电子工艺实习 机器猫.docx
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电子工艺实习机器猫
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
班级
学号
实习时间
实习地点
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、掌握机器猫的工作原理，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
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，通过高温条件下焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成永结牢固的结合面而结合成整体。
焊接的过程有浸润、扩散、冷却凝固三个阶段的变化。
焊接工艺是指焊接过程中的一整套技术规定。
包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。
压力
基本焊接法钎焊电子束焊
电渣
融化气焊手工电弧焊
激光埋弧焊
电弧气体保护焊
等离子弧焊
1.2焊接工具、焊料、焊剂的类别与作用
1.2.1类别
焊接工具：
烙铁、镊子、螺丝刀、钳子等。
按加热方式可分为内热式、外热式等，按功能分为防静电式、吸锡式、恒温式等。
焊料是焊接时用于填加到焊缝、堆焊层和钎缝中的金属合金材料的总称。
包括焊丝、焊条、钎料等。
焊料分软焊料和硬焊料两种，软焊料熔点较低，质软，也叫焊镴，如焊锡；硬焊料熔点较高，质硬，如铜锌合金。
本次实习使用的焊料为焊锡（铅锡合金）。
焊剂是指焊接时，能够熔化形成熔渣和（或）气体，对熔化金属起保护和冶金物理化学作用的一种物质，又称助焊剂或阻焊剂，一般由活化剂、树脂、扩散剂、溶剂四部分组成。
一般可划分为酸性焊剂和碱性焊可划分为酸性焊剂和碱性焊剂两种剂两种。
1.2.2作用
材料项目
作用
焊接工具
电烙铁
焊接主要工具，用于熔化焊锡
电烙铁架
放置电烙铁
螺丝刀
拆装机器猫上的螺丝
镊子
焊接时夹持焊锡，刮掉烙铁上的氧化层
钳子
剪裁导线或焊锡等
焊料
焊锡（锡铅合金）
固定焊脚，电路板和器件电气连接
焊剂
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
1.3.1过程：
1.3.2原件插放方式：
1.3.3手工焊接方法：
1.准备施焊，检查焊件、焊锡丝、烙铁，保持焊件和烙铁头的干净；
2.加热焊件，用烙铁头加热焊件各部分，加热时不要施压；
3.熔化焊料，焊锡丝从烙铁对面接触焊件，将焊丝至于焊点，是焊料融化并润湿焊点；
4.移开焊锡，当融化的焊料在焊点上堆积一定量后，移开锡丝；
5.移开烙铁，当焊锡完全润湿后，迅速移开烙铁，在焊锡凝固前保持焊件为静止状态。
1.3.4常见的焊接错误：
1.3.5拆焊技术：
1.3.6焊接技巧：
1.先低后高，先小后大。
先焊接高度较低、尺寸较小的元件，再焊接高度较高、尺寸较大的元件，避免先焊大元件而小元件不便于焊接的情况；
2.元器件可采用卧式焊接和立式焊接两种焊接方法。
电阻、二极管均采用卧式焊接法，电容、三极管均采用立式焊接法；
3.注意怕热元件，如555集成芯片、三极管、二极管、电解电容等，此类元件不可承受长时间的高温。
故在焊接这类元件时每个引脚焊接时间最好在4～5秒，不可过长；
4.注意区分极性元件和芯片方向，如电解电容、二极管、三极管等极性元器件的引脚属性、555集成芯片的放置方向；
5.焊接时仔细认真，不要焊错元件；
6.焊后处理：
剪去多余引线，避免发生短路；检查焊点，看是否有虚焊、桥接等现象。
2.原理图设计与仿真
2.1Multisim仿真电路
2.2电路仿真波形
3.印制板设计
3.1电路原理图
3.2机器猫的印制板图
4.机器猫的焊接、安装及调试
4.1机器猫的基本工作原理
机器猫核心部件主要由声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路、触发电路、单稳态电路、电机驱动电路和开关等组成。
声控、光控、磁控检测电路分别主要由麦克风、光敏三极管（红外接收管）、干簧管构成，可将声信号、光信号、磁信号转变为电信号，以此作为单稳态触发器的触发信号。
单稳态触发器触发后，信号经功放单路放大后驱动电机运转，从而带动机器猫运动。
4.1.1555构成的单稳态触发电路
仿真图：
基本原理：
555定时器的功能主要由两个比较器C1和C2决定，比较器的参考电压由分压器提供，在电源和地之间加VCC电压，并让VM悬空时，上比较器C1的参考电压为2/3VCC，下比较器C2为1/3VCC。
单稳态触发器电路平时总是处于一种稳定状态，在外来触发信号的作用下，它能翻转成新的状态。
但这种状态是不稳定的，只能维持一定时间，因而称之为暂稳态。
暂稳态结束后，电路能自动回到原来状态，从而输出一个矩形脉冲，由于这种电路只有一种稳定状态，称之为“单稳电路”。
它的暂态时间的长短由电路本身的耦合元件RC决定。
工作波形
单稳态触发电路
4.1.2声敏传感的两级放大电路
仿真图：
基本原理：
当检测到声音信号，K1闭合，通过C1直接耦合到Q1的基极上而导通，并且反向，
再通过C3直接耦合到Q2的基极，即两级放大，与通过R10的电压叠加变成高电平，
Q2导通，使得ICI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，IC1
被触发翻转，3脚输出高电平，电动驱动机开始工作，机器猫便开始行走了，同时行
走的时间将延长到单稳态触发器的延时时间。
当再次接受到声音信号时，机器猫会
再次工作且依旧一段时间后结束。
4.1.3磁敏传感和光敏传感电路
仿真图：
基本原理：
光敏三极管或干簧管接收到信号时，K2或K3闭合，它们可将光信号、磁信号转变
为电信号，使得IC1等元件组成的单稳态电路2脚由高电平跳变为低电平，从而IC1
被触发翻转，3脚输出高电平，电动机开始工作，机器猫便开始行走了，同时行走的
时间将延长到单稳态触发器的延时时间。
当再次接受到光信号或者磁信号时，机器
猫会再次工作且依旧一段时间后结束。
4.1.4功率放大电路
仿真图：
基本原理：
将前一级的输入信号功率放大，驱动后面发动机来使机器猫正常工作。
4.1.5反馈回路
仿真图：
基本原理：
当IC1的3脚输出高电平可以带动电机工作的同时，D2被导通，将直接加到Q3的
基极上，Q3被导通，进而Q2被截止，IC1的2脚输入由低电平跳为高电平，3脚输
出低电平，不能驱动电动机，IC1处于复位状态。
该电路的功能为反馈，使猫不能一
直行走，一段时间就停下了。
4.2元器件的识别与测试
元器件名称
元器件的识别
元器件的测试
电阻
本次所用电阻为五色环电阻，按照棕红橙黄绿蓝紫灰白黑从1~9,0的顺序，前三位为有效阻值，第四位为有效位数，第五位为允许偏差（皆为1%），读数识别
二极管
正向导通，反向截止。
极性标志是否正确（注：
有色环的一边为负极）
三极管
判断极性及类型：
8050、9014（D）为NPN型β值大于200
电解电容
用万用表检查是否漏电、极性是否正确
光敏三极管
（红外接收管）
由两个PN结组成，它的发射极具有光敏特性。
它的集电极则与普通晶体管一样，可以获得电流增益，但基极一般没有引线。
光敏三极管有放大作用，如右图所示。
当遇到光照时，C、E两极导通。
测量时红表笔接C。
干簧管
（舌簧开关）
由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成，密封于玻璃管中，舌簧端面互叠留有一条细间隙,触点镀有一层贵金属，使开关具有稳定的特性和延长使用寿命。
当恒磁铁或线圈产生的磁场施加于开关上时,开关两个舌簧磁化，若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力，舌簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合。
一旦磁场力消除，舌簧因弹力作用又重新分开，即电路断开。
我们所用的干簧管属常开型。
麦克风
（声敏传感器）
是把外界胜场中的声信号转换成电信号的传感器。
用万用表电阻档黑表笔接麦克风正极，红表笔接负极，吹一吹麦克风，电阻应有明显变化，反接则电阻变化很小。
连接驻极体话筒可以使用双股电线，用屏蔽线能有效减小噪音。
4.3机器猫的焊接
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（声控）
S
红外接收
（光控）
I
电源
V
干簧管（磁控）
R
1.电动机：
打开机壳，电动机（黑色）已固定在机壳底部。
电动机负极与电池负极有一根连线，改装电路，将连在电池负极的一端焊下来，改接至线路板的“电动机－”（M－），由电动机正端引一根线J1到印制板上的“电动机＋”（M＋）。
音乐芯片连接在电池负极的那一端改接至电动机的负极，使其在猫行走的时候才发出叫声。
2.电源：
由电池负极引一根线J2到印制板上的“电源－”（V－）。
“电源＋”（V＋）与“电机＋”（M＋）相连，不用单独再接。
3.磁控：
由印制板上的“磁控＋、－”（R＋、R－）引两根线J3、J4，分别搭焊在干簧管（磁敏传感器）两腿，放在猫后部，应贴紧机壳，便于控制。
干簧管没有极性。
4.红外接收管（白色）：
由印制板上的“光控＋、－”（I＋、I－）引两根线J5、J6搭焊到红外接收管的两个管腿上，其中一条管腿套上热缩管，以免短路，导致打开开关后猫一直走个不停。
红外接收管放在猫眼睛的一侧并固定住。
应注意的是：
红外接收管的长腿应接在“I－”上。
5.声控部分：
屏蔽线两头脱线，一端分正负（中间为正，外围为负）焊到印制板上的S＋、S－；另一端分别贴焊在麦克风（声敏传感器）的两个焊点上，但要注意极性，且麦克易损坏，焊接时间不要过长。
焊接完后麦克安在猫前胸。
6.通电前检查元器件焊接及连线是否有误，以免造成短路，烧毁电机发生危险。
尤其注意在装入电池前测量“电源－”（V－）。
“电源＋”间是否短路，并注意电池极性。
4.4机器猫的组装
1.将干簧管在猫后部，贴紧机壳，便于磁感应；
2.接收管通过钻孔放在猫胸前，便于感受光照；
3.将麦克风放置在紧贴机器猫的上部，使之不受发动机振动的干扰，且可以方便的接受外部
的声音信号；
4.简单测试3项功能后后再组装机壳，即：
磁铁靠近即走、光照即走、拍手即走，注意螺
钉不宜拧得过紧，以免塑料外壳损坏。
装好后，分别进行声控、光控、磁控测试、均有
“走——停”过程即算合格。
4.5机器猫的调试
1.死猫现象：
即出现开关打开后，猫既不走也不叫的现象。
出现这种情况的原因可能是PCB
板以及机器猫的焊接过程中出现断路的情况。
这时候要检查电路是否正确，是否有漏焊、
虚焊等状况，以及检查焊接线是否牢固，然后更改错误后继续进行测试。
2.疯猫现象：
即出现开关打开后，猫一直叫无法停下的现象。
出现这种情况的原因可能是麦
克风放置的位置距离发动机距离过近，是麦克风一直接受声音信号，无限循环，导致“疯
猫”现象，需要将麦克风移至离发动机较远的地方。
3.检查电路板的时候，注意检查是否有短路的情况。
可以通过万用表检查有错误的地方出现
等位点，即出现了短路。
5.实习的总结与心得体会
为期7天的小学期顺利结束，本次电子工艺实习需要完成的机器猫的制作，通过本次实习，学会了很多东西，学会完成了一整套制作机器猫的流程，包括4大部分：
焊接工艺学习、Multisim10电子电路仿真、Protel99SE印制电路板设计仿真、机器猫的焊接制作。
在本次的实习中，学会了如何设计一个智能的机器猫，学会了如何设计电路以及如何将理论电路运用到实际的工厂制作，学会了如何真正制作一个可以投入市场的成品，学会了如何运用EDA软件测试实际的电路的功能，锻炼了自己思考问题的能力，锻炼的动手的能力，锻炼了运用软件的能力，受益匪浅。
在第一天看到老师展示我们即将做的产品以及该机器猫的功能，看到后十分兴奋，最兴奋的是当老师说做完后的机器猫成品留给自己，更加提高了我的兴趣。
第一项就是焊接练习板上的300多个焊点，前10个大概有点歪歪扭扭的，后来想到滴完焊锡后用手扶正原件，这样焊接出来的焊点就很规整了，且线要尽量剪短，为了避免以后搭电路会出现短路的情况，细节会打败成功。
整体电路板焊的十分工整，觉得前期熟练程度已经达到。
第二项任务是使用MULTISIM10.0软件绘制原理图，这个软件功能比较成熟，且比较好理解，在网上查阅了一些资料后就开始进行画图，整体比较顺利，有一些小细节：
1、开关寻找的比较麻烦，最开始是在Basic->SWITCH里寻找，没找到，最后在Electro_Mechanical->MOMENTARY_SWITCHES里找到相应正确的元件。
2、仿真图最开始会有一个自动的类似触发开关形成的图案，但是还有按动任一一个开关就形成了，最终发现这个软件很智能，自动修正了一些参数，最终在InteractiveSimulationSettings中的Initialconditions改为Automaticallydetemineinitialconditions，使得电路图正确。
第三项任务是Protel99SE实现PCB的设计，相对于MULTISIM10.0，这个软件就比较难使用，功能比较不全面且使用时卡的十分厉害，经常会没反应，不过后来这个软件可能适应了WINDOWS系统，慢慢的流畅起来。
做机器猫的印刷电路板的时候遇到了很多问题，有很多不会的地方，不过最后通过上网查阅资料都已解决。
具体如下：
1、绘制原理图时，旋转了接口，这时由于端口是封装的，按照原来的电路图连接的话就出现了端口连接错误的问题，导致PCB班连接的逻辑错误，最后没有使用翻转，而是使用轴对称解决问题。
2、三极管和二极管管脚与PCB中的封装逻辑有一些问题，最后通过修改网络表生成了正确的PCB板。
3、修改了网络表后，以为会直接生成PCB,结果失败，通过查找资料才知道要导入NET表，最终解决问题。
4、PCB中元件布线，不能过于紧凑，否则线会变为绿色。
5、该软件默认为双面板设置，而本次实验为单面板，需要通过查找资料更改了设置。
最后为将板子焊接在机器猫里，里面的焊接比较麻烦，线比较多且细，焊接的时候找了另外一个同学帮忙。
剩下的步骤比较顺了，测试合格封装后就做好了一个机器猫的成品，准备拿回家给父母看看我大学小学期的成果，很有成就感。
本次实习，收获颇丰，学会了焊接电路板，学会了使用两种软件，学会了如何布线才最为合理，学会了注意细节：
管脚的顺序，元件的正负极等等。
希望以后还有机会做这种有意思的实习，提高自己动手以及思考的能力。
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