电工电子实习报告稳压电源电路设计和万用表安装-课程设计

电工电子实习报告稳压电源电路设计和万用表安装电工电子实习报告稳压电源电路设计和万用表安装 课程设计课程设计 电工电子实习报告稳压电源电路设计和万用表安装 可调直流稳压电源原理图 和PCB板图绘制 一 实习时间实习时间和和实习题实习题目 目 实习实习目的及内容目的及内容 1 时间 2007年9月3日 2007年9月8日 2 题目 1 上机题目 可调直流稳压电源原理图和PCB板图绘制 2 实做题目 万用表安装 3 实习目的 1 掌握电脑设计电路的方法 2 掌握电脑设计电路PCB板的方法 3 学习焊接铁的使用方法 4 学习基本电路元件的识别方法 5 学习按照电路原理图安装电路元件 6 学习电子仪器的调试方法 4 实习内容 1 根据提供的电路图使用protal电路设计软件设计出可调直流稳压电源原理图和PC B板图绘制 2 根据所提供的MF 47万用表散装件成功组装一台万用表 要求安装工艺精良 功能精确 二 二 实验实验步步骤骤 一 一 带带充充电电功能的可功能的可调调直流直流稳压电稳压电源原理源原理图图和和PCB板板图绘图绘制制 1 电路原理及分析 整流滤波 稳压 调压电路 虚线左边 1 整流滤波电路 220V 市电 变压器 15V 熔断器 短路保护 整流 VQ R6 VL1 电源指示 滤波 C1 15 18V直流 通过二极管单向导电作用 把由变压器得到的交流15V电压 变换成脉动直流电压 再 经过电容滤波电路 把脉动直流电压变换成较为平缓的直流电压 电路中红色二极管为电源接入指示 点亮为正常情况 如果开电源 VL1不亮 则要检查原因 如保险 桥堆 VQ 等 2 稳压 调压电路 主要通过三端可调集成稳压电路LM317实现 将整流滤波得到的较为平缓的直流电压经过LM317稳压和电位器RW1调压而得到稳 定的可调输出电压 整流滤波电压 LM317 输入端 稳压 LM317输出端 1 25V恒定电压 LM317的主要特性是1 2端电压恒定为1 25V 在1 2端接一个固定电阻R1 200 可 在电阻R1上形成恒流 于是2端对地的电压为1 25V RW1上的电压 即 公式中R8应改为R1 RW1 0 2 2K 所以 调压调压范范围为围为1 25 15V 正常情况下 317 输入15 18V 输出1 25 15V 所以1端电位应低于2端 1端电位也应低于3端 当发生异常情 况 如电源短路等 为保护317 加入二极管VD1 VD2起保护作用 C2 C3 平波 C2 平滑LM317 输入端电压 C3 并在RW1两端 平滑输出电压 VD1 VD2 R1 保护 当输入短路时 C4上的电荷通过VD1放电 当输出短路时 C3上的电荷 通过VD2放电 这样就不让大电流流过317 C4 滤除低频成分的脉动 C5 滤除高频成分的脉动 317的调压范围 即输入电压 可达到27V 但前面的变压器也要换成27V 充电电路 虚线右边 充电采用恒压形式 电源直接取自整流滤波输出 LM317前一级 又通过R3 和VW1组 成的稳压电路为晶体管V提供固定偏置 经电阻分压后为3 5V 可以为电池组提供2 8V的稳 定充电电压 电流由晶体管V提供 经电阻R2和VL2的限流 可为充电电池组提供约50mA的 充电电流 电流会随充电电池组电压的建立有所下降 充电时间可以按下面式子核算 由于电路为恒压形式 又设置有限流电路 故没有过冲 问题 充电时间 电池标称安时数 充电电流 如 500mAh电池 利用本充电装置充电 约50mA 按上式计算可知 充电时间需要10 小时 考虑到电池充电后期 充电电流会略有下降 充电时间可稍微延长一些 比如12 14 小时 2 设计步骤 1 运行Schematic Editor 点击文件 新建文件 可打开编辑窗口 2 设置图纸大小 点击选项 设置图纸 可在相应对话框中设置图纸大小 这里设置A4 设置栅格大小 定位栅格 5mil 可视栅格5或10mil 1mil 1 1000英寸 将此文件另存为自己的文件 后缀默认是 sch 不要改动 确认文件所存的路径 以免找不到 3 图2 选取库文件 放置器件 此工具栏位于主编辑窗口左侧见图2 按 添加 删除 按钮可进行选 择元件库的操作 库文件扩展名 lib 图中 当前器件库浏览 窗口中的器件即为当前选中 库中的器件 选中相应的器件 用鼠标点击 放置 按钮可以在图纸上放置器件 按图1中要求 可选取 电阻 R 电解电容 C 1 NPN型晶体管 V NPN在图中摆放 4 画电路图 调整器件位置 鼠标单击器件让器件处于选定状态 器件四周出现黑色虚线边框 再单击器件 可让器件粘连于箭头之上 空格键 space 可 调整器件姿态 即放置方向 然后在适当的位置点击鼠标即可把器件放置于该位置 同 样的方法还可以移动器件的标识 注意 元件要放置在栅格线上 电容和三极管的极性也必须按照原理图放置 图3 绘图 在工具栏点击绘图工具条按钮 可打开绘图工具条见图3 点击画线工具画线 然后在线路交叉处放上节点 即可完成电路图的绘制 注意 注意 电路中的 电源 和 接地 一定要用绘图工具条中放置电源和接地的工具放置 画线时 要从元件引脚的末端开始连接 否则会出错 编辑器件标号及参数 鼠标双击器件可进入器件标号及参数的编辑窗口 可根据窗口中各栏目前的提示设置 参数 其间要特别注意器件封装的设置 库编号 可沿用原有的编号 元件编号 如R1 R2 C3 元件型号 电阻值或电容值 封装号 元件的外形尺寸和安装位置尺寸 必须要有 插座 CZ CZ 2A 三极管 V NPN V PNP 1V 2 保险 FS FS 20 集成稳压片 IC IC317 整流桥VQ VQ 10 无极电容 1C 8 电阻 R 1R 10 电解电容 2C D6 3 5 二极管VD 1D 10 稳压管 VW 1D 10 5 形成网络表 点击文件 建立网络表 在弹出的窗口中选形成Protel网络表 点击OK可以马上在新开 的窗口中看到形成的网络表 注意 由于软件版本较低 网络表要进行人工校验 如果检查网络表不足或中间有间断 则是原理图有问题 返回重新检查 原理图扩展名 sch 网络表扩展名 net 二者应保存在同一目录下 关键操作 选取器件 单击器件 移动器件 单击选定器件 加SPACE可旋转器件 编辑器件 参数 双击进入编辑窗口 器件的放大缩小 PageUp PageDown Protel PCB的的应应用用 1 图4 运行Protel for PCB 点击文件 新建PCB文件 打开PCB编辑窗口 2 加载器件库 点击库编辑 组件库管理 加载库文件 库文件加载以后 可直接在该窗口 中浏览器件外形 即封装 也可点击放置按钮在编辑窗口中放置器件 手动放置器件 3 加载网络表 点击网络表 加载网络表 屏幕打开网络表加载状态窗口 图4 观察网络 表加载情况 若出现有网络或器件丢失 一定要点击生成报告按钮 然后返回电路图编 辑状态 对照报告检查电路图绘制情况 一般可重点检查是否有器件重号情况 比如两个 R1 否则点击OK进入编辑状态 这时点击 可看到调入的器件与网络 4 摆放器件 图5 选择编辑窗口最下方工具条 点击展开 见图5 选定禁止布线层 Keep Out Layer 设置定位栅格为0 25mm 线宽为1mm 选择画线工具 按电路板的尺寸画框 划定线路板有效区域 线路板尺寸 93 5mm 46mm 将此文件另存为自己的文件 后缀默认是 pcb 不要改动 确认文件所存的路径 以免找不到 铺开器件 点击自动 自动布局参数设置 在出现的窗口中 选定 局部布局 然后按 进行自动布局 按钮 可以看到器件已被散布于刚才划定的有效区域中了 选取线条或器件 对器件摆放位置进行调整 此时可设置定位栅格为0 1mm 移移动单动单个器件个器件 Ctrl 鼠标点击 器件将粘连于鼠标箭头之上 Space键可以调整器件姿态 即旋转器件 在适合的位置点击鼠标可放置器件于该位置 成成组组移移动动器件器件 Shift 鼠标点击可选定器件 选定的器件被点亮 再次操作可取消选定 选定多个器件 点击工具栏中的 按钮可移动所有选定的器件 也可用选取及移动器件的菜单和工具条操作 元件布置的原则 元件的分布较为整齐 美观 方向尽量一致 散热器及对外有连线的插座等 靠边放置 5 网络优化 点击网络表 优化网络表 优化所有网络 6 自动布线设置 点击自动 自动布线参数设置 在展开的窗口中设置要进行布线的层面 线宽 布线时和布线后对线条的处理方法以及布线的算法 见图6 元件面 不使用 焊接面 水平 图6 布线宽度 1mm 绝对不能 0 5mm 注 布线层面设置 不使用 水平 垂直 不首选项 分别代表层面不使用 水平布线 垂直布线和不予规定合理进行水平及垂直布线 7 进行全自动布线 点击自动 自动布线 进行全部网络的自动布线 会进入电路的自动走线 状态 屏幕上将出现显示线路布通情况及布通率的窗口 待布线完成后又会出现一个提 示窗口 点击窗口中的OK按钮 待窗口关闭就可以看到布线的结果了 8 查看布线结果 点击信息 PCB图上的状态 会出现显示PCB图线路布 通情况的窗口 检查有多少线未布通 布线不通时 把自动布线取消 重新调整元件的位置 和方向 再进行一次 二 万用表的组装 1 MF 47型万用表电路原理图 2 实验步骤 首先用电烙铁在练习板上联系焊接 等熟练掌握之后开始在电路板上操作 实验过程中参照 老师给出的实验板的元件分布图把元件安装在电路板上 在安装过程中先安装电阻 然后安 装二极管 其次是电容 接着安装其它的部件 待电路板上的原件全部安装完毕之后开始焊 接导线 将电源和表头的线接好 注意在接表头线之前要先到老师那里去校验表头 才能接 线 安装完毕之后到老师那里用数字万用表和稳压电源检测万用表的参数 如果出现问题 则需 要重新检查元件的安装位置以及焊接质量 3 安装质量要求 1 无错装漏装 2 档位开关旋钮转动灵活 3 焊点大小合适 美观 无虚焊 4 器件无丢失损坏 5 调试符合要求 6 能正确使用各个档位 三 三 实验实验体会和收体会和收获获 本次电子实习1周的时间中 我们主要做了2个方面的课题 一个是电路图和PCB板的设 计制作过程和万用表的组装方法 在电路图和PCB板的设计中我们主要用了2个软件进行设计 用来设计电路图的Schema tic Editor和用来设计PCB板的Protel 这2个软件以前没有解除过 但是通过老师的讲解和演示以及参照实验指导书我们很快熟 悉了软件的用法 按照指导书的要求很快就绘制出了实验的电路图 并生成了网络表 但是 在检验网络表的时候却发现了丢失了一个网络 这是怎么回事呢 我们重新检查了一下电 路图 看看能不能找出错误的原因 但是在检查的过程中我们并没有发现有元件的丢失 并 且接线完全正确 接线也没有断开的地方 基于此 我们觉得重新画一次电路图 但是这次 故障仍然存在 最后我们对照了一下其他组的网络表文件 发现电阻R2的一端没有接通 虽 然我们放大了之后仍然看不出来它断线了 但是它确实是断开的 也许这是软件的一个瑕疵 吧 找出了问题的所在我们将R2的接线重新连接了一下 这次故障排除 成功通过网络表校 验 然后要进行的步骤就是使用Protel根据网络表生成PCB电路板的布线图 在这个过程中 我们遇到的第一个问题马上就出现了 导入网络表的时候出现元件丢失的情况 虽然出师 不利 但是问题马上得到了解决 通过查询实验指导书 我们才发现原来我们没有导入元件 库的结果 于是此问题得到了解决 导入网络表之后软件自动生成了PCB板图的草图 这次就需要我们手工排列元件了 元 件的位置要合理才能成功生成完美的布线图 本次的元件虽然不多 但是要想很快的排列好 元件的位置还是很难的 很明显 在排列的过程中要尽量减少元件间出现线路交叉的情况 于是 我们经过一次次失败之后 终于成功布线成功 成功之后的喜悦不亚于奥运会夺冠 呵呵 至此 第一个课题基本上已经完成了 接下来就要开始组装万用表了 MF 47万用表是一种比较常用的电子仪表 精确度高 组装容易 要组装电子仪器 首先就得学 会使用电烙铁 电烙铁是一个高温的发热器件 使用的时候要非常注意 不小心就会烫伤皮 肤 衣物 桌面等 还要注意防触电 火灾等意外事故 用完之后要小心的放回到烙铁架上去 在焊接元件的过程中还要注意正确的焊接方法 不注意的话很容易烫伤手指或者烧坏元器 件火焊锡面 由于我在高中的时候曾经学习过电烙铁的基本使用方法 因此比较容易上手 首先完成电阻的焊接 电阻先用起子将引脚弯曲 然后插入电路板中相应的孔中 按照顺序 统一排放整齐之后按顺序完成焊接 焊接完成之后用夹线剪将过长的引脚剪断 电阻焊接完 毕之后就开始焊接二极管 二极管由于是分极性的 在焊接的过程中一定要注意不要接反了 仔细对照样板来 电解电容的焊接也要注意极性 不要焊反了 同时也要注意烙铁不要焊 的时间过长 这样会损坏电容 其它的如电位器等大部件的安装要使用的焊锡比较多 不小 心就会损坏元件或者电路板 在焊接过程中基本没有遇到什么问题 很顺利了完成了焊接过 程 到老师那里去检验完表头之后我就将焊接完成的万用表成功组装完成 这时候该去老 师那里去检验了 其实那个时候心里还是七上八下的 万一有什么问题 比如说读数不准怎 么办呢 难道前功尽弃吗 抱着这种不安 我把组装的成品拿给老师检测 首先是电阻的检 测 几个档位都顺利通过