北邮电子狗电子工艺实习报告

北京邮电大学实习报告
一．实习目的：
为了培养学生的基础能力，通过学习熟悉电路主要的电子元器件,掌握电路焊接工艺的基本技能。

以及熟悉手工焊锡常用工具的使用及其维护与修理。

基本掌握手
工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。

能够根据电路
原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。

熟悉常用电子器件的类别、型号、规
格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。

能够正确识别和选用常用的
电子器件，并且能够熟练使用普通万用表。

了解电子产品的焊接、调试与维修方法。

为日后学习电子技术课的打好入门基础。

二．实习内容：
实验分为四个部分：
1.练习焊接。

2.Multisim仿真
3.Protel99se仿真
4组装机器狗。

三．实习前准备
3.1焊接工艺
3.1.1焊接工艺的基本知识
焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。

焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。

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。

3.1.2 焊接工具、焊料、焊剂的类别与作用
焊接工具：
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
图1 电烙铁图2 剪线钳
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。

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
图3 焊接
3.1.3焊接工艺的要点
预热
预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施。

预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。

通常，35和45钢的预热温度为150～250℃。

含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。

若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。

焊条条件
许可时优先选用酸性焊条。

坡口形式
将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。

如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。

工艺参数
由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，也就是我们通常说的灼伤（电流过大时母材被烧伤）。

热处理
焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢。

所以，焊接时不能在过冷的环境或雨中进行。

焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。

焊后消除应力的回火温度为600～650℃，保温1-2h,然后随炉冷却。

若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。

3.1.4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。

清除元件表
面氧化层调整管脚插放
元件
加热
焊接
检查焊
接效果拆焊
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。

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。

烙铁加热焊点
吸锡器吸
焊点焊锡
移去烙铁
和吸锡器
用镊子拆
去元器件图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
图7. 焊接的典型错误图示
图8. 拆焊的主要步骤图示
3.1.5焊接技巧和注意事项
❖焊接技巧
⏹焊接顺序：按照先小后大，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。

四．原理图设计与仿真
4.1 Multisim仿真电路
4.2 电路仿真波形
五．印制板设计5.1 电路原理图
5.2 机器狗的印制板图
五．机器狗的焊接、安装及调试
5.1 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、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，带动机器狗运动。

下面着重分析声控电路的工作原理。

所用原理图如图9所示。

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。

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。

5.2 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
图9. 机器狗基本工作原理
电阻注意阻值读数是否正确
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。

电解电容是否漏电
极性是否正确
光敏三极管由两个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
麦克风是把外界声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（芯线），红表笔接麦克
负极，吹一吹麦克风，电阻应有明显的
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，但使用屏蔽
线能有效地减小噪音。

负
正
5.3 机器狗的焊接
首先，按照5.2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。

在连线之前，应将机壳拆开，避免烫伤及其他损害，并保存好机壳和螺钉。

注意：电机不可拆!
符号说明如下：
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，改接至印制板的“电动机－”（M －），由印制板上的“电动机＋”（M＋）引一根线J1 到电动机正端。

音乐芯片连接在电池负极的那一端改接至电动机的负极，使其在狗行走的时候才发出叫声。

2. 电源：由印制板上的“电源－”（V－）引一根线J2 到电池负极。

“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，放在狗后部，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，导致打开开关后狗一直走个不停。

应注意的是：红外接收管的长腿应接在“I－”上。

在狗机壳前面
的小挡板上打个Φ5 的孔，将红外接收管固定住。

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。

焊接完后麦克安装在狗前胸。

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。

5.4 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。

检测通过之后进行封装。

5.5 机器狗的调试
简单测试完成后再组装机壳，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。

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。

检查时可使用万用表探测电位加速诊断。

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。

六．实习的总结与心得体会。