工學大學生設計競賽基礎硬件

工學大學生設計競賽基礎硬件第1頁/共53頁“我們能做到的僅僅是領著學生入門而已，能指出一個大致正確的方向、不誤人子弟已屬難得。后來，能成為高手的，不是我們培訓，而是他們自己艱辛努力實現(xiàn)的”。 我本人和輔導教師想說的話：第2頁/共53頁五暑期培訓具體安排9、暑期培訓須知1、服從安排，按指定的培訓地點參加培訓或實驗。不允許自選實驗室。2、按時參加培訓活動，不得早退或遲到，有事情離開半小時之內給負責同學請假，超過半小時給老師請假，外出給劉書記請假禁止外出游泳洗澡。3、安全第一，熟悉安全用電常識，遵守安全用電規(guī)則，保證自身安全。4、熟悉儀器、儀表性能和使用方法，確保儀器、儀表安全。愛護公物，（電腦、電源、儀器；通用工具等）；損壞大件儀器將追究責任，按相關規(guī)定賠償，通報批評。5、公私分明，人、我分明，潔身自愛，以八榮八恥為準則要求自己。6、實驗室實行工具借用制度，丟失損壞將按原價賠償。鼓勵個人購置常用小工具（萬用表、烙鐵、偏口鉗、鑷子、剝線鉗等）。7、實驗室實行器件責任領取制度，只有每小組組長才有器件領取權，領取器件要登記造冊，器件丟失或損壞將視器件價值和類型不同執(zhí)行不同的賠償制度。8、各培訓實驗室堅持一天三次點名（刷卡）制度，遲到和曠課積累到一定數(shù)量將不得繼續(xù)參加培訓和競賽。第3頁/共53頁五暑期培訓具體安排11、培訓地點人員分配課題名負責人任務212實驗室數(shù)字實驗箱董海瑞王富吉

完善調試高頻實驗箱1高海紅侯波陳華召信號源制作結構維修2王師民董玉坤趙均國傳感器案驗箱劉子超

整體設計管徑測量陶維俱

實驗室門禁系統(tǒng)龐德淼馬曉

三相電控制邱兆珂

電腦鼠張運修邵光征郭平加器件查詢、領取軟件馬曉董海瑞第4頁/共53頁五暑期培訓具體安排11、培訓地點人員分配分配原則：09級的7組同學在414室；（張福安）09和10級的10組在413室；（張秀梅）10級的7組同學在410室；（葛汝明）第5頁/共53頁講授題目-跟我學設計講授約10講左右，引導設計入門。電子設計競賽基本技能與要點了解掌握常用器件特性和應用范圍（略）掌握基本制作技能電路設計要點設計入門（重點）第6頁/共53頁跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點一、了解掌握常用器件特性和應用范圍（略）電阻器電容器電感和變壓器二極管三極管場效應管晶閘管（可控硅）干簧管繼電器石英晶體光電耦合器電聲器件顯示器件集成器件交流、直流、步進電機推薦書：《全國大學生電子設計競賽-技能訓練》第二版48元百度搜索：常用電子元器件符號第7頁/共53頁二、掌握基本制作技能焊接技術拆卸技能繪圖制板連線安裝儀器使用參數(shù)測量推薦書：《全國大學生電子設計競賽-技能訓練》第二版48元網(wǎng)站：成志電子制作網(wǎng)/diydz實用電子制作/電子電路網(wǎng)/211電子網(wǎng)/電子制作/無線電子制作網(wǎng)/五六電子制作網(wǎng)/金亮電子/跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第8頁/共53頁

1、常用焊接工具烙鐵頭外熱式電烙鐵內熱式電烙鐵快熱電烙鐵936式焊臺附助工具附助工具跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點二、掌握基本制作技能--良好的焊功第9頁/共53頁2、焊接常識

新烙鐵使用前，應用細砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用。

?焊接過程中，烙鐵不能到處亂放。不焊時，應放在烙鐵架上。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故。

?使用結束后，應及時切斷電源，拔下電源插頭。冷卻后，再將電烙鐵收回工具箱。

烙鐵功率冬天應為30W，夏天應為20W。

跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點二、掌握基本制作技能--良好的焊功第10頁/共53頁4、焊前處理

清除焊接部位的氧化層

?可用斷鋸條制成小刀。刮去金屬引線表面的氧化層，使引腳露出金屬光澤。

?印刷電路板可用細紗紙將銅箔打光后，涂上一層松香酒精溶液。

舊元件鍍錫

將絕緣外皮剝去，再將引線蘸一下松香酒精溶液，把帶錫的熱烙鐵頭壓在引線上，并轉動引線即可。經(jīng)過上面兩項處理，才能正式焊接。若是多股金屬絲的導線，打光后應先擰在一起，然后再鍍錫。

跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點二、掌握基本制作技能--良好的焊功3、焊錫和助焊劑

（1）焊錫：一般采用有松香芯的焊錫絲。這種焊錫絲，熔點較低，而且內含松香助焊劑，使用極為方便。

（2）助焊劑：常用的助焊劑是松香或松香水（將松香溶于酒精中）。使用助焊劑，可以幫助清除金屬表面的氧化物，利于焊接，又可保護烙鐵頭。第11頁/共53頁5、焊牢焊好

要保證每個焊點焊接牢固、接觸良好。要保證焊接質量。好的焊點應是錫點光亮，圓滑而無毛刺，錫量適中。錫和被焊物融合牢固。不應有虛焊和假焊。

虛焊是焊點處只有少量錫焊住，造成接觸不良，時通時斷。假焊是指表面上好像焊住了，但實際上并沒有焊上，有時用手一拔，引線就可以從焊點中拔出。焊接電路板時，一定要控制好時間。太長，電路板將被燒焦，或造成銅箔脫落。從電路板上拆卸元件時，可將電烙鐵頭貼在焊點上，待焊點上的錫熔化后，將元件拔出。跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點二、掌握基本制作技能--良好的焊功第12頁/共53頁1、基本工具：拆卸原則：以不損壞器件和電路板為目的手動吸錫器電動吸錫器936焊臺熱風槍電動吸錫器編織線吸錫器醫(yī)用針頭二、掌握基本制作技能--拆卸技能跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第13頁/共53頁

家電、儀表維修、焊接錯誤均需拆卸器件，常言說：焊上容易卸下難；需有專用工具和掌握一定的拆卸方法才可安全拆卸。a、吸錫器吸錫拆卸法。

待焊點錫融化后吸入細錫器內，全部引腳的焊錫吸完后集成塊即可拿掉。二、掌握基本制作技能--拆卸技能跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點手動吸錫器電動吸錫器電動吸錫器第14頁/共53頁c、電烙鐵毛刷配合拆卸法

拆卸集成塊時先把電烙鐵加熱，待達到溶錫溫度將引腳上的焊錫融化后，趁機用毛刷掃掉溶化的焊錫。使集成塊的引腳與印制板分離。b、醫(yī)用空心針頭拆卸法

取醫(yī)用8至12號空心針頭幾個。使用時針頭的內經(jīng)正好套住集成塊或被拆器件的引腳為宜。拆卸時用烙鐵將引腳焊錫溶化，及時用針頭套住引腳，然后拿開烙鐵并旋轉針頭，等焊錫凝固后拔出針頭。這樣該引腳就和印制板完全分開。所有引腳如此做一遍后，集成塊就可輕易被拿掉。二、掌握基本制作技能--拆卸技能跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點醫(yī)用針頭外熱式電烙鐵內熱式電烙鐵第15頁/共53頁d、屏蔽線內的編織線（或多股銅線）吸錫拆卸法

使用前先將屏蔽線內的編織線或多股銅芯線沾上松香酒精溶液，待電烙鐵燒熱后將多股銅芯絲放到集成塊引腳上加熱，這樣引腳上的錫焊就會被銅絲吸附，吸上焊錫的部分可剪去，重復進行幾次就可將引腳上的焊錫全部吸走。二、掌握基本制作技能--拆卸技能跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點編織線吸錫器第16頁/共53頁e.熱風槍拆卸法

電源開關打開后，根據(jù)需要選擇不同的風咀，然后把熱風溫度和風量調節(jié)合適，待預熱溫度達到所調溫度時即可使用。注意：針對不同封裝的集成線路，更換不同型號的專用風咀。針對不同焊點大小，選擇不同溫度風量及風嘴距板的距離。

二、掌握基本制作技能--拆卸技能跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點熱風槍根據(jù)拆卸要求不同，可自制不同的熱風槍吹風口第17頁/共53頁3掌握安全準確的原則，不測壞電路，不擴大故障，小心、小心、再小心。二、掌握基本制作技能—繪圖制板（專題介紹）跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點二、掌握基本制作技能—連續(xù)安裝（略）二、掌握基本制作技能—儀器使用（實踐中自己摸索）二、掌握基本制作技能—參數(shù)測量1一般不借用他人的萬用表，

測電流絕對禁止把檔位打在電壓檔上。

測交流電壓禁止打在電阻檔上。2熟悉儀器儀表功能和測試方法后方可使用儀器。第18頁/共53頁三、電路設計要點會看（讀）電路圖會仿電路圖從小制作入手從基本功能開始逐步完善設計要求組裝調試故障排查跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點A看懂電路連接圖

B分析電路原理A模仿原理圖制作

BPCB抄板技術第19頁/共53頁四、設計入門(一)單元電路設計方法

1、執(zhí)行（開關）器件的應用

--干簧管

干簧管繼電器具有結構簡單、體積小巧、靈敏度高、重量輕、功耗小、可靠性高等優(yōu)點。廣泛應用于自動控制系統(tǒng)的諸多領域，如機械、汽車、電子、電力、石油、化工、辦公自動化等，實驗室主要用于智能車測速跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第20頁/共53頁跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第21頁/共53頁跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第22頁/共53頁跟我學設計-電子設計競賽基本技能與要點第23頁/共53頁(一)單元電路設計方法

1、執(zhí)行（開關）器件的應用

--霍爾器件

霍爾傳感器是利用霍爾效應實現(xiàn)磁電轉換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點。廣泛應用于測速電路。注意事項：

1、霍爾電流傳感器本身已經(jīng)存在濾波電路，輸出無須再加裝濾波，可直接供單片機的0~5V的AD采集或比較器直接參與比較，信號非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力也很強，直接判斷，編輯命令即可.

2、霍爾電流傳感器反應速度一般在7微妙，根本不用考慮單片機循環(huán)判斷的時間.第24頁/共53頁霍爾器件-接口電路第25頁/共53頁霍爾器件-轉速測量硬件設計第26頁/共53頁(一)單元電路設計方法1、執(zhí)行（開關）器件的應用

繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。--繼電器第27頁/共53頁固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達到直接驅動大電流負載。(一)單元電路設計方法1、執(zhí)行（開關）器件的應用

--固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管。第28頁/共53頁利用光電效應做成的開關叫光電開關。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在兩個或同一個檢測頭內。當有光照或（被檢測物體）接近時，光電器件接收到對射光或反射光后便有信號輸出，形成光電開關。(一)單元電路設計方法1、執(zhí)行（開關）器件的應用

--光電開關第29頁/共53頁光電開關—硬件設計安裝示意圖第30頁/共53頁光電開關—電路設計原理圖第31頁/共53頁光電開關—電路設計原理圖第32頁/共53頁光電開關—電路設計原理圖第33頁/共53頁光電開關—電路設計原理圖第34頁/共53頁(一)單元電路設計方法

1、執(zhí)行（開關）器件的應用

--單雙向可控硅（晶閘管）晶閘管俗稱可控硅，有單向可控硅和雙向可控硅之分常用晶閘管的外形第35頁/共53頁

國產(chǎn)單向可控硅的型號命名一般用3CTXXX或KPXXX表示的為多。如3CT105、3CT064、KP20等。

雙向可控硅的命名則一般用3CTSXXX、或BCRXXX等。晶閘管的作用整流開關

可控硅在電路中能夠實現(xiàn)交流電的無觸點控制，以小電流控制大電流;

動作反應極快，在微秒級內開通、關斷；無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低、壽命長、可靠性好。在調速、調光、調壓、調溫以及其他各種控制電路中得到廣泛的應用。第36頁/共53頁單向可控硅的特性：1可控整流特性：2陽極（A）和控制極（G）同時接正向電壓時，呈現(xiàn)導通狀態(tài)3在直流狀態(tài)下，一旦觸發(fā)導通，控制電壓便失去了對它的控制作用，不論有沒有控制電壓，也不論控制電壓的極性如何，將一直處于導通狀態(tài)。要想關斷，只有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。4在交流狀態(tài)下，導通狀態(tài)可受控于觸發(fā)信號。控制極（G）陽極（A）陰極(k)單向可控硅第37頁/共53頁雙向可控硅單向可控硅的特性：1可控整流特性：2當G極和T2極相對于T1，的電壓均為正時，T2是陽極，T