系统的电子专业人员,这种理念对您的职业生涯意味着什么?yabosports官网
组件可以并将失败,但系统整个系统不必如此脆弱,因为单个组件故障失败。
与您的学生讨论“故障,但没有失败”哲学的分歧。他们的行为如何影响系统的可靠性,以及它们可以做些什么来最小化系统故障的机会?
简要介绍了高可靠性系统的一个重要参数平均故障间隔。这个缩略语代表什么?
“平均”=平均故障间隔时间,一种基于大量连续运行机组故障率的统计数字。
对学生来说,重要的是要认识到,MTBF数字不被视为一个平均组件预计将持续的时间。例如,一个MTBF为150万小时的集成电路实际上不应该持续150万小时。它的真实生活很可能比这要少!
复杂系统的部件故障率通常遵循一种业界称为“浴缸曲线”的趋势:
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虽然系统生命周期的“有用寿命”和“磨损”阶段很容易理解,但最初的“婴儿死亡率”阶段就不那么直观了。解释在系统寿命的初始阶段,哪些因素可能导致组件过早失效。
严重的制造缺陷,不正确的安装和设计缺陷,举几个例子。
后续问题:在开始对系统中的问题进行故障排除之前,了解系统处于生命周期的哪个阶段很重要吗?解释你的答案。
与学生讨论后续问题尤为重要。了解系统生命周期的哪个部分可以极大地提高故障排除的效率。问问你的学生为什么会这样。如果可能的话,从你自己的专业经验中举例来启发讨论。
对于以下电子元件,判断它们是否更容易出现故障开放或失败做空(这包括部分或高电阻短路):
我鼓励你研究这些设备的故障模式的信息,以及收集你自己的经验,建立和排除电子电路。
记住,每个答案仅仅代表最有可能的在两种失效模式中,要么是开路的,要么是短路的,其概率可能会随着操作条件的变化而变化(即,如果开关在闭合时经常被过度电流滥用,则它们可能更容易由于焊接触点而发生短路故障)。
向学生强调,对常见故障模式的良好理解对于有效的故障排除技术是多么重要。了解特定组件在正常操作条件下更容易发生故障的方式,可以使故障排除人员在评估系统故障的最可能原因时作出更好的判断。
当然,适当的故障排除技术应该总是揭示故障的来源,无论故障排除者是否对特定设备的故障模式有任何经验。然而,拥有故障概率的详细知识可以让我们首先检查最有可能的故障来源,这通常会导致更快的修复。
美国国防部(DoD)的一个部门可靠性分析中心,或RAC.,发布了各种各样的电子和非电子元件的故障模式的详细分析。你可以拨打纽约罗马米尔街201号13440-6916与他们联系。这个问题的数据来自英国皇家飞行俱乐部1997年的出版物,故障模式/机制分布(手足口病- 97)。
的轨道天文台是NASA在1960年代后期和1970年代的一个项目,在地球轨道上放置精密观测仪器用于科学目的。为这个项目设计的卫星必须有“硬化”的电路,以承受辐射、极端温度和其他太空恶劣条件。
这里展示了一些这种“故障安全”电路的例子:一个无源、四冗余、双输入和门:
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首先,画一个非冗余、无源与门的原理图。在上面的原理图中,哪些组件是“多余的”,哪些是必不可少的?
然后,解释为什么电路被称为四冗余。在门的功能被破坏之前,最小必须发生多少单独的组件故障?通过分析电路的运行来证明你的答案。
这是一个无冗余,被动的原理图和门:
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后续问题:你认为为什么栅极电路的设计中没有晶体管?
挑战问题:请注意,在四冗余门电路中有四个二极管串并联集群,其中只需要一个就可以实现最小功能。还要注意的是四个电阻都是并联的,而不是串并联的。这是为什么呢?为什么四个二极管不并联而不是串并联呢?为什么不把四个电阻串并联,而不是简单并联?
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这是值得与您的学生讨论的一个被动门,如这是如何起作用的。问你的学生这个门是否要求输入信号为电流-采购或者沉没,以及该电路的无源性是否构成了将其与其他逻辑电路连接的问题。
挑战性问题是一个非常好的问题,可以在课堂上与你所有的学生讨论。为什么二极管是串并联排列的答案应该相当容易理解。为什么电阻器可以简单地并联是比较复杂的答案。理解这两种设计特征的关键在于每种组件类型的典型失效模式。
一个用于“整流二极管是并联多个电源以增加关键系统的可靠性:
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然而,作为一名经验丰富的电子技术人员,你应该知道二极管yabosports官网也不能幸免于故障。修改这个原理图,加入三个额外的(冗余的)二极管,假设整流型二极管最常见的故障模式,如果三个原二极管中的任何一个出现故障,它们将允许正常工作。
将整流二极管串联在一起以获得冗余的最好方法是串联:
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虽然在冗余电源上使用冗余二极管看起来有点“过分”,但这是一个成本不高的设计特点。考虑到以最小的成本增加可衡量的可靠性改进,这种设计特征并非不合理。
的轨道天文台是NASA在1960年代后期和1970年代的一个项目,在地球轨道上放置精密观测仪器用于科学目的。为这个项目设计的卫星必须有“硬化”的电路,以承受辐射、极端温度和其他太空恶劣条件。
这里显示了一些这种“故障安全”电路的例子:四冗余逆变器(NOT)门:
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解释为什么电路被称为四冗余。在门的功能被破坏之前,最小必须发生多少单独的组件故障?通过分析电路的运行来证明你的答案。
如果您仔细分析了此电路,您会发现它可能实际上失败两个组件故障,如果它们是正确的故障类型,在正确的位置!
这个电路是一个很好的,可以在课堂上与学生讨论。要求他们解释其基本操作:如果所有组件正常运行,则会在收到“高”输入时会发生什么,而不是“低”输入?输入信号是否需要电流 -采购或者沉没?该电路的输出怎么样:它是源还是耗影电流?
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