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5.1测试器件好坏与规格……………………………………….8
5.2焊接步骤…………………………………………………….11
5.3焊接要求…………………………………………………….12
5.4电路板调试………………………………………………….12
六、结论及心得…………………………………………………..13
心形LED循环灯实训报告
一、实训任务与要求
1.1实训任务
选择采用LED灯、三极管、电阻及电容等设计一个简单的电路,实现LED灯呈心形循环闪烁的功能。
1.2实训要求
1)用所指定的元器件完成实训课题的电路设计、焊接及调试;
2)进一步熟悉常用元器件的类型和特征,并掌握合理选用原则;
熟悉相关仪器的使用;
3)掌握电路的设计与调试的方法;
4)撰写课程实训报告。
1.3实训目的
通过实训加强学生对所学理论知识的理解;
强化学生的技能练习,使之能够掌握电子技术应用的及成本理论、技能、技巧;
加强动手及劳动观念的培养;
尤其在培养学生对所学专业知识综合应用能力及认知素质等方面。
二、方案设计
该循环灯使用3V电池供电,18只LED被分成3组,分别是LED1—LED6、LED7—LED12、LED13—LED18.每当电源接通时,3只三极管会争先导通,但是由于元器件存在差异,只会在1只三极管最先导通。
这里假设V1最先导通,则LED1—LED6点亮。
由于V1导通,其集电极电压下降使得电容C2的左端下降,接近0V。
由于电容两端的电压不能突变,因此V2的基极也被拉到近似0V,V2截止,故接在其集电极的LED7—LED12熄灭。
此时V2的高电压通过电容C3使V3基极电压升高,V3也将迅速导通,LED12—LED18点亮。
因此在这段时间里,V1、V3的集电极均为低电压,LED1—LED6和LED13—18被点亮,LED7—LED12熄灭。
但随着电源通过电阻R3对C2 的从点,V2的基极电压逐渐升高,当超过0.7V时,V2 由截止状态变为导通状态,集电极电压下降,LED7—LED12 点亮。
于此同时,V2的集电极下降的电压通过电容C3使V3得基极电压也减低,V3由导通变为截止,其集电极电压升高,LED13—LED18熄灭。
接下来,电路按照上面叙述的过程循环,3组18只LED便会被轮流点亮,同一时刻有2组共12只被点亮。
这些LED被交叉排列呈一个心形图案,不断地按照顺时针方向循环闪烁发光,达到流动显示的效果。
三、电路设计
3.1电路板设计思路
首先读题、审题、明电路,(混联不要求)一般只有两种电路,串联和并联,串联比较容易,关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路,支路中的电流表和开关只管本支路的用电器,明确后分支路作图,最后电压表并在被测用电器两端。
完毕检查电路,电路作图必须用铅笔,横平竖直,转弯处不得画元件,作图应规范。
3.2原理图、PCB及3D图:
(心形LED循环灯原理图)
(心形LED循环灯PCB)
(心形LED循环灯3D图)
四、元器件实物图与清单
1.常用电子器件清单如下:
名称
数量
类型大小
电阻
3个
10K
100
电容
10UF
三极管
9013NPN型
LED灯
18个
发光二极管
(三极管对应的实物图)
(电解电容对应实物图)
(LED灯对应实物图)
2.万用表一块
3.电烙铁一把(20W—30W)
4.覆铜板一块
五、硬件焊接与调试
5.1测量器件好坏与规格
1.测量电容
1)电容的正负极区分和测量。
电容上面有标志的黑块为负极。
在PCB上电容位置上有两个半圆,涂颜色的半圆对应的引脚为负极。
也有用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负。
当我们不知道电容的正负极时,可以用万用表来测量。
电容两极之间的介质并不是绝对的绝缘体,它的电阻也不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上。
电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。
只有电解电容的正极接电源正(电阻挡时的黑表笔),负端接电源负(电阻挡时的红表笔)时,电解电容的漏电流才小(漏电阻大)。
反之,则电解电容的漏电流增加(漏电阻减小)。
这样,我们先假定某极为“+”极,万用表选用R*100或R*1K挡,然后将假定的“+”极与万用表的黑表笔相接,另一电极与万用表的红表笔相接,记下表针停止的刻度(表针靠左阻值大),对于数字万用表来说可以直接读出读数。
然后将电容放电(两根引线碰一下),然后两只表笔对调,重新进行测量。
两次测量中,表针最后停留的位置靠左(或阻值大)的那次,黑表笔接的就是电解电容的正极。
2)电容使用的一些经验及来四个误区。
一些经验:
在电路中不能确定线路的极性时,建议使用无极电解电容。
通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。
如超过了规定值,需选用耐大纹波电流的电容。
电容的工作电压不能超过其额定电压。
在进行电容的焊接的时候,电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离,以防止过热造成塑料套管破裂。
并且焊接时间不应超过10秒,焊接温度不应超过260摄氏度。
2.测量电阻
1)如何检测电阻的好坏(电阻检测方法与经验)_固定电阻器的检测
将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接测出电阻值。
提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
欧姆挡刻度的非线性关系,它的一段分度较为精细,应使指针指示值尽落到刻度的中段,即全刻度起始的20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值分别允许有±
5%、±
10%或±
20%的误差。
如不相符,超出误差范围,则说明该电阻值变值了。
B注意:
测试时,特别是在测几十kW阻值的电阻时,手不要触及表笔和电阻的导电部分;
被检测的电阻从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,造成测量误差;
色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试一下际阻值。
2)用万用表测电阻
万用电表不论是测电流还是测电压和电阻,都是共用一块电流表头。
当需要测量电阻时,首先把选择开关旋转到欧姆挡范围内,一般有×
1,×
10,×
100,×
1000几个挡位。
测量之前若表针不指在零位,就会使读数含有零误差。
利用万用电表测电阻要调整两个零位。
调整机械零位
万用电表有两只表笔,一只红表笔,一只黑表笔,红表笔插入标有“+”号的插孔中,黑表笔插入标有“-”号的插孔中。
调整机械零位时,首先让两表笔断开,若表针不停在表盘左端的零位置,则应用螺丝刀旋动表盘下面的定位螺丝O,通过表内螺旋弹簧把指针调到机械零位。
调整阻值零位
把两只表笔接触,即短路,相当两只表笔之间的电阻为零,此时表针应停在表盘右端“0Ω”阻值处,这时电流最大。
但是由于电池已经使用过,使得表笔短路时,指针一般不在电阻值的零位处,这时可旋动调零旋钮Q,使指针指在零欧姆处。
选择倍率
利用万用电表测电阻,为了便于准确地读数,要尽可能使表针指在表盘中间部位,所以需要恰当地选择倍率挡。
例如,在测R1=50Ω的电阻时,应选“×
1”挡,使表针在表盘中部附近偏转。
如果选用“×
10”挡,则表盘读数扩大10倍,这将使表针偏到表盘靠右的部位,读数就难以准确。
一般情况下,可以这样选择合适的倍率,将待测电阻尼RX值的数量级除以10,所得的商就是应选的倍率。
例如测RX=510kΩ的电阻,RX的数量级是100k,(RX=5.1×
100k),所以宜选“×
10k”的倍率。
如果万用电表无×
10k倍率挡,则可选最接近的挡。
如果事先不知道电阻的阻值,可以试探着选择倍率挡,什么时候使表针能指在表盘的中部附近,此时的倍率挡就是比较合适的。
3)根据色环识别电阻阻值
熟记第一、二环每种颜色所代表的数。
可这样记忆:
棕1,红2,橙3,黄4,绿5,蓝6,紫7,灰8,白9,黑0。
记准记牢第三环颜色所代表的阻值范围,这一点是快识的关键。
具体是:
金色:
几点几Ω黑色:
几十几Ω棕色:
几百几十Ω红色:
几点几kΩ橙色:
几十几kΩ黄色:
几百几十kΩ绿色:
几点几MΩ蓝色:
几十几MΩ从数量级来看,在体上可把它们划分为三个大的等级,即:
金、黑、棕色是欧姆级的;
红橙\'
、黄色是千欧级的;
绿、蓝色则是兆欧级的。
这样划分一下是为了便于记忆。
当第二环是黑色时,第三环颜色所代表的则是整数,即几,几十,几百kΩ等,这是读数时的特殊情况,要注意。
例如第三环是红色,则其阻值即是整几kΩ的。
记住第四环颜色所代表的误差,即:
金色为5%;
银色为10%;
无色为20%。
3.测量三极管的好坏
先随意测两只脚看看是否有内阻,若内阻为零则为三极管击穿,若有则按以下方法测量:
万用表1K档,一支表笔固定在一只脚上,另一支表笔去碰剩余的两只脚,若为PNP管则红表笔固定在某一脚对测另两只脚的阻值大致相同,若为NPN管则黑表笔固定某一只脚对测另两只脚的阻值大致相同,相应固定的这只脚就是基极,接下来用10K档测另外两只脚,无阻值则交换表笔,可看到两脚之间是有内阻的,若无内阻则证明此管已失去放大功能
4.测量LED灯的好坏
1)主体思路:
因为发光二极体具有单向导电性,所以我们使用R×
10k档可测出其正、反向电阻。
一般正向电阻应小于30k欧姆,反向电阻应大于1M欧姆。
若正、反向电阻均为零,说明内部击穿短路。
若正、反向电阻均为无穷大,证明内部开路。
需要说明两点:
第一,对于同种材料的管芯,由于所掺杂质的不同,发光顏色亦不同;
第二,LED属于电流控制型器件,VF随IF而变化,所标VF值仅供参考。
2)区分电极
根据外形可以区分发光二极体的正、负极。
早期生产的管子带金属管座,上面罩有光学透镜,管侧有一突起,靠近突起的是正极。
目前生产的LED,全部用透明或半透明的环氧树脂封装而成,并且利用环氧树脂构成透镜,起放大和聚焦作用,这类管子引线较长的为正极。
3)实例检测:
测量一隻型号不明的LED好坏的步骤如下:
第一步,判定正、负极。
用MF30型万用表的R×
10k档测得正向电阻为26k欧姆,反向电阻接近无穷大。
测正向电阻时,黑表笔接的就是正极。
第二步,将两块MF30型万用表均拨至R×
1档采用双表测量,被测管发出艳丽的红光。
若把发光二极体的极性反接,加上反向电压时管子就不能发光。
然后将两块万用表拨于R×
10档,管子发光暗淡。
这是因为总电阻R0′=2×
250=500欧姆,提供的正向电流较小所致。
此时IF≈3-1.7/500=2.6mA
4)注意事项:
1.采用双表法必须先调整好两块万用表的欧姆零点。
2.为了不损坏被测发光二极体,测量前应计算IM′值,若IM′≥50mA,需选择R×
10档。
3.发光二极体本身尚有1.5~2.5V压降,因此上述结果均留有一定餘量。
4.假如不知道被测发光二极体的正向电压,也不清楚IM′值。
建议先把两块表都拨到R×
10档,若发光很暗,再改拨R×
1档。
5.2焊接步骤
1)焊前处理步骤
◆焊接前,应对元器件引脚或电路板的焊接部位进行处理,一般有“刮”、“镀”、“测”三个步骤:
◆“刮”:
就是在焊接前做好焊接部位的清洁工作。
一般采用的工具是小刀和细砂纸,对集成电路的引脚、印制电路板进行清理,去除其上的污垢,清理完后一般还需要往待拆元器件上涂上助焊剂。
◆“镀”:
就是在刮净的元器件部位上镀锡。
具体做法是蘸松香酒精溶液涂在刮净的元器件焊接部位上,再将带锡的热烙铁头压在其上,并转动元器件,使其均匀地镀上一层很薄的锡层。
◆“测”:
就是利用万用表检测所有镀锡的元器件是否质量可靠,若有质量不可靠或已损坏的元器件,应用同规格元器件替换。
2)焊接步骤
做好焊前处理之后,就可进行正式焊接。
不同的焊接对象,其需要的电烙铁工作温度也不相同。
判断烙铁头的温度时,可将电烙铁碰触松香,若有“吱吱”的声音,说明温度合适;
若没有声音,仅能使松香勉强熔化,则说明温度太低;
若烙铁头一碰上松香就大量冒烟,则说明温度太高。
一般来讲,焊接的步骤主要有三步:
(1)烙铁头上先熔化少量的焊锡和松香,将烙铁头和焊锡丝同时对准焊点。
(2)在烙铁头上的助焊剂尚未挥发完时,将烙铁头和焊锡丝同时接触焊点,开始熔化焊锡。
(3)当焊锡浸润整个焊点后,同时移开烙铁头和焊锡丝。
焊接过程一般以2~3s为宜。
焊接集成电路时,要严格控制焊料和助焊剂的用量。
为了避免因电烙铁绝缘不良或内部发热器对外壳感应电压而损坏集成电路,实际应用中常采用拔下电烙铁的电源插头趁热焊接的方法。
5.3焊接要求
对LED进行焊接时要注意其极性为长引脚的一端为正极,电容、电阻等的极性。
焊接时注意焊点的大小,不要虚焊,假焊等,还要合理放置元器件,由于空间有限电容的体积大所以放置要适当
焊接时应注意元件焊点平滑光亮、均匀、无毛刺,直径在2mm(根据情况)以内。
焊接手法快速、无虚焊假焊脱焊堆焊等现象。
无焊接时烧坏元器件现象元器件的拆焊迅速,会进行集成电路的拆焊操作。
器件弯曲插接、布局符合要求。
根据器件高度来决定先后焊接顺序,从低到高方便焊接。
注意电烙铁不要伤到自己及他人。
5.4电路板调试
电路板焊接好之后,接3V的电路,进行调试
调试过程中,如果出现出现某小灯不亮,则检查是否焊接完好,是否需要补焊;
三极管极性是否接反;
LED灯的极性是否接反;
电阻的阻值是否正确。
六、实训小结及心得
在实训中一定要注意元器件的极性,因为这些小灯都是串并联如果一个极性接反就可能造成小灯短路,所以在实训中一定要注意元器件的极性。
在焊接时注意安全,要焊的美观一些,应该从从器件低的开始焊起
同时在本次实训中,我们小组顺利的完成了来时布置的任务,小屋的成员都分工合作,以每人擅长的方面下手,互相之间努力配合,我在小组中和另一个成员合力完成Protel,在网上寻找各个元器件的管脚连接,器件的作用和行程图,对各个元器件之间的连接传输以及管脚间的关系进行初步了解。
这次实训让我了解到了团队合作的重要行,在各自擅长的领域集体去完成,更利于完成任务,互相之间的讨论比独自完成更有利,也许你在你不擅长的领域中会有各种不停地苦难阻碍你,让你无法继续进行,但是小组合作就可以弥补这一缺陷,你会得到小组成员的帮助帮助你解决困难,可以顺利进行。
同时这次的这次实训不仅锻炼了我的画图设计电路板的技能,也锻炼了我的焊接技术,从而使我学到了很多东西,也加强了我的动手动脑能力,为实训交上了一份完美的答卷。
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