电子工艺实习_机器猫.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

班 级
2008211113
学 号

实习时间
2010年9月
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

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。后文将作详细论述。
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
拆装机器猫
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 机器猫的印制板图
图12. PCB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
如图所示，机器猫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。
图13. 机器猫基本工作原理

下面着重分析声控电路的工作原理。所用原理图如图所示。
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，机器猫保持静止状态。
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，机器猫开始运动，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 机器猫的焊接
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猫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，使猫发声。
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 机器猫的组装
电路板和各感应部件的放置遵循以下思路：
n 干簧管放在猫后部，贴紧机壳，便于磁感应
n 红外接收管通过钻孔放在猫胸前，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 机器猫的调试
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了设计原理图，画出PCB板图，但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。而开学前的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，同时也是十分有意义的。
我在实习中按照指导老师的安排，一步一步动手实践，整个实习安排井井有条；而一步一个脚印的实践，也让我学到了很多制版和焊接的基本知识。
我逐步熟悉了常用电子元器件的性能特点、命名、识别及其安装方法，而不再仅仅是器件的数学和物理模型。当然，烙铁的使用、基本的焊接技术也在反复的练习过程中得到了强化。观看教学视频、听老师授课，我了解到现代制版技术的概况、SMT的基本知识、工业化生产中的工艺流程。另外，我第一次使用Multisim软件进行绘图和仿真，了解了其基本使用流程和方法，同时深化了Protel软件的使用和PCB板的制做。通过分析机器猫的工作原理，再次回顾了电子线路课程中讲到的理论知识。
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。
焊接电路是一项严谨的工作，每一个管脚都不能虚焊或者焊错，每一个步骤都不能省略，每一个细节够不能忽略。对烙铁的安全使用也要求一丝不苟。这种严谨的素质和作风对工科的学生来讲是非常重要的。
十天的时间很快就过去了，但这十天带给我的记忆将久久不会忘却。

9