在“新工科”理念的引领下，高校在工程教育创新改革中更加注重大学生的专业实践技能[1]。对于高职院校培养的高技能应用型人才而言，工程素养是应用型人才必备的基本素质 [2]。智能电子产品设计与制作是高职电子信息类专业的综合核心专业课程，本课程主要以电子闭环温度控制系统的设计与制作为导向，按照真实的电子产品项目开发过程来组织教学[3]，以学生为主体、学生边做边学，教师适时引导、边做边教，通过电子项目制作培养大学生综合的电子产品设计专业能力。
在项目的硬件电路设计制作教学过程中，我们采用模块化电路的设计方法，要求各组学生将其中的变送器电路模块采用网孔电路板来实现，学生在教师的指导下，通过查阅电子设计手册和专业资料，借鉴典型的信号放大单元电路，估算各个元件参数，设计出自己的信号放大电路原理图，并在网孔电路板上焊接完成硬件电路，再实际地测量该模块电路是否实现了预期的信号放大功能。
由于采用网孔电路板焊接制作模块电路，给了大学生设计电路时的自由发挥空间，他们的电路设计方案往往不尽相同，电路参数的估算方法也不同，通过带着任务地查阅资料和学习，有效地培养了学生的综合的电子设计专业知识和创新设计思维。
但是，采用网孔电路板焊接制作模块电路过程中，很容易出现各种意料不到的故障，大学生们往往会感到迷茫和无所适从，不知道如何下手来检修排除故障。这就要求我们在实践教学过程中，结合实际的电路故障，引导大学生掌握电子线路故障检测分析的逻辑思维，让他们讨论制定故障检测分析方案来加以排除。
本文以教学过程中实际设计的一种变送器电路为例，阐述其故障检测分析的逻辑思维和方案设计。
1 一种变送器模块电路设计
图1 变送器模块电路原理图
一种变送器模块电路如图1所示，它能够实现对温度信号的放大功能，当输入温度在0~100°C之间变化时，该模块电路将成正比输出0~5V电压。该输出电压信号经过后面其它模块电路的模拟/数字转换，送入单片机模块电路，最终显示出对应的温度值。
我们采用的温度传感器为AD590，它是电流型传感器，输出量为随温度正比例变化的电流，抗干扰能力强，稳定性好。当被测温度在0~100°C之间变化时，它感应并成正比输出273~373uA的电流。本模块电路采用反向加法电路将该微弱电流信号成正比地转换成了对应的0~5V输出电压信号。
2 变送器模块电路板的故障检测分析的逻辑思维和方案设计
由于采用网孔电路板焊接制作模块电路。大学生首先要在网孔电路板上将电子元件合理布局，然后按照电路原理图，用导线进行焊接连接。
在焊接制作模块电路过程中，连接线错焊、连接线漏焊、虚焊、短路等各种故障现象层出不穷。电路板焊接完成后，其故障检测分析方案分三步：
第一步，电路连接的完整性和正确性检查。对照电路原理图，图中的每个电子元件和每根连接线，都要在电路板实物上逐个比对，做到一一对应，做到不错焊，不漏焊。对于距离较近的焊接点之间还要检查它们相互之间是否短路。这是故障检查的基础，如果电路连接错误，则无法进行后面的故障检测分析了。
第二步，电路板的断电检查。断电情况下，检查模块电路板的电源VCC和地线GND之间是否短路，电阻值是否正常。防止通电时发生短路故障，烧毁电源。
第三步，电路板的通电检查和故障检测分析。目的是检查该模块电路是否实现了预期的功能。通电后，要仔细观察电路板，是否有烧糊的味道，用手触摸芯片等电子元件表面是否温度过热，一旦出现异常，要及时断电。
对于本变送器模块电路板而言，通电后，当温度变化时，要检查其输出电压是否相应地正比例变化。如果不能实现这个功能，则要进行故障的检测分析。
故障检测分析的基本逻辑思维和方案：从输出端向输入端逐级检查（或者反向进行检查）各单元电路，每级单元电路重点检查其各个基本输入信号是否正常，如果不正常或者没有则按照信号连接线逆向检测其上一级单元电路。直至找到出现故障的原因。
以变送器模块电路输出电压V0不随温度变化这个故障现象为例，此时从输出端开始，首先检查运算放大器U2的各输入信号是否正常，先检测其电源4号引脚和7号引脚的电位是否为-12V和+12V，如果没有的话说明电源漏接，用连接线焊接上即可。然后检查运算放大器U2的反相输入端2号引脚和同相输入端3号引脚的电位是否相同，如果不相同的话则要检查该运算放大器是否开环，检查办法是通过拆下芯片，测量2号引脚和6号引脚之间的电阻是否远大于57千欧姆来加以判别。其次检查运算放大器U2的2号引脚的电位是否为0V，如果不是则说明接地电阻R5漏接。如果是则应逆序检查上一级单元运算放大器U1的输出电压V1是否随温度变化。如果是的话说明R3支路连接断开，否则同理也要检查运算放大器U1的各种输入信号是否正常。画出故障检测分析流程如图2所示。
图2 变送器模块电路故障检测分析流程图
3 小结
电子产品故障检修能力是电子信息专业大学生必须具备的核心专业实践能力，在实践教学过程中，大学生按照企业电子产品开发的实际流程来设计硬件电路，并在网孔电路板上焊接制作模块电路，在制作过程中，引导学生掌握故障检测与分析的逻辑思维和方案设计，遇见故障后学生能够自主地检测分析故障，大学生电子故障检修实践技能和综合的电子设计专业能力得到显著提高，培养了大学生的创新思维。
参考文献：
[1] 钱懿，王玉玲，许克杰，等．单片机系统设计实践课程的混合式教学模式研究[J]．湖州师范学院学报，2022，44(2)：69-73．
[2] 顾菊芬. 工程思维导向的项目课程建设实践——以《智能电子产品设计制作》为例[J]. 武汉船舶职业技术学院学报，2020(1)：47-50.
[3] 冉涌. 智能电子产品设计与制作课程内容设置与教学方法探讨[J]. 黄冈职业技术学院学报，2017，9(1)：37-39.
【作者简介】鲁杰爽（1974 - ），男，湖北孝感人，副教授，硕士，研究方向为自动控制工程与微机控制技术等。
