电子工艺实习_机器狗.doc

北京邮电大学实习报告实习名称电子工艺实习学 院信息与通信工程学院学生姓名ABC班 级2012211103学号2012212661实习时间2014.9.1-2014.9.7实习地点学九301教室实习内容一、 掌握电烙铁的正确使用方法、基本的焊接技术和万用表等常用电子仪表的使用方法；了解常用电子元器件的性能特点、命名、识别及其安装方法。了解和掌握表面贴装工艺（SMT）的基本知识、工艺流程以及各种常用的EDA工具。二、 掌握机器狗的工作原理，学会识别电路原理图与印刷图；学会半导体二极管、电解电容等有极性元件正负极性的区分，色环（四色或五色）电阻、电感标称数值的读取等，并进一步熟练焊接技术。三、 了解并初步掌握一般电子产品的生产制作、调试与装配的基本技能与方法。四、 整机调试与验收，写实习总结报告。学生实习总结（附页，不少于2000字）见附页实习成绩评定遵照实习大纲并根据以下三方面按百分制综合评定成绩：1、思想品德、实习态度、实习纪律等2、技术业务考核、笔试、口试、实际操作等3、实习报告、分析问题、解决问题的能力实习评语:实习成绩:指导教师签名： 实习单位公章年 月 日北京邮电大学电子工艺实习报告附页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。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3. 焊接材料分类示意图图2. 手工焊接工具如图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。下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。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6. 加热焊接五步法图5. 元件插放的两种方式可以按照如图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。图8. 拆焊的主要步骤图示1.4 焊接技巧和注意事项v 焊接技巧n 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。n 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。n 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。v 注意事项n 注意电烙铁的正确使用，尤其避免烫坏导线发生触电事故。n 焊接时间不可太长，不可用力使覆铜拱起。n 注意区分有极性元器件的极性。n 尽量避免重复焊接。2. 原理图设计与仿真2.1 Multisim仿真电路 图9. Multisim 仿真电路图2.2 电路仿真波形图10. Multisim 仿真波形图3. 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机器狗电动机功率放大声敏传感器两级放大光敏传感器磁敏传感器单稳态触发器讲解后理解：图14. 机器狗基本工作原理磁控电路光控电路声控电路单稳态触发电路电机驱动电路机器狗由LED发射管，S2光接收管，S3干簧管组成的光控、磁控触发电路Q4，Q5组成的电机驱动电路555,R6,C2,C5组成的单稳态触发电路麦克风，Q1，Q2等组成的声控触发电路 下面着重分析声控电路的工作原理。所用原理图如图14所示。图15. 机器狗声控电路工作原理声控电路由麦克和两级放大电路构成：当没有声音刺激时，声敏元件麦克呈高阻抗，使得反向截止，电源通过加在的基极上使之截至，的脚输入高电平，处于复位状态，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，耦合到的基极上而导通，经过两级放大，使得等元件组成的单稳态电路脚输入从高电平跳变为低电平，触发翻转，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，可参看图的仿真波形。当的脚输出高电平带动电机工作的同时，导通，将直接加到的基极上使其导通，基极电位变为低电位进而被截止，的脚输入由低电平跳为高电平。处于复位。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的脚，不同点在于，由于光控和磁控输出足够驱动，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：n 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，由电动机正端引线到印制板上的。音乐芯片连电池负极的端改接至，使狗发声。n 电源：由电池负极引根线到印制板上的。与相连，不用单独再接。n 磁控：由、引两根线、，分别焊接在干簧管两脚，干簧管没有极性。n 红外接收管：由、引两根线、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上。n 声控部分：屏蔽线两头脱线，用于焊接、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：n 干簧管放在狗后部，贴紧机壳，便于磁感应n 红外接收管通过钻孔放在狗胸前，便于感受光照n 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DesignRulesWidth ConstriantProperties，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DesignRulesRouting LayersProperties，将TopLayer选项置为Not Used，再通过Auto RouteAllRoute 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。11