光控板SA003C红外感应器的测试工装设计.doc

毕毕 业业 综综 合合 实实 践践 （2013 届）届） 题题 目目 光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计 学学 院院 信息学院 专专 业业 应用电子技术 班班 级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 完成日期完成日期 2013-5-13 宁波城市职业技术学院毕业综合实践宁波城市职业技术学院毕业综合实践 目目 录录 1. 毕业综合实践任务书毕业综合实践任务书 2. 毕业综合实践开题报告毕业综合实践开题报告 3. 毕业综合实践说明书毕业综合实践说明书 4. 毕业综合实践评阅书毕业综合实践评阅书 宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践任务书宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践任务书 岗位名称：岗位名称：宁波高新区申特科技有限公司生产技术部 产品测试和维 修 岗位职责：岗位职责： 1.对产品首检产生的不良品进行维修，记录出现的问题来源并且做好 汇报。 2.对一些产品进行 QC1 和 QC2 测试，做好不良品记录和不良品送修。 3.负责对一些产品的样品进行辅助制作，比如贴片和元器件焊接、成 品组装等等。 岗位能力要求：岗位能力要求： 1.1. 具备良好的专业知识和实践能力，可以通过分析电路图排除电路故 障维修好不良品并且做好相关记录。 2.2. 具备很好的阅读理解能力，可以根据作业指导书对产品进行质量检 测并且作好记录。 3.3. 具备很好的团结协作能力和日常交际能力以及独立完成工作的能力。 毕业实践课题名称：毕业实践课题名称： 光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计 毕业实践课题完成条件：毕业实践课题完成条件： 1.了解光控板的原理应用和相关电路的运行原理。 2.从事相关红外感应器的维修测试工作，对它有一定的了解。熟悉红 外感应器的工作原理和产品测试的方法。 3.对红外感应器的测试工装设计规范标准以及日常应用与实际工装设计 的注意事项有所了解。收集一些必要的文献资料，及时和辅导老师做 好沟通交流。 课题任务要求：课题任务要求： 技术设计要求：技术设计要求： 1、分析红外感应器测试工装的重要性和必要性。 2、能够达到红外感应器的测试要求和操作安全。 3、设计的红外感应器测试工装符合日常的应用，可直观操作。 综合实践说明书撰写要求：综合实践说明书撰写要求： 灵活运用网络和书籍以及人际交流来收集资料，按照毕业综合设 计设计说明书撰写格式、每部分内容框架及要求，按计划完成各阶段 任务，字数不少于 5000 字。 时间安排与要求：时间安排与要求： 13 月 15 日-3 月 31 日，完成毕业综合实践任务书的开题报告。 24 月 1 日-4 月 10 日，根据毕业实践课题进行任务分析，寻找并整 理相关设计方案，寻找相关参考资料。 34 月 11 日-4 月 24 日，依据总体设计方案，进行详细的设计，系统 实现。 44 月 25 日-5 月 1 日，撰写毕业综合实践说明书，完成初稿。 5. 5 月 2 日-5 月 8 日，修改、定稿。 指导教师：指导教师： 年年 月月 日日 宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践开题报告宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践开题报告 毕业综合实践题目：毕业综合实践题目： 光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计 任务要求：任务要求： 1、从事相关红外感应器的维修测试工作，对光控板 SA003C 红外感应器相关 原理以及日常测试有所了解，熟悉红外感应器的工作原理和产品测试的方法。 2、对红外感应器的测试工装设计规范标准以及日常应用与实际工装设计的注 意事项有所了解。按照标准设计合理方便的红外感应器测试工装，达到红外感应器 的日常测试标准，安全方便。 设计的目的：设计的目的： 通过毕业实习工作对光控板 SA003C 红外感应器的逐渐深入理解，发现了在测 试上缺少一个安全方便的测试工装，所以根据产品的功能来对产品的测试工装做进 一步的改善，以达到安全防触电，直观方便操作，对新员工测试 SA003C 时可以快 速掌握。 设计的依据和材料：设计的依据和材料： 1.光控板 SA003C 作业指导书和电路板以及原理图(公司文件) 2.夏西泉，电子工艺实训教程M，机械工业出版社，2011 3.吴生有，电子测量仪器M，西安电子科技大学出版社，2008 4.谢自美，电子线路设计-实验测试（第二版）M武汉：华中科技大学出版社， 2006 5.张玉璞，李庆常、电子技术课程设计M.北京：北京理工大学出版社，1994 6.梁宗善,电子技术基础课程设计M,武汉:华中理工大学出版社，2009 7.孙梅生、李美莺、徐振英、电子技术基础课程设计M.北京：高等教育出版 社，1989 8.彭介华、电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，2006 9.郁汉琪、数字电子技术实验及课题设计M.北京：高等教育出版社，1995 进度计划：进度计划： 13 月 15 日-3 月 31 日，完成毕业综合实践任务书的开题报告。 24 月 1 日-4 月 10 日，根据毕业实践课题进行任务分析，寻找并整理相关 设计方案，寻找相关参考资料。 34 月 11 日-4 月 24 日，依据总体设计方案，进行详细的设计，系统实现。 44 月 25 日-5 月 1 日，撰写毕业综合实践说明书，完成初稿。 5. 5 月 2 日-5 月 8 日，修改、定稿。 预期成果：预期成果： 1.完成光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计的任务分析、方案选择确定， 具有相对完整的内容、步骤和方法的设计说明书。 2. 通过该设计，完成光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计并投入使用。 对于产品测试方法进行改善。 学生姓名：学生姓名： 年年 月月 日日 指导教师意见：指导教师意见： “光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计”选题贴近专业，来源于实习岗位， 有较好的现实意义，资料准备充分，进度安排合理，设计目的明确、预期成果有较 强的可行性。 符合要求，同意开题。 指导教师：指导教师： 年年 月月 日日 宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践评阅书宁波城市职业技术学院学生毕业综合实践评阅书 专业：应用电子 班级：10 应电 姓名：.黄益民黄益民 课题与任务成果 质量与水平态度岗 位 贴 近 度 专 业 贴 近 度 训练 实效 性 科学 性与 创造 性 规范 性 实用 性 工作 量大 小 钻研 与勤 奋 与导 师配 合 出勤 情况 独立 完成 情况 合计 评分项目 签名栏 指导教师 评分 答辩小组 意见和成 绩 答辩委员 会意见和 成绩 注：1.其中指导教师成绩以百分制形式，答辩小组和答辩委员会成绩以五级制形式体现。 2.答辩小组由组长签名，答辩委员会由答辩委员会主任签名。 毕业综合实践说明书毕业综合实践说明书 （ 2013 届）届） 题 目 光控板 SA003C 红外感应器的测试工装设计 学 院 信息学院 专 业 应用电子技术 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2013-5-9 摘摘 要要 光控板 SA003C 红外感应器是一个基于红外线技术的自动控制产品，它有着两个调节旋钮，一个 控制负载时间的长短，另一个控制感应的光线强度主要的作用就是设置感应的光线强度范围，在可以感应 的光线强度下当有人进入开关感应范围时，专用传感器会探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载， 人不离开感应范围并且在不断运动的话，开关将持续接通；人离开后，开关延时自动关闭负载。人到灯亮， 人离灯熄，亲切方便，安全节能，更显示出人性化关怀。一般情况下它的测试工装非常简单，只需要给它 提供一个足够的直流电压即可，光线的强度可以在密闭的测试房中用变压器调节给灯泡的供电电压来产生 不同的光线强度来模拟。原本的工装只是为它提供电源而已，并且在工装的安全和抗干扰方面做的有些欠 缺，故而我基于原来的工装设计出一种便于携带、简单方便的工装。对于初学者学习 SA003C 的测试可以 做到快速安全的掌握。并且在它的扩展方面也提供了很多的改善，不再局限于一个产品的测试。 关键词关键词：测试工装 安全简便 可扩展 目目 录录 引言引言1 1 设计任务分析设计任务分析.1 1.1 测试工装设计的可行性.1 1.2 设计目标.1 1.3 设计任务.2 1.4 设计依据.2 2 初选方案初选方案.2 2.1 旧测试工装分析.2 2.2 测试工装设计方案一.2 2.3 测试工装设计方案二.3 2.4 方案选择.4 3 方案详细设计方案详细设计.4 3.1 外壳模块设计.5 3.1.1 夹具扣设计5 3.1.2 顶针设计5 3.1.3 透镜孔设计7 3.1.4 其他设计7 3.2 内壳模块设计.7 3.2.1 连线设计.7 3.2.2 防短路设计.7 3.3 工装测试.8 3.3.1 SA003C 测试 .8 3.3.2 不良品维修.8 4 设计总结和评价设计总结和评价.8 参考文献参考文献9 引言引言 步入 21 世纪，红外感应器的大范围推广使用，使生活变得越来越舒适方便。 SA003C 红外感应器就是一款基于红外线技术的自动控制产品，它的性能稳定， 真正做到了既节能又环保，可以说是声光控产品的完美替代产品。它 是通过红 外线反射原理，当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管 发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线接收管，红外线接收管产生 脉冲，线路接收到信号后自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人 离开后，延时自动关闭负载。红外智能节电开关由于触发的时候不需要人发出 任何声音，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具的开启，当人 离开后，经过一定时间的延时，自动熄灭。因为不同于声光控灯，不需要声音 和开关控制，从而避免了声控噪音的侵扰，同时因为它是感应人体热量控制开 关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能效果。 然而一个好的产品也需要一个过硬的质量检验。在公司的日常生产中，质 量检验扮演着一个不可或缺的角色。它直接影响了一个公司产品的质量好坏以 及客户的满意度。对于一个产品而言，它一般需要经过首检、半成品检验、成 品检验、出货检验等等诸多检验，而其中各种各样的测试工装有着无可替代的 作用。工装的使用极大地方便了产品的各种功能测试，可以快速简便地查找出 产品的问题，一个好用的测试工装可以降低一些安全隐患，提高工作效率，为 公司创造更大的利益。产品的更新换代固然重要，但是没有相对应与时俱进的 测试工装来进行检测，反而会拖后腿降低生产效率。因此公司给我布置了一个 任务，制作一个简便安全适合初学者的 SAOO3C 的测试工装，所以根据公司布置 的任务我做了以下分析和制作。 1 设计任务分析设计任务分析 作为一个发展得非常成熟的产品光控板 SA003C 红外感应器，它可以用 于吸顶灯和嵌入式墙壁灯提供智能控制，墙壁嵌入式红外智能感应灯的感应角 度可达 120 度，克服了楼道的死角问题，即使走在楼道拐角处，感应灯也能正 常工作，非常方便。而吸顶式红外智能感应灯以其高灵敏度、广角度等特点， 被广泛的应用于楼道、走廊、卫生间、阳台等处，其外观精美，可与多款豪华 灯具配套使用，既解决了声控灯及手动开关灯的噪音影响和不便，又能取得极 好的装饰效果。对于这样一个成熟的产品，我发现它却没有一个方便安全的测 试工装，经常导致初学者因为不熟悉操作规程和熟练掌握测试步骤而导致触电 或者是报废线路板，给公司带来了无形的经济损失和给员工造成了极大的安全 隐患，虽然报废的板子可以维修但是也很影响生产效率。所以根据我在测试房 和维修室的工作经验和教训，在结合学校学习到的相关电路知识以及相关师傅 的帮助下，终于设计出一款简便安全适用于初学者的测试工装，让他们可以快 速掌握对光控板 SA003C 的质量检测。 1.1 测试工装设计的可行性测试工装设计的可行性 测试工装的成功设计可以给公司及测试人员带来好处，主要表现在： 1.有利于不熟悉操作规程和没掌握测试步骤的新员工快速掌握 SA003C 的 测试，减少一些安全隐患。它本身的扩展可以推广到公司的其他相关性产品的 测试上，使之不再局限于 SA003C 的功能测试。 2.可以为公司减少一些经济损失，在 SA003C 产品检验的安全性上有一个 提升，并且在其他产品的测试工装设计上有一个借鉴。 1.2 设计目标设计目标 1.可以达到 SA003C 的 PCB 半成品光控测试要求，做到简便安全。 2.设计的测试工装具有可扩展接口，便于灵活拆卸以满足同一款式不同型 号的 SA003C 半成品光控测试要求，最好满足其他不同类型产品的测试。 3. 测试工装的设计经济合理，最好可以大批量运用来提高测试效率。 1.3 设计任务设计任务 该测试工装具备以下功能： 1.操作方便简单，降低安全隐患。 2.工作电压可以清晰显示，有助于维修定位问题； 3.电源线有可扩展接口可连接变压器调节输入电压大小，满足 SA003C 系 列的各种测试电压要求； 4.测试工装有一个电源和地接口，可以为其他测试工装提供电源； 5.运用一个 40W 的烙铁芯和整流稳压电路可防止短路引起的线路板报废， 并且会有蜂鸣器警报。 6 测试时感应头下有一个透镜片，可以大大减小因人体干扰导致的产品误 测； 1.4 设计依据设计依据 宁波高新区申特科技有限公司关于制作 SA003C 测试工装的决定，要求满 足测试 SA003C 系列的半成品测试，外形美观。负责人黄益民。 2 2 初选方案初选方案 2.1 旧测试工装分析旧测试工装分析 首先先来看一下原来的测试工装，如图 2-1 所示不难看出整体结构非常简 单，只是提供一个零线火线及输出端的接口以及一个指示灯与开关，接线简单， 但是因为平放在桌面要求测试桌面整洁不然元器件引脚可能接触会有短路的危 险，而且弹簧夹无法长久的使用，当线夹入后弹簧一直保持张力，时间久了， 弹簧就容易失去张力就不能很好的夹线了。 图 2-1 旧的测试工装 我们再来看看测试时的工装，如图 2-2 所示，这是测试时的工装，因为感 应头那用一个密闭的黑胶带遮盖，但是依然无法避免感应头不受外界的干扰， 而且没有负载，遇到短路的线路板接线后只会报废板子。测试时因为测试工装 没有固定所以板子无法固定只能用手固定板子来调节旋钮时容易碰到板子触电， 因为接的是 220V 的交流电所以对测试人员有极大的危险，需要测试人员有一 定的经验。 图 2-2 旧测试工装测试 2.2 测试工装设计方案一测试工装设计方案一 在师傅的帮助下，我初步有了第一种测试工装方案，并且在他的指导下做 成了成品。初步的想法是用夹具扣来固定板子的电源板，再用顶针来替代接线 口，顶针的位置选择为 SA003C 的电源板上接线柱上的两个引脚焊盘和继电器 上的输出端，对于 SA003C 的感应头板的处理是放一个成品安装的外壳，有了 透镜的存在能有效地减少外界的干扰。如图 2-3 所示根据顶针的长度和 SA003C 的电源板的长宽放置夹具扣主要是用来固定 PCB 板及为下面的顶针确定位置， 三个顶针分别为火线和零线以及输出端，位置是通过与 SA003C 的电源板比对得 出的，固定柱是根据板子的形状设计的可以更好的固定板子，而透镜的作用就 是防止外界干扰影响测试结果。 图 2-3 第一种测试工装 如图 2-4 所示就是该测试工装测试光控板 SA003C 红外感应器时的样子。 优点：因为板子悬空不用担心平放桌面带来的引脚接触短路；不用接线只 需按压为测试带来方便可提高测试效率；透镜的放置可以减少因为外界的干扰 引起的测试误差。 缺点：透镜的那头不好按压并且那的线路板容易掉出来失去抗干扰的能力， 因为旋钮在正对右边故而不好调节，夹具扣的固定效果不明显，因为顶针会往 上翘，按压需要一定的技巧才能很好的固定板子。除此之外还没能解决短路的 问题。背面线路裸露，不美观。 图 2-4 工装测试 2.3 测试工装设计方案二测试工装设计方案二 根据师傅的建议和指导下，我有了第二种方案，初步想法是设计出一种与 插座形状差不多的测试工装以便于随时取用。与第一种测试工装相似的是，也 用夹具扣和固定柱固定位置，并为线路板接一个负载避免短路出现的报废问题， 连接线整合在工装外壳内，外面用螺丝拧紧。并接出火线和零线两个端口为扩 展作用。工作电压用数显面板表显示。 优点：简单好用，线路不复杂易于制作，外形美观减少一些不必要的问题， 如引脚碰触等问题。抗干扰，测试更精准安全。 缺点：相对于方案一，投入的资金将更多。 2.4 方案选择方案选择 根据设计目标以及对两种方案的比对，我觉得第一种比较适合作为测试房的 测试工装，可以给熟悉操作规程和掌握测试步骤的测试人员使用，电源方面的 接法可以用并联连接并用一个开关控制电源的开关。而相对来说第二种方案因 为简便安全更适合初学者使用，所以方案二更合适。 3 方案详细设计方案详细设计 根据第二种方案的初步构思，光控板 SA003C 的测试工装可分外壳模块和内 壳模块两部分，外壳模块主要可分为顶针设计、夹具扣设计、透镜孔设计、开 关和电压显示设计。内壳模块主要分为连线设计、防短路设计。如图 2-5 所示 这是 SA003C 的原理图。 3.1 外壳模块设计外壳模块设计 3.1.1 夹具扣设计夹具扣设计 夹具扣的设计非常简单，首先量了一下电源板的长度和宽度以及顶针的高 度，在一边的夹具扣上用垫片垫高，高度为顶针下压后剩余的长度再加上接线 柱的高度减去夹具扣突出的白色部分下部分，经过的测量后可得基本上等于不 下压顶针顶针的高度再加 1 毫米至 3 毫米左右，一般情况下，为了让测试人员 比较好按压又不至于太松，会预留 2 到 4 毫米左右的距离。并用自攻螺丝固定， 以便于随时根据板子的不同调节高度。夹具扣固定在一个木板上，宽度与电源 板的宽度相同，底部有螺丝连接来固定木板与插座板底板的距离。 如图 3-1 所 示，就是夹具扣的最终设置图。 图 3-1 夹具扣位置图 3.1.2 顶针设计顶针设计 顶针的初步放置设定为五个，主要是接线柱的两端作为火线 L 和零线 N， 再从 C2 的一端接出一个输出端 OUT，作为线路板提供外接电源的接口，另外 的两个顶针放置在则是稳压管 IN4749 两端，连接到数显面板表显示直流稳压后 的工作电压，可以为维修定位问题，提高维修速度。在根据 SA003C 电源板的 具体形状设置两个固定柱以便于更好的固定板子避免顶针脱离范围出现误测。 顶针的确切位置可以在夹具扣没放置时先用记号笔确定夹具扣位置，在用板子 对好位置，点上记号笔，然后再放置顶针，底部打胶用以固定位置。如图 3-2 所示就是顶针的最终设置图 图 3-2 顶针设置图 3.1.3 透镜孔设计透镜孔设计 透镜孔的放置主要是为了降低因为外界环境干扰引起的测试误差。确定透 镜孔的位置的步骤不是很难，首先是拿一个 SA003CPCB 电源板板在夹具扣扣 上，因为电源板和感应头板之间是排线相连方向是相反的，所以我们可以将感 应头板扣在另一端来确定位置。如图 3-3 所示，可以在面板上确定透镜孔的放 置地点。然后装一个成品带透镜的前盖即可。使用成品透镜前盖可以更好的使 板子接触紧密，减少干扰，而且材料也不难找。 图 3-3 透镜孔设置图 3.1.4 其他设计其他设计 开关初步设置为两个，一个控制整个电源的开关，另一个控制数显面板是 否显示电压的开关。整个插头电线剪成两断，中间用接线端子相连，如图 3-4 所示，以便于在测试 SA003C 系列不同需求输入电压如 110V 时可以接出一个 变压器来提供不同的电压。再者可以在工装的输出排线两端接出一个火线 L 和 零线 N 以便于为其他工装提供电源输入。 图 3-4 接线端子和开关 3.2 内壳模块设计内壳模块设计 3.2.1 连线设计连线设计 整个测试工装的连接是这样的，外接电源输入后连一个总开关控制电源输 入和两个接线柱作为外接接口，然后接一个 220V1W 的变压器稳压后输出 5V 的直流电压作为数显面板表的供电电源，变压器前接一个开关控制电压是否显 示，数显面板表的输入信号即为 IN4749 的两端顶针所在位置（显示的是即为 SA0003C 的工作电压 24V） ，同样地在 N 的一端接出防短路电路。如图 3-5 所 示为内壳的连线。 图 3-5 内壳连线图 3.2.2 防短路设计防短路设计 为了实现 SA003C 线路板短路报警的目标，特别在 N 端接一个 40W 的烙铁芯，当 线路短路时，烙铁芯会发热为防短路电路提供电源输入。防短路的电路的主体 结构是与 SA003C 的电源电路相同，放置在 N 端上，开接一个先 用 1M 的金属膜 电阻和 394K630V 的 CBB 电容以及在 N 端来保护电路，在用一个桥式整流电路整 流电压，然后用二极管 IN4749 稳压，最后在用稳压二极管 78L08，将电压转换 为 8V,然后再接一个蜂鸣器和指示灯珠。当线路板短路时，经过防短路电路， 将 220V 整流稳压再转换为 8V 的电压为蜂鸣器和指示灯提供电源，蜂鸣器响指 示灯珠亮，测试人员能及时发现问题板子并进行维修。如图 3-6 为防短路电路 图 图 3-6 防短路电路图 3.3 工装测试工装测试 3.3.1SA003CSA003C 测试测试 首先如图 3-7 所示为测试工装的总体形状和测试图以及可定时计时器，根 据 SA003C 的测试规程，第一步先把 LUX 电位器调到白天档， ，TIME 电位器 延时调到最短，要求电位器旋钮调到位，但是不能调过头以免损坏电位器，然 后开始将光控板 SA003C 红外感应器按照夹具扣的位置扣好，要求线路板卡好 固定住，然后测试室光线调节到亮，上电三次测试，要求排除不良品，如果灭 的时间为 15S 之内灯灭则为时短， 一般灭的时间最长为 35S，超出则为时长， 具体时间可以用计时器计算时间。灯珠灭之后用手在透镜孔附近遮挡一下，灯 珠亮则正常，否则为不感应不良品，接着将 LUX 电位器调到晚上档，把测试室 光线调节到暗，上电再打开计时器，排除不亮不良品，最短延时 515S 内为合 格，不到为时短，超出为时长，自然灭后，用手感应，排除不感应不良品，最 后测试无误的话贴上 QCPASS,不合格做好记录，并将不良品分类摆放送到维修 室维修。 图 3-7 测试工装和计时器 3.3.2 不良品维修不良品维修 SA003C 的不良品一般有不亮，不感应、时长时短、大于等等，根据我在 维修室里对光控板 SA003C 的维修经验，拿到一个线路板首先检查元器件是否 插错插反，贴片和各个焊点有无连焊虚焊，不亮的不良品可以用万能表检查有 无短路断路，不亮的话一般是电压不正常引起，上电后可以检查输入电压 220V 以及 24V 的工作电压还有 78L08 转换后的 8V 电压以及芯片二脚有 4.3V 电压， 电位器坏或者调节不到位、继电器坏都有可能出现不亮的不良品。不感应的话 除了一些常规问题外基本上是感应头和光敏电阻以及周边电路的问题，上电后 感应头两脚电压为 0.4V0.6V 左右。时长时短的话基本出在 10UF/25V 和 0.47UF/25V 电解电容上，当然电位器出问题也会造成时长时短。大于的话基本 出在 IN4148 和贴片 9013 和 9014 上。 4 设计总结和评价设计总结和评价 该光控板 SA003C 红外感应器测试工装根据 SA003C 的功能来设计的，操 作方便简单，降低了测试人员的安全