电子工艺实习_机器狗

北京邮电大学实习报告院 学院 学 程 亠 _ 与 息 信级 班号 学79O2-O2实习内容表方哺 二电方 仪装衲 体 与 子安各 导色 能 m-w八及 半五 技 用及妝 会或 本 常别涪学色基 笥识流；四 的 a-艺 图 配 用各工 刷环札装 万命印色技与 和、弱与損试 术点劇 图分焊调 技特捧理区练、 接能基 原的熟作 焊性的 路性步制 的的 电及 亠严 。 本件则 别负进生 告 基器G 识正并的 报 、元艺 会件，品 缙 法子工学元等产总 方电装 ，性取子 习 用用贴 理极读电实 使常面 原有的般 写 确解表 作等值 正了握。工容数握忆 的；掌具的曲釈掌验 铁法和工狗解标步与 烙方解M器电感初试 电用了 E机、电并 调 握使。的握管、解。机 掌的法用掌极阻了法整 一、 二 三从学生 实习 总结（附页，不少 于 2000字）页附见实习成绩评定章 也日 习赛 实月 成 定沖 年 合 孚畴 忆力AU 操能片手勺 ： 面纪、冋 驱 b实解 幕 八 国讯憩 指 影态笔冋 对 习、析 刑 实核分 宅 德务告 ： ： 实想术习评 成 討 思技实 习 习 圍1、2、3实 实1.焊接工艺1.1焊接工艺的基本知识焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热手段，在两种金属的接触面，通过焊接材料的 原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。利用焊接的方法进行连 接而形成的接点叫焊点。我们实验中主要是PCB板的焊接。PCB板焊接工艺从大类上可以分为机器焊接和手工焊接。机器焊接不是我们学习的重点， 仅作了解，机器焊接可使用波峰焊机来进行。如图1所示为波峰焊接工艺基本流程图。涂覆助焊剂 一*预加热一 浸波峰焊锡一取冷却applying flux. pre-heatersoldering cooling图1.波峰焊机原理图示意我们着重学习和实践如何手工焊接电路。1.2焊接工具、焊料、焊剂的类别与作用如图2为手工焊接的基本工具示意图，主要工具和材料是烙铁、镊子、螺丝刀、钳子等。 本实验采用的烙铁为外热式。图2.手工焊接工具图3.焊接材料分类示意图如图3为焊接材料分类示意图，焊接材料分为焊料和焊剂，焊料主要是焊锡（内含助焊剂）, 焊剂主要是助焊剂和阻焊剂。F面以列表的形式给出各项材料的作用。项目作用焊接工具烙铁焊接主要工具，用于熔化焊锡吸锡器焊接错误进行拆焊时吸除焊点的焊锡螺丝刀拆装机器狗焊盘放置烙铁和焊锡镊子焊接时夹持焊锡钳子剪裁导线或焊锡等焊接材料焊锡（锡铅合金）固定焊脚，电路板和器件电气连接助焊剂（松香）加速焊锡融化，去除氧化膜，防止氧化等阻焊剂（光固树脂）板上和板层间的绝缘材料1.3焊接方法实验主要是手工焊接，有图4所示的六项基本操作。清除元件表面氧化层调整管脚形状I插放元件加热焊接检查焊接效杲图4.焊接的六个基本操作其中元件的插放主要有卧式和立式两种方式，如图5所示。加热焊接推荐的是五步焊接法, 如图6所示，实际熟练之后可不必完全遵循。图5.元件插放的两种方式图6.加热焊接五步法可以按照如图7所示的焊接错误示意图检查焊点缺陷。图7.焊接的典型错误图示当焊接出现错误时，就需要用到拆焊技术，拆焊的主要步骤如图8所示。烙铁加热焊点吸锡器吸焊移去烙铢和1点焊锡 吸锡器用辗子拆r去元器件/图8.拆焊的主要步骤图示1.4焊接技巧和注意事项焊接技巧焊接顺序：按照先难后易，先低后高，先贴片后插装的顺序进行焊接。板面布局：焊接时尽量使元件贴合板子表面，同类元件高度尽量一致，使之美观。烙铁使用：烙铁使用前应上锡；焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可 用镊子夹住管脚帮助散热；焊接完成后，可用酒精清洗残余助焊剂。注意事项注意电烙铁的正确使用，尤其避免烫坏导线发生触电事故。焊接时间不可太长，不可用力使覆铜拱起。注意区分有极性元器件的极性。尽量避免重复焊接。2.原理图设计与仿真2.1 Mult isim仿真电路2.2电路仿真波形TimeChanre!_ACaRn.el_B0.003 s4.530 V0.000 V0.003 s4.5M VO.OW V0.03 sO.OODVo. VExt. TrggrTinr-staM= biiinfil AScale | - T n&DivStale p V?DivX position |oY pDsrtion 少yT Add 1 B.A | AB|ACj 0 f&C 炸-Chaiwi &Scale 卜 V/DivTnr盼 rrjF_LLsdY po&itioni |8Level|o| VAC | 0 K- - | $Typs Sir|. j Nor. | Alito | N-d(k10.Multisim3. 印制板设计3.1电路原理图图11. Protel电路原理图3.2机器狗的印制板图pg K03553亠二口 一！-3j2十BEJ3图12. PCB印制板图4. 机器狗的焊接、安装及调试4.1 机器狗的基本工作原理如图13 所示，机器狗主要由声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路、单稳态触发电 路、电机驱动电路组成。声控、光控、磁控检测电路分别由麦克、光敏三极管、干簧管来实现 将声、光、磁信号转变为电信号，为单稳态电路提供触发信号。信号经功率放大后驱动电机运 转，带动机器狗运动。讲解前理解：图13.机器狗基本工作原理讲解后理解：声控电路f单稳态触发电、.光控电路路电机驱动电路机器狗磁控电路图14.机器狗基本工作原理北京邮电大学电R6工艺实习组成附页 的单稳态触发电路麦克风，Q1, Q2 等 组成的 声控触 发电路RTQ士；15CkL5:R5 4JKLFIT1QK；21如；1C1It1uFi 干cm10nFC6ZZ220UF0丄15 10DL ILI 曲414BD1 1 M4CIflIQ4, Q5组成的电机驱动电路QGIT2M5322A卜41n.F0丄4N2E由LED发射管，S2光接收管，S3 干簧管组成的光控、磁控触发电路krTryGZSC1 -=r_卜面着重分析声控电路的工作原理。所用原理图如图14所示。反向截止，电源通过R4加在Q2的基极上使之截至，IC1的2脚输入高电平，处于复位状态，3脚输出低电平，电机不工作，机器狗保持静止状态。当有声音刺激时，麦克内部会产生电子密度变化，其电阻变得很小。此时，耦合到Q的基极上而导通，经过两级放大，使得IC1等元件 1组成的单稳态电路2脚输入从高电平跳变为低电平，IC1触发翻转，3脚输出高电平，电动机开始工作，机器狗开始运动，其行走的时间为单稳态触发器的延时时间，可参看图10的仿真波形。当IC1的3脚输出高电平带动电机工作的同时，D导通，将直接加到Q的基极上使其导通, 15Q基极电位变为低电位进而被截止，IC1的2脚输入由低电平跳为高电平。IC1处于复位。2以上即为声控电路的详细工作原理，光控和磁控检测输出端同声控一样耦合到IC1的2 脚,不同点在于，由于光控和磁控输出足够驱动IC1，故没有两级放大电路，其余的工作原理与声控相同。4.2元器件的识别与测试元器件名称器件识别器件说明与测试电阻注意阻值读数是否正确二极管有白色色环的引脚为负极三极管II注意极性，判断NPN和PNP,注意引脚 封装电解电容判断极性是否接错光敏三极管两个PN结组成，但基极没有引线；当遇 到光照时，C、E两极导通，测量时红表 笔接C干簧管由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成， 密封于玻璃管中；舌簧磁化，当磁场作 用时舌簧被吸引力作用接触导通，即电 路闭合麦克风注意接外壳的引脚为负极性4.3机器狗的焊接首先，按照4.2节中的说明和印制板上的标识，焊接各个器件到印制板上。然后，将焊接好基本器件的印制板与机器狗内部的电路进行连接。符号说明如下:名称代表字符名称代表字符名称代表字符电动机M麦克风S红外接收I电源V干簧管R具体的连接如下：电动机：打开机壳，改装电路，将电动机连在电池负极的一端改接至M-,由电动机正 端引线J1到印制板上的M +。音乐芯片连电池负极的端改接至M -，使狗发声。电源：由电池负极引根线J2到印制板上的V-。V +与M +相连，不用单独再接。磁控：由R +、R -引两根线J3、J4，分别焊接在干簧管两脚，干簧管没有极性。红外接收管：由I +、I -引两根线J5、J6焊接红外接收管，使用热缩管防短路。注 意红外接收管的长腿应接在I -上。声控部分：屏蔽线两头脱线，用于焊接S +、S-和麦克风的两个焊点。4.4机器狗的组装电路板和各感应部件的放置遵循以下思路：干簧管放在狗后部，贴紧机壳，便于磁感应红外接收管通过钻孔放在狗胸前，便于感受光照麦克的放置要求不多，这点由声音的传导性质决定完成了上述步骤后，不能先通电，应先检查元器件焊接及连线是否有误，以免造成短路。 检测通过之后，方可进行封装。4.5机器狗的调试简单测试完成后再组装机壳。装好后，分别进行声控、光控、磁控测试，均有“走一停” 过程即测试通过。如某部分功能不正常，可拆开机壳，有针对性地检查电路和焊接。一般来讲，基本器件的 焊接只要细心仔细不会出现错误，最可能的错误来自于导线连接的错位和器件极性倒置，应重 点检查。检查时可使用万用表探测电位加速诊断。5. 实习的总结与心得体会大学两年来开设了相关的电路分析和设计课程，但始终停留在理论阶段，所有的实验也停 留在原理图设计层面，从没有机会真正地将设计图转换为实物。从某种意义上说，这是不完整 的学习和实践。而本次电子工艺实习恰好弥补了这方面的不足，因而此次实习是入门性质的， 能够使我们对自己的专业有了更深层次的理解。本次实验历时7 天，分为4 个模块。第一模块为焊接练习，历时1.5 天，焊接了300个焊 点，让我们在学会焊接的同时，更熟练了焊接技巧，为最后焊接实际电路板做好了充分的准备 刚开始焊接时十分紧张，因为从未做过此类工作，拿着电烙铁的手一直在抖，生怕一不小心焊 坏了，因而焊的十分慢。而且不太习惯用钳子夹导线，夹得过轻去不掉外皮，过重就会将导线 夹断，因而也耗去了不少时间。下午的时候显然就熟练得多了，但由于焊得比较快，有时加的 焊锡过多，会出现两个孔的焊锡连在一起的情况，于是又会花费时间将焊锡隔开。总的说来， 虽然焊接过程辛苦了些，但总算掌握了一门技巧。第二个模块为Multisim仿真练习，历时1天。由于上个学期的电路综合实验用到了 Multisim 仿真，对该软件十分熟悉，搭接电路的过程比较顺利。但熟练而不认真便容易出错，搭接完电 路后，灯泡一直亮，经过多次检查后，发现是在Q2附近少了一个节点。之前搭电路只注重元件 的正确与否，却没有过多关注节点的有无，以致于花了过多的时间检查，下次一定不会再犯同 样的错误。第三个模块是用 Protel99se 完成 PCB 板的制作。对我而言， Protel 是一种全新的工具，但 正是因为完全不了解，才有更多的东西可以供我学习。可以说， 1.5天的时间，真的是刚刚够用。 由于初次使用 Protel 软件，对使用方法完全不熟悉，因而，我先在网上看了很多教学视频，初 步了解了软件的使用方法，才进行实际操作。首先，建立.Sch文件，做出原理图，其中，在生 成LM555器件的过程中遇到了一些问题。添加LM555需要加载Protel DOS Schematic Linear.lib 文件库，但win7系统无法直接加载。于是，参照老师给的vista和win7用户无法在protel中 添加库文件的解决方法（图文解说）文件，在 advsch99se.ini 文件中加以修改，完成了相应文 件库的导入。对于新建一个元件，而不要直接修改系统自带的元件库的要求，在.Sch文件中打 开555，再通过DesignMake Project Liabray自动生成.lib文件，并在.lib文件中修改555，通过 ToolsRename Component重命名即可。然后DesignCreate Netlist生成网络表，在网络表 中需要修改两类参数，一是二极管封装后的引脚对应关系，即将D1-1，D2-1改为D1-A，D2-A， D1-2，D2-2改为D1-K，D2-K；二是三极管封装后的引脚对应关系，即将Q1-1，Q2-1，Q3-1， Q4-1，Q5-1 与 Q1-2，Q2-2，Q3-2，Q4-2，Q5-2 对调。然后新建.PCB 文件，在 BottomLayer 层 通过DesignLoad Nets.导出网络表，再在KeepOutLayer层绘制3000mil*2000mil的矩形边界， 再回到BottomLayer层，将各个元件按照EDA实践参考书P9中图8来进行元件的手动布局， 因为我们使用的是单层布线，手动布局时要注意尽量减少元件之间连线的交叉，否则布线时会 出差错，最后一步是自动布线，首先要修改线宽，通过 DesignRules.Width Constriant Properties，将 Minimum Width, Maximum Width, Preferred Width 均设为 40mile，其次要设置布 线层面为仅在底层布线，通过 DesignRules. Routing LayersProperties，将 TopLayer 选项 置为Not Used，再通过Auto RouteAll. Route All进行自动布线，最后稍加手工修改即可。 由于Protel99se比较卡，有时会异常关闭，导致已经完成的任务没有及时保存，因而需要重新再 做一遍，不过，经过多次的重复操作，让我对软件的使用更加熟练，下次再使用该软件就可以 说是一个熟练工了。总的说来，Protel99se虽然能够让我们深层理解.sch文件，.net文件，.pcb 文件之间的关系，但操作起来确实有些不太方便，需要花费大量的时间来等待软件响应，有些 浪费时间。但对于初次使用 Protel 的我们，有利于给我们充分的时间来理解程序的具体原理， 熟练操作步骤，倒也不算是一种不错的方法。最为关键的，通过这紧张而忙碌的1.5 天，让我对 一个软件由完全不会到熟练掌握，在我将任务完成的那一刻，那种兴奋是不言而喻的。第四个模块是机器狗的制作。老师给了我们3天时间，但大部分同学1天就完成了。有了 之前的焊接练习做基础,再加上Multisim仿真和PCB板的制作过程中对电路板设计原理的理解， 这个模块就是对之前各模块的整合，完成起来也很轻松。该模块包括元器件的识别与测试，机 器狗电路板的焊接，机器狗的组装和机器狗的调试。焊接过程没有什么问题，但是由于我对元 件的识别不够仔细，没有看清三极管分为3种类型，将S9014C和S9014D混为一谈，以至于将 Q2与Q4焊反了，因而不得不花时间拆焊，重焊。因为之前在焊接练习中就遇到过类似问题， 所以很快就解决了问题。由于我刚焊完电路板就急着去调试，因而最后一个焊点忘记将露出的 导线头切去，故而有所失误。做实验最重要的就是耐心，细心，但这次实验我却出了这么多的 问题，确实应该好好反省一下。电子工艺实习强调动手实践，正是这一点使我们获益匪浅。理论到实际总有一段距离，而 实践过程能强化对理论的理解，培养动手能力。把学到的知识应用于实际，跨越理论和实际的 距离，将见证我们的成长。虽然这次实习只有7天，但却是我第一次将理论用于实践，进一步加深了我对理论知识的 理解，让我对自己的专业有了更深层次的认识，让我获益匪浅。我真心地期待着下一次的实习经历。