北邮大二下小学期机器狗实习报告2015

北邮信通院小学期电子工艺实习

北京邮电大学实习报告

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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，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接通过下列三种途径达成接合的目的：

1,、加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助

2、单独加热熔点较低的焊料，无需熔化工件本身，借焊料的毛细作用连接工件（如软钎焊、硬焊）

3、在相当于或低于工件熔点的温度下辅以高压、叠合挤塑或振动等使两工件间相互渗透接合（如锻焊、固态焊接）

依具体的焊接工艺，焊接可细分为气焊、电阻焊、电弧焊、感应焊接及激光焊接等其他特殊焊接。

焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空。无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。

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。

1.2 焊接工具、焊料、焊剂的类别与作用

如左下图为手工焊接的基本工具示意图，主要工具和材料是电烙铁、镊子、螺丝刀、钳子等。本实验采用的烙铁为内热式。

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如右上图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。

1.3 焊接方法

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，并对烙铁进行预热； 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。

本次实习采用的焊接方法示意图如下：

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其中元件的插放主要有卧式和立式两种方式，如图所示。本次实习都采取卧式插放。

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。

2. 原理图设计与仿真

2.1 Multisim仿真电路

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2.2 电路仿真波形

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3. 印制板设计

3.1 电路原理图

3.2 机器狗的印制板图

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4. 机器狗的焊接、安装及调试

4.1 机器狗的基本工作原理

如下图所示，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。

当声敏元件麦克风（Multisim仿真电路中由K1代替）没有接收到声音时，其导电率很低，并呈高阻抗，使得Q1反偏截止，电源通过R10加在Q2的基极上Q2截至，IC1的2脚输入高电平，处于复位状态，3脚输出低电平，则电机（Multisim仿真电路中由灯泡X1代替）不工作，机器狗保持静止状态。

当麦克风接收到声音时，内部会产生变化而导致其电阻变小。此时声音信号产生的脉冲信号通过C1直接耦合到Q1的基极上使之导通，信号经过共射后被反向放大。再通过C3直接耦合到Q2的基极，和经过R10的电压叠加变成高电平，促使Q2导通，使得555芯片与其他元件构成的单稳态电路的2脚从高电平跳变为低电平，这使得555芯片被触发翻转，3脚输出高电平，使D1导通，此时电动机开始工作。也就是说机器狗开始行走并发出叫声，持续时间与触发器延时时间相同。

当555芯片的3脚输出高电平时，电机被带动工作，D2导通，电压通过R10直接加到Q3的基极上，Q3导通，集电极产生负电压使得Q2反偏，又重新使得555芯片的2管脚回到高电平，555芯片在一个单位延迟时间后不再被触发。

但是当声音信号持续不断的被麦克风接收，此时555芯片的2脚会不断被触发，3脚持续输出高电平，此时电机始终处于工作状态，机器狗一直边走边叫直到声音信号消失为止。

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IC1的2脚，不同点在于，由于光控和磁控输出足够驱动IC1，故没有两级放大电路，其余的工作原理与声控

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相同。

4.2 元器件的识别与测试

4.3 机器狗的焊接

首先，按照说明和印制板上的标识，焊接各个器件到印制板上。

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然后，将焊接好基本器件的印制板与机器狗内部进行连接。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，使其在狗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（光控）：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。用电烙铁在狗的前胸烫出一个圆形的孔，将红外接收管套入该孔中。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。焊接完后麦克安在狗的尾部。

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 机器狗的组装

电路板和各感应部件的放置遵循以下思路： 1、干簧管安放在狗后部，贴紧机壳，便于磁感应 2、红外接收管通过钻孔放在狗胸前，便于感受光照

3、麦克风的放置应远离电动机，避免受到电动机声音的干扰，放置在狗的尾部

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

完成组装后，到老师那边拿电池装入机器狗进行测试。分别以声音刺激、光照刺激以及磁

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铁吸引进行测试，机器狗均有“走——停”过程，即测试通过。

若某部分功能不正常，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

经过为时七天的电子工艺实习之后，我获得了很多的收获，产生了不少的感悟，对我们工科的工作有了一些基本认知，下面我将详细总结我获得的经验： 1、背景知识的了解

第一天老师给我们介绍了各种背景知识，包括现代制版技术的概况、工业化生产中的工艺流程以及手工焊接的工具和步骤。

后来回去我通过上网查找资料进一步了解了SMT这一先进技术，SMT就是表面组装技术（Surface Mounted Technology），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为：SMY器件（或称SMC、片式器件）。将元件装配到印刷（或其它基板）上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。

SMT工艺流程——单面组装工艺步骤：来料检测—>丝印焊膏（点贴片胶）—>贴片—>烘干（固化）—>回流焊接—>清洗—>检测—>返修。

2、练习板的焊接

我刚开始焊接的时候非常生疏，导致练习板前几排的焊接出现了虚焊、焊锡过多、焊锡过少的现象，十分不美观。后来我请教了同学，并一直在脑海重复焊接的几个基本步骤，努力将每一步做到最好，终于我越焊越熟练，到后面的速度越来越快，焊得也越来越好，最终完成了老师布置的焊接练习板的任务。

最初对焊接如此密密麻麻的练习板我感到很不耐烦，觉得没什么用处，但是在焊接过程中我学会了冷静。而且最重要的是这一练习为我最后在进行机器狗的焊接时打下了良好的基础，使我能得心应手地完成各种焊接工作，多亏了之前的认真练习。所以我明白了基础的重要性以及对基础进行大量练习的必要性，正所谓量变产生质变。所以我们一定不能掉以轻心，努力去做好每一步。

3、用Multisim 10.0软件进行电路仿真

因为我之前在模电实验中有使用过Multisim 13.0进行电路仿真，所以软件操作没有太大问题。但是在仿真过程中，我依旧认真分析每一块功能的对应电路，理解机器狗工作的基本原理，为之后的PCB仿真打下基础。我认为我们不能仅为了完成任务而去仿真，而是要在仿真过程中尝试着运用以前的知识去理解电路，这样才能将理论运用到实践。

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4、用Protel 99se软件制作PCB板

这是我第一次接触Protel软件，而且由于这个版本有点低，所以我刚开始操作起来很不熟悉，也遇到了较多问题。刚开始系统库的555怎样都不能复制到Schlib1.lib这个文件中，后来我通过网络的帮助发现要通过从系统库中拖动555到Schlib1.lib中才能完成复制。

最后，PCB图的制作也并不简单，因为除了需要手动布局外，还要考虑许多细节问题：PCB的参数、线宽、注意保持安全距离、布线后不要随便移动元件等等。过程中，我发现元件的相对位置应该和原理图大致一致，这样得到的布线会比较简洁。 5、正式改装机器狗

我觉得是焊接练习板以及Multisim 10.0和Protel的仿真，为改装机器狗打下了基础。 刚开始将各种元件焊接到印制板上时，我十分的小心翼翼，认真读出各个色环电阻的大小，并进行标注，注意二极管、电解电容的极性，反复检查，生怕出了差错。在焊接的时候，我的焊接技艺已经熟练，所以没遇到太大问题。

在进行机器狗组装时，我认真反复地阅读说明书，理解好每一步再去操作，更加仔细和耐心，所以最后顺利通过了测试，完成了最终任务。

总之，通过此次实习，我完整地学习体验了电路的设计、仿真、制作、焊接、测试的全过程，对PCB版的应用、电路的仿真等有了深刻的了解，焊接技术的学习与应用锻炼了我的动手能力，使我对电子电路学习有了全新的认识和理解，使我处理工科问题的能力得到极大提升，我觉得老师说的话很有道理，我们的小学期并不是为了做一个机器狗，我们小学期的目的是为了让我们熟悉这种解决问题的方式，获得敢于解决问题的勇气，这才是我小学期最重要的收获。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cagj.html