北邮电子工艺实习报告-机器狗

北京邮电大学实习报告实习名称电子工艺实习学院学生姓名班级学号实习时间实习地点学九301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11.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。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。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。图1.波峰焊机原理图示意图2.手工焊接工具图3.焊接材料分类示意图北京邮电大学电子工艺实习报告附页2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。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4.焊接的六个基本操作图5.元件插放的两种方式图6.加热焊接五步法北京邮电大学电子工艺实习报告附页3可以按照如图7所示的焊接错误示意图检查焊点缺陷。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。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。图7.焊接的典型错误图示图8.拆焊的主要步骤图示北京邮电大学电子工艺实习报告附页42.原理图设计与仿真2.1Multisim仿真电路2.2电路仿真波形图9.Multisim仿真电路图图10.Multisim仿真波形图北京邮电大学电子工艺实习报告附页53.印制板设计3.1电路原理图3.2机器狗的印制板图图11.Protel电路原理图北京邮电大学电子工艺实习报告附页64.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：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北京邮电大学电子工艺实习报告附页7讲解后理解：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。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北京邮电大学电子工艺实习报告附页8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1Q反向截止，电源通过4R加在2Q的基极上使之截至，1IC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1Q的基极上而导通，经过两级放大，使得1IC等元件组成的单稳态电路2脚输入从高电平跳变为低电平，1IC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1IC的3脚输出高电平带动电机工作的同时，1D导通，将直接加到5Q的基极上使其导通，2Q基极电位变为低电位进而被截止，1IC的2脚输入由低电平跳为高电平。1IC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1IC的2脚，不同点在于，由于光控和磁控输出足够驱动1IC，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图15.机器狗声控电路工作原理北京邮电大学电子工艺实习报告附页9二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1J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。北京邮电大学电子工艺实习报告附页10电源：由电池负极引根线2J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3J、4J，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5J、6J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—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此次电子工艺实习历时7天，分为4个模块。第一模块为焊接练习板，历时1.5天。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。我拿到的电烙铁感觉不太好用，焊锡在烙铁尖上非常难熔，必须要在较上位置才能熔化，而且我们使用的电烙铁尖上应该是有一层镀膜的，但我的似乎完全损坏掉了，烙铁并不会沾锡，焊锡经常要么不熔，一熔就化作一股青烟飘散，因而焊的十分慢。而且不太习惯用钳子剥导线，夹得过轻去不掉外皮，过重就会将导线夹断，因而在剥线环节也耗去了一些时间。第二天上午，有些同学已经焊完之后，我借用他们的电烙铁，果然焊得快了许多。总的来说，虽然焊接过程辛苦了些，但也是掌握了一门技巧。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，对该软件比较熟悉，搭接电路的过程比较顺利。整个过程没有出现什么难以解决的问题，唯一的问题就是找不到与参考书上完全一致的开关K1、K2及K3，而以前搭电路的时候也没有注意过关于开关的问题，最后找到了PB_NO替代参考书上的K1、K2及K3，得以顺利完成仿北京邮电大学电子工艺实习报告附页11真。总的来说，在Multisim仿真这个环节还是比较顺利的。第三个模块是用Protel99SE完成PCB板的制作，历时1.5天。我之前并没有用过Protel或者类似的软件，对我而言，Protel是一种全新的工具，远比Multisim要复杂得多。可以说，在我看来,Multisim仿真是可以0.5天解决的，而Protel实习则要2天时间才比较充裕。由于初次使用Protel软件，对使用方法完全不熟悉，看着ftp上的各种WORD文档：《PROTEL99简明使用手册》、《Protel实习及注意事项2015》、《vista和win7用户无法在protel中添加库文件的解决方法（图文解说）》、《win7系统_protel_se_99破解方法》可以说是完全懵了。只能在网上找Protel99SE的教程，开始建原理图，走一步，看一步。果不其然，在制作555器件的过程中遇到了一些问题。添加LM555需要加载ProtelDOSSchematicLinear.lib文件库，但win7系统无法直接加载。于是，参照“解决方法”弄了两遍，终于搞定。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Documents下新建.lib文件，并在.lib文件中修改555，通过Tools→RenameComponent重命名即可，我将其命名为“Timer555”。然后Design→CreateNetlist…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，在实际操作时，刚开始看到这么多东西，有点不知所措，最后终于找到是在左边栏里输入元件名，然后find，再更改，这样是最为方便的。然后新建.PCB文件，在BottomLayer层通过Design→LoadNets…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Design→Rules…→WidthConstriant→Properties，将MinimumWidth，MaximumWidth，PreferredWidth均设为40mil，其次要设置布线层面为仅在底层布线，通过D