ХУУУЙ 1 Содержание. Введение. .................................................................................................................. 3 1. Общая характеристика изучаемого продукта. ............................................... 4 1.1 Назначение и области применения. ............................................................. 4 1.2 Функциональные возможности. ................................................................... 5 1.3 Аналоги программы. ...................................................................................... 6 2. Среда изучаемого продукта. ............................................................................ 8 2.1 Интерфейс программы. ................................................................................. 8 2.2 Компоненты продукта. .................................................................................. 9 3 . Практическое задание ...................................................................................... 12 Заключение. ........................................................................................................... 14 Список литературы. .............................................................................................. 15 2 Введение. Целью практики является закрепление и углубление теоретических знаний, получение первичных профессиональных умений и навыков работы, выработка навыков использования прикладного программного обеспечения для выполнения проектных задач в процессе профессиональной деятельности в сфере электроэнергетики. Выделены следующие задачи учебной практики: 1) Изучение специальной литературы и другой научно-технической информации, достижений отечественной и зарубежной науки и техники в области электроэнергетики и электротехники; 2) Формирование навыка сбора, обработки, анализа и систематизации научно-технической информации; 3) Изучение методов математического моделирования процессов в области электроэнергетики и электротехники; 4) Составление отчета по выполненному заданию. Для выполнения индивидуального задания в ходе прохождения учебной практики по получению первичных навыков работы с программным обеспечением применительно к сфере профессиональной деятельности использована и изучена программа «Multisim». Для выполнения поставленного задания по изучению программы необходимо ознакомиться с ее основными функциональными возможностями, изучить специальную литературу с инструкцией по использованию, в конце выполнить операцию с программой для решения практической задачи. 3 1. Общая характеристика изучаемого продукта. 1.1 Назначение и области применения. Multisim – это эмулятор схем, который позволяет интерактивно создавать принципиальные электрические схемы и моделировать их режимы работы; позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей. Программа включает в себя версию Multicap, что делает ее универсальным средством для тестирования схем за минимальное время. Multisim применяют в различных областях: 1. . Образовательные учреждения. MultiSim уже интегрирован в учебные программы по электронике и электротехнике в школах, колледжах и университетах. Они включают в себя компьютеризированные игры, моделирование и виртуальные инструменты, где учащийся получает возможность практически практиковать определенные концепции. 2. Исследования и разработки. Профессионалы применяют MultiSim при проектировании новых электрических схем и систем и экспериментировании над ними. Благодаря этому программному обеспечению повышается точность моделирования, что делает его эффективным при создании прототипов, что повышает изобретательность в различных областях электроники. 3. Промышленный дизайн. MultiSim помогает инженерам моделировать и изучать электронные детали в различных ситуациях. Это позволяет контролировать надежность и производительность, что жизненно важно в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и производство бытовой техники, прежде чем переходить к реальному производству. 4. Прототипирование и тестирование. MultiSim в сочетании с LabVIEW позволяет создавать виртуальные инструменты, что делает его идеальным инструментом для прототипирования и тестирования. Дизайнеры могут 4 имитировать реалии различных условий и интенсивно проводить тесты, в результате они способны выявлять проблемы еще до реализации проектов. 5. Проектирование встроенных систем. MultiSim используется при разработке встраиваемых систем и используется как в цифровых, так и в аналоговых схемах. С помощью моделирования в смешанном режиме инженеры могут провести анализ интерфейса программного и аппаратного обеспечения, при котором требования к программному и аппаратному обеспечению должны соответствовать с точки зрения функциональности и интеграции. 6. Проектирование и проверка схемы. Инженеры используют MultiSim для моделирования и проверки схем с целью создания схем с желаемыми характеристиками. SPICE помогает в изучении вариантов схем и полезен благодаря их улучшенной производительности и стабильности. 7. Проектирование и компоновка печатной платы. В нем есть инструменты для проектирования схем и планирования разводки печатной платы, поэтому пользователи могут легко перейти от проектирования к созданию печатной платы. Эта возможность имеет основополагающее значение для конструкции печатных плат, используемых в различных электронных устройствах. 1.2 Функциональные возможности. Система схемотехнического проектирования Multisim разработанна фирмой Electronics Workbench (EWB), входящей в состав компании National Instruments Corporation. Она позволяет объединить процессы разработки электронных устройств, их анализа и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей. Причем последние по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближены к их промышленным аналогам, что способствует приобретению практических навыков работы с приборами и схемами и создает иллюзию реальности. 5 В программе можно выполнять анализ цифро-аналоговых и цифровых схем высокой степени сложности. Имеющиеся в Multisim библиотеки содержат большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов. Большое число приборов позволяет проводить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. 1.3 Аналоги программы. В 2024 году существуют следующие альтернативы программе Multisim: «Circuit Simulator» - Анимированный симулятор электронных схем с использованием идеальных компонентов для визуализации напряжения и тока. «QuickCopper» – бесплатный редактор электронных схем для системы Android. «QUCS» - это симулятор интегральной схемы, в которой можно настроить схему с графическим интерфейсом пользователя (GUI) и моделировать поведение схемы при большом сигнале, слабом сигнале и шуме. «Schematics» – симулятор схем, который позволяет инженерам проектировать, обмениваться информацией и сотрудничать в разработке схем онлайн. Приведенные выше аналоги программы уступают Multisim. Благодаря Multisim описание схемы стало как никогда простым и интуитивно понятным. Представление в виде электронной таблицы позволяет одновременно изменять характеристики любого количества элементов. Безрежимное редактирование – это наиболее эффективный способ размещения и соединения компонентов. Работать с аналоговыми и цифровыми составными элементами интуитивно просто и понятно. Также Multisim позволят пользователям подключать к схеме виртуальные приборы. Концепция виртуальных инструментов – это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий. 6 Кроме того, в Multisim есть специальные компоненты под названием «интерактивные элементы» (interactive parts), вы можете изменять их во время эмуляции. К интерактивным элементам относятся переключатели, потенциометры, малейшие изменения элемента сразу отражаются в имитации. При необходимости более сложного анализа Multisim предлагает более 15 различных функций анализа. Некоторые примеры включают использование переменного тока, монте-карло, анализ наиболее неблагоприятных условий и Фурье. В Multisim входит Grapher – мощное средство просмотра и анализа данных эмуляции. Функции описания и тестирования схемы, представленные в Multisim помогут любому разработчику схем, сэкономят его время и спасут от ошибок на всем пути разработки схемы. К сожалению, рассматриваемая мной программа не является бесплатной и требует покупки лицензии. 7 2. Среда изучаемого продукта. 2.1 Интерфейс программы. Для решения индивидуального задания я использовала программу версии «Multisim 12.0». Рисунок 1.1 – Интерфейс Multisim Интерфейс пользователя состоит из нескольких основных элементов, которые представлены на рис. 1.1: 1. Название открытого файла; 2. Строка меню; 3. Окно разработки; 4. Окно схемы; 5. Строка состояния; 6. Панели компонентов. В Multisim есть базы данных трех уровней: 1. Из Главной базы данных (Master Database) можно только считывать информацию, в ней находятся все компоненты; 2. Пользовательская база данных (User Database) соответствует текущему пользователю компьютера. Она предназначена для хранения компонентов, которые нежелательно предоставлять в общий доступ; 3. Корпоративная база данных (Corporate Database). Предназначена для тех компонентов, которые должны быть доступны другим пользователям по сети. 8 2.2 Компоненты продукта. Средства управления базами данных позволяют перемещать компоненты, объединять две базы в одну и редактировать их. Все базы данных разделяются на группы, а они, в свою очередь., на семейства. Когда пользователь выбирает компонент и помещает его в схему, создается новая копия, Все изменения с ней никак не затрагивают информацию, хранящуюся в базе данных. Панель COMPONENT предоставляет доступ ко всем компонентам Multisim. Она изображена на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 – Увеличенная панель компонентов. При пользовании этой панелью выполняется несколько больше действий, но она позволяет разместить любой необходимый компонент. Для быстрого добавления источников питания переменного тока можно пользоваться панелью инструментов VIRTUAL (Виртуальные). Рисунок 1.3 – Увеличенная панель инструментов VIRTUAL. Виртуальный компонент представляет собой идеальный компонент, такой, например, как диод, резистор, имеющий нестандартное значение, операционный усилитель (ОУ) и так далее. Панель компонентов содержит стандартные компоненты, а именно: 1. Power Sources (Источники питания) — одно и трехфазные источники питания, а также источники питания постоянного тока и заземление; 2. Signal Sources (Источники сигнала) — источники напряжения и тока: источники прямоугольного сигнала, кусочного линейного сигнала и таймеры; 3. Basic Parts (Базовые компоненты) — базовые компоненты, которые включают резисторы, конденсаторы, катушки и так далее; 4. Diodes and Zeners (Диоды и стабилитроны); 9 5. Transistor Components (Транзисторные компоненты) — биполярные транзисторы BJT, мощные полевые транзисторы MOSFET, арсенид галлиевые транзисторы GaAsFET и полевые транзисторы JFET; 6. Analog Components (Аналоговые компоненты) — операционные усилители (ОУ) и компараторы; 7. Miscellaneous Components (Прочие компоненты) — аналоговые переключатели, предохранители, 7 сегментные дисплеи, двигатели, таймер 555 й серии и так далее; 8. Rated Components (Компоненты с ограничениями) — компоненты, которые имеют физические ограничения и могут выйти из строя при их превышении. Например, резисторы с ограничением по мощности или транзисторы с ограничением по коллекторному току. Если во время моделирования будетпревышено предельное значение, компонент в схеме будет показан как вышедший из строя; 9. 3D Components (Трехмерные компоненты) — отображаются с использованием элементов трехмерной графики; 10. Measurements Components (Измерительные компоненты) — устройства для измерения напряжения и тока, а также пробники логического уровня. Генератор сигналов (function generator) – это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы. Можно изменить форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Рисунок 1.4 – Генератор сигналов. Также, в Multisim есть несколько модификаций осциллографов, которыми можно управлять как настоящими. Они позволяют устанавливать 10 параметры временной развертки и напряжения, выбирать тип и уровень запуска измерений. Рисунок 1.5 – Осциллограф. Таким образом, в Multisim предусмотрено множество режимов анализа данных эмуляции, от простых до самых сложных. 11 3 . Практическое задание Условия задачи: Необходимо определить ток в неразветвленной части, напряжение на втором резисторе и мощность на третьем резисторе, где R1 = 100 Ом, R2 = 200 Ом, R2 = 50 Ом, ЭДС постоянного тока равняется 12 В. Рисунок 2 – Схема задачи в программе В Multisim обязательно должно быть заземление, иначе программа не дает запустить цепь, поэтому один полюс источника в данной задаче заземлен. Также, для решения задачи в программе были введены следующие приборы измерения: 1. Амперметр XMM1, подключенный последовательно, он позволит определить значения тока; 2. вольтметр XMM2, подключенный параллельно второму резистору, с помощью него узнаем напряжение; 3. ваттметр XWM1, определяющий мощность на третьем резисторе. 12 Из показателей приборов, следует ответ на задачу: I1 = 85,715 (мА) – ток в неразветвленной части цепи; U2 = 3,429 (В) – напряжение на втором резисторе; P3 = 235,102 (мВт) – мощность на третьем резисторе. Для решения определенных простых задач дисциплины «Теоретических основы электротехники» достаточно в цепь ввести приборы измерения, поэтому Multisim упрощает, ускоряет решение задач в электроэнергетике. Для проверки решения в программе, ниже представлено самостоятельное решение задачи в традиционном способе: Воспользуюсь законом Ома: 𝐼= 𝑈 𝑅 = 𝑈 𝑅1 +𝑅23 = 𝑈 𝑅 ∗𝑅 𝑅1 +( 2 3 ) 𝑅2 +𝑅3 = 12 200∗50 100+( ) 200+50 = 3 35 = 0,08571429 А = 85,714 мА 𝑈 = 𝑈 − 𝑈1 = 𝑈 − 𝐼 ∗ 𝑅1 = 12 − 0,08571429 ∗ 100 = 3,4285 В = 3,429 В 𝑈22 3,42852 Р3 = = = 0,2350922 Вт = 235,1 мВт 𝑅3 50 Показания приборов совпали с результатами решения в программе Multisim. 13 Заключение. В ходе учебной практики были выполнены все поставленные задачи. Практика включала в себя четыре этапа: подготовительный, ознакомительный, учебно-практический и заключительный. Подготовительный этап включал в себя изучение учебной практики как составляющей учебного процесса и плана подготовки, в том числе определение этапов выполнения программы практики. На ознакомительном этапе изучена среда Multisim, ее компоненты и функциональные возможности. Учебно-практический этап предполагал решение индивидуального задания в выбранной программе. Он занимает значительную часть всей практики. Заключительный этап был направлен на грамотное оформление отчета о прохождение учебной практики. Благодаря изучению электроэнергетике программы упростилось. Multisim, Данный решение инструмент задач в планируется использовать в будущем в решении иных задач. Таким образом, практика позволила повысить уровень профессиональной подготовки. 14 Список литературы. 1. Быковский ПРОГРАММНОГО Н.А., Успенская Н.Н. ПРИМЕНЕНИЕ ПАКЕТА MULTISIM В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 5. ;URL: https://scienceeducation.ru/ru/article/view?id=26735 (дата обращения: 04.09.2024). 2. Ушакова, Н.Ю./ У 93 Электротехника в облачном приложении Multisim Live [Электронный ресурс] : практикум / Н. Ю. Ушакова, Л. В. Быковская. - Оренбург : ОГУ. - 2022. - 106 с. 3. ISBN 978-5-7410-2718-9 4. Что такое Multisim ™? // LabVIEW и LabVIEW + URL: https://www.ni.com/en/shop/labview/labview-plus-suite.html (дата обращения: 31.08.2024). 5. Институт Программа схемотехнического моделирования Multisim // СФУ Космических и Информационых технологий URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1722943542&tld=ru&lang=ru&name=manu al.pdf&text=мультисим%20описание%20программы&url=https%3A%2F%2Fe du.ikit.sfukras.ru%2FCP_Electronics%2Fpages%2Fsoft%2Fmultisim%2Fmanual.pdf&lr=19 &mime=pdf&l10n=ru&sign=25c62e0fbb91c3502f57f609afeca730&keyno=0&nos w=1&serpParams=tm%3D1722943542%26tld%3Dru%26lang%3Dru%26name%3 Dmanual.pdf%26text%3D%25D0%25BC%25D1%2583%25D0%25BB%25D1%2 58C%25D1%2582%25D0%25B8%25D1%2581%25D0%25B8%25D0%25BC%2 B%25D0%25BE%25D0%25BF%25D0%25B8%25D1%2581%25D0%25B0%25 D0%25BD%25D0%25B8%25D0%25B5%2B%25D0%25BF%25D1%2580%25D 0%25BE%25D0%25B3%25D1%2580%25D0%25B0%25D0%25BC%25D0%25B C%25D1%258B%26url%3Dhttps%253A%2F%2Fedu.ikit.sfukras.ru%2FCP_Electronics%2Fpages%2Fsoft%2Fmultisim%2Fmanual.pdf%26lr 15 %3D19%26mime%3Dpdf%26l10n%3Dru%26sign%3D25c62e0fbb91c3502f57f6 09afeca730%26keyno%3D0%26nosw%3D1 (дата обращения: 31.08.2024). 16
