北邮大二暑假电子工艺实习机器猫.docx

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北邮大二暑假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

2013/9/2~9/8

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

焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。

焊接过程中的一整套技术规定：

焊接工艺包括焊接方法、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。

我们本次实验中主要是PCB板上的手工焊接。

1.2焊接工具、焊料、焊剂的类别与作用

本次试验中使用的主要焊接工具是烙铁、镊子、螺丝刀、钳子等。

本实验采用的烙铁为外热式。

焊接材料分为焊料和焊剂，焊料主要是焊锡，焊剂主要是助焊剂和阻焊剂。

1.2.1电烙铁：

电子制作和电器维修必备工具，主要用途是焊接元件及导线，按结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。

一般电子制作都用20W-30W的内热式电烙铁。

1.2.2焊料

焊料是用于填加到焊缝、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。

熔焊用焊料的熔化温度通常不低于母材的固相线，其化学成分、力学、热学特性都和母材比较接近。

焊锡丝

本实验中使用的焊料为焊锡。

锡是一种质地柔软、延展性大的银白色金属，熔点为232℃，在常温下化学性能稳定，不易氧化，不失金属光泽，

抗大气腐蚀能力强。

1.2.3焊剂

焊剂可分为助焊剂和阻焊剂。

助焊剂能溶解去处金属表面的氧化物，并在焊接加热时包围金属的表面，使之和空气隔绝，防止金属在加热时氧化；可降低熔融焊锡的表面张力，有利于焊锡的湿润。

阻焊剂只在需要的焊点上进行焊接，把不需要焊接的印制电路板的板面部分覆盖起来，保护面板使其在焊接时受到的热冲击小，不易起泡，同时还起到防止桥接、拉尖、短路、虚焊等情况。

使用焊剂时，必须根据被焊件的面积大小和表面状态适量施用，用量过小则影响焊接质量，用量过多，焊剂残渣将会腐蚀元件或使电路板绝缘性能变差。

1.3焊接方法

实验主要是手工焊接所示的六项基本操作。

如图所示，元件的插放主要有卧式和立式两种方式。

加热焊接推荐的是五步焊接法，所示，实际熟练之后可不必完全遵循。

可以按照如图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所示。

注意事项

1）在焊接时应将不耐高温的元件留在最后进行焊接；

2）焊接时间不可太长，不可用力使覆铜拱起；

3）有极性的元件要注意区分器件的极性和管脚；

4）集成电路焊接前应先检查型号并确定引脚位置是否符合要求。

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

本次电子工艺实习产品机器猫时一个集声控、光控、磁控机电一体化电动玩具。

主要工作原理为：

利用55构成的单稳态触发器，在三种拨通的控制方法下，均给以低电平触发，促使电机转动，从而达到了机器猫停走的目的。

即：

拍手即走、光照即走、磁铁靠近即走，但都是只持续一段时间后就会停下，再满足其中任一条件时继续行走。

其电路原理图如下图所示：

机器猫电路原理图

整个电路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、干簧管够成，将声、光、磁信号转变为电信号，为单稳态电路提供触发信号。

信号经功放放大后驱动电机运转，带动机器猫运动。

4.2元器件的识别与测试

元器件名称

测试内容及要求

电阻

阻值是否合格

二极管

正向导通，反向截至。

极性标志是否正确（注：

有色环的一边为负极性）

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

负

正

极性正确

漏电流小

极性是否正确

是否漏电

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。

麦克风

（声敏传感器）

是将感应到的声音或振动转化为电信号的传感器。

用万用表电阻档，黑表笔接麦克风的正极（芯线），红表笔接麦克风负极，吹一吹麦克风，电阻应有明显的变化。

连接驻极体话筒可以使用双股电线，但是用屏蔽线能有效地减小噪音。

4.3机器猫的焊接

4.3.1按照印制板上的标识，将各个元器件焊接在印制板上。

4.3.2将焊接好基本器件的印制板与机器猫内部的电路进行连接。

参考下裂步骤进行连线：

（J1···J6的长度参考材料单）

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

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

在测试完电路后再进行组装；

干簧管放置在猫的后部紧邻机壳，以便于磁感应；

光敏三极管放置于猫胸前的钻孔处，以便于感应光照；

组装机壳时，注意螺钉不宜拧得过紧，以免塑料外壳损坏；

4.5机器猫的调试

组装好机壳后，放入电池，打开开关。

若是猫一直没有反应，成为死猫，则很可能电机的电源线连接失败导致电机不能工作；

若是打开开关后猫“疯了”，一直不停地行走，则很有可能是印刷版上的电路焊接出了问题；

若是在声、光、磁的某种控制下猫没有反应，则只需检查相对应的电路连接。

当机器猫的连接和组装都检查完毕，分别进行声控、光控、磁控测试，均有“走——停”过程即算成功。

5.实习的总结与心得体会

本次电子工艺实习内容是实现声控、光控、磁控机电一体化电动玩具机器猫的制作，通过制作这个产品完成EDA实践的全程受训过程。

在本次实习中，我们完成了从电路原理仿真验证、印制电路板设计制造知道元器件检测、焊接、安装、调试的产品设计制造全过程。

我们都是在实习第一天的课堂上才知道这次实习的具体内容的，当知道这次实习的要求是完成一只玩具机器猫时，我并不觉得这与我们的专业有太多联系。

当真正经历过这次实习，理解了声控、光控、磁控机器猫各种功能的实现原理后，才发现，原来有很多东西都是我们学过的课堂知识的应用与拓展。

实习的第一阶段是焊接电路的基本技术练习。

当领到电烙铁的时候内心还是有些小激动的，这是我第二次接触电焊，第一次是在做红外接收实验时焊接过一些简单的电路，而这一次焊接技术练习老师给我们一天半的时间让我们焊接三百多个孔，而且每个焊点间的距离特别近，这就使得后面的焊接变得更加困难。

说实话，刚开始的几个焊点焊的并不好，焊点上的焊锡弄多了，导致相邻的焊点很容易连在一起。

但经过十来个焊点的练习后，慢慢地找到了感觉，而后面的焊接就真正做到了又快又好了。

事实上，真正焊的好的焊点，焊锡适量，表面光滑闪亮而且焊接速度都会快不少。

由于我是第二次接触焊接，练习的时候比别人会更熟练一些，于是一天半的工作量我用了不到一天的时间就完成了三百多个焊点的焊接练习。

这也让我有了更充足的时间做后续准备。

实习的第二阶段是用Multisim10.0软件进行电路仿真。

由于本次实习的时间有限，老师给我们提供了声、光、磁控电路的电路原理图，我们根据这个原理图进行仿真。

在这个阶段我就遇到了一些小问题。

当我根据提供的原理图用软件画出后进行仿真时，发现灯泡一直亮着，并不会自行熄灭，这就意味着我的控制电路根本没有生效。

然后我就仔细地检查每个元件、每条导线的连接，后来才发现是因为在绘制原理图时多连接了一个节点，导致R7和Q2的集电极都直接接地了。

消除这个节点后才真正正确的完成了EDA仿真。

实习的第三阶段是用Protel99se软件制作PCB板。

这一部分是本次实习最困难的一个阶段。

首先是Protel99SE软件的安装。

这个软件在Win7上安装还会遇到一些问题。

根据老师提供的方法才好不容易给正确地装上了。

但在使用的时候才发现，这个软件真的是有点太“OUT”了，很多基本操作，基本的快捷操作都不能实现，这给我们的操作效率都打上了大大的折扣。

在这个基础上，我们要在画板上完成电路图的绘制，完成LM555CM元件的绘制和导入，完成每一个元件的封装，完成二极管和三极管的引脚修改。

说实话，这实在是有很大的工作量，而且相当耗时。

最后在PCB板上设计印制板，这更是一件烦死人的工作。

除了需要手动布局外，还要考虑许PCB的参数、线宽、安全距离、布线后不要随便移动元件等等。

布线的过程中总会有部分元件布局不太好导致布线失败。

虽然最后成功了，但这也给我留下了“深刻的印象”。

最后一个阶段是进行机器猫的焊接和组装。

这也是检查我们这次实习成果的时候。

经过前面多天的练习和对机器猫工作原理的理解，这一阶段大家的效率都非常高。

当然这肯定离不开老师的指导和之前的努力。

当测试好电路，将机器猫组装好并拿给老师验收时，发现自己完成的机器猫一次就成功完成了各项指定的性能要求，心底不免感到兴奋与欣慰。

总而言之，这次电子工艺实习还是相当成功的。

在老师的指导下，加上同学们的认真学习，努力练习，激情探讨，大都很好的完成了本次实习的目的。

通过这个机器猫，不但让我们巩固了课本上学过的知识，并且将之应用到实际生活中，这不仅加深了我们对于知识点的理解，更让我们对以后的学习充满了兴趣。