电工电子实验报告

目录

1.实习目的 (2)

2.实习报告主要内容 (2)

2.1常用仪器仪表的结构和用法 (2)

2.2 手工焊接工艺 (4)

2.2.1焊接原理 (4)

2.2.2焊接工具及材料 (4)

2.2.3焊接的基本操作和操作步骤 (4)

2.3几种常见电子元器件介绍及运用 (6)

2.3.1电阻器 (7)

2.3.2二极管 (8)

2.3.3三极管 (9)

2.3.4电容 (10)

2.电容器的分类 (10)

3.电容器的标注方法 (11)

4.电容器的主要特性参数 (11)

2.3.5蜂鸣器 (11)

2.3.6 555芯片 (12)

2.3.7 排针 (13)

2.3.8印刷板电路 (13)

2.3.9音乐芯片 (13)

2.4元件的装配顺序和要求 (14)

2.5 555声光报警器 (14)

2.5.1原理方框图 (14)

2.5.2产品原理 (15)

2.5.3 元件参数及检测 (16)

2.5.4实验检测结果及分析 (16)

2.5.5电路图 (17)

2.5.6实物图 (17)

2.6 流水灯音乐盒的制作 (18)

2.6.1流水灯的原理及方框图 (18)

2.6.2 音乐播放 (19)

2.6.3 元件参数及测量 (19)

2.6.4 实验检测结果及分析 (19)

2.6.5 电路图 (20)

2.6.6 实物图 (20)

3．印制电路板与计算机Protel99SE PCB图设计 (22)

4.三相电机正反转原理图 (23)

4.1原理图 (23)

手工图见附录4.2 原理分析 (23)

4.3三相电机正反转控制电路排线表 (25)

4.4 电机实验实物图 (25)

5.安全常识 (26)

5.1人身安全： (26)

5.2人体触电 (26)

5.4设备安全 (28)

5.5供电线路安全： (28)

6.实习总结 (30)

附录 (31)

1.实习目的

随着现代化技术的发展，电工电子技术在现代化生活中应用越来越广泛，小到家用电器，大到军事设备，在这些形形色色的种类繁多的设备中都用到了电工电子技术。很多的自动化半自动化控制的未处理系统都是以电子元件为基本单元，通过集成电路来实现的。

本课程是工科学生重要的综合实践课程，是许多电类、非电类专业的必修课。主要是让学生知道安全用电的常识，常用仪表的使用、常用电工电子元器件的规格型号、外观、性能参数、标识、用途、基本测试和判别的方法，常用的电工工具的使用、手工的焊接的方法、电子产品的装配制作、PCB板的设计与制作方法，低压电气控制的安装与调试，一般故障的排查方法。

培养学生的实践能力，培养学生的工程意识和创新意识。

2.实习报告主要内容

2.1常用仪器仪表的结构和用法

1)主要工具：

本次电子电工实习主要进行555声光报警器，音乐盒的制作及三相电机常用控制电路所用到的工具主要有：

（1）十字起，一字起：主要用来拆卸、紧固各种螺钉及其他零件；

（2）剪刀：主要用于剪去焊接后集成电路板上过长的引脚；

(3)斜口钳：剪断较粗电线与金属丝；

（4）镊子：固定、夹起小物件。

2)主要仪器仪表及使用

本次实习使用的主要仪表为机械万用表如图1

功能：主要用于测量直流电流、直流电压、交流电压以及各种电子元件的电阻等。

图1 各类工具

图2 机械万用表

万用表使用注意事项：

1、万用表使用应水平放置，测量前应注意调零,尤其是测电阻时每次换挡都必须重新调零。

2、在测电流、电压时，不能带电换量程

3、若不清楚待测元件的参数范围，选择量程时，要先选大的，后选小的，尽量使被测值接近于量程

4、测量时尽量单手操作。

5、测电阻时，不能带电测量。因为测量电阻时，万用表由内部电池供电，如果带电测量则相当于接入一个额外的电源，可能损坏表头。指针式万用表黑表笔为+，红表笔为- 。

6、用毕，应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。

7、注意在欧姆表改换量程时，需要进行欧姆调零，无需机械调零。

8、万用表长时间不用，应将电池拿下。

2.2 手工焊接工艺

2.2.1焊接原理

锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料,在一定温度下焊锡熔化,金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合,形成浸润的结合层。外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的,实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙,熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散,形成焊料与焊件的浸润,把元器件与印刷板牢固地粘合在一起,而且具有良好的导电性能。

锡焊接的条件是:焊件表面应是清洁的,油垢、锈斑都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性,对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料,可以借助于助焊剂,先对焊件表面进行镀锡浸润后,再行焊接；要有适当的加热温度,使焊锡料具有一定的流动性,才可以达到焊牢的目的,但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。

2.2.2焊接工具及材料

主要是电烙铁、电烙铁架、松香、焊锡丝

此时要主要是的是电烙铁使用前的处理方法，基本步骤是在使用前先用细砂纸、锉刀或小刀烙铁头的表面刮光或打磨，然后搪锡。将电烙铁加热到可以融掉焊锡，但表面还没有被氧化的时候，很快的涂上松香，然后再烙铁头上均匀的沾上锡。

2.2.3焊接的基本操作和操作步骤

电烙铁的操作方法：

1.操作姿势：手工操作时，应注意保持正确的姿势，：挺胸端正直坐，切勿弯腰；由于距烙铁头20—30cm处的有害化学气体、烟尘的浓度较高，所以鼻尖至烙铁头尖端至少应保持20cm以上的距离，通常以40cm时为宜，以有利于健康和安全。

2. 电烙铁拿法：根据电烙铁大小的不同和焊接操作时的方向和工件不同，可将手持电烙铁的方法分为反握法、正握法和握笔法三种。如图2所示

图3 电烙铁的几种拿法

操作步骤：

五步施焊法：一刮、二镀、三测、四焊如图3所示

“刮” 就是处理焊接对象的表面。焊接前，应先进行被焊件表面的清洁工作，有氧化层的要刮去，有油污的要擦去。

“镀” 是指对被焊部位搪锡。

“测” 是指对搪过锡的元件进行检查，在电烙铁高温下是否变质。

“焊” 是指最后把测试合格的、已完成上述三个步骤的元器件焊到电中去。

图4 五步施焊法

注意：焊接环境空气流动不宜过快。切忌在风扇下焊接，以免影响焊接温度。

焊接过程中不能振动或移动工件，以免影响焊接质量。

焊接注意事项

1.焊接时间不能过长(必要时可以用镊子夹住被焊元器件,起到散热作用。2．焊接时不能出现假焊或虚焊。

3.注意不要将烙铁碰到导线等物品，将电烙铁电源线放在试验台右方。

4.烙铁必须插在烙铁架中。

图5 几种不同的焊点

2.3几种常见电子元器件介绍及运用

2.3.1电阻器

电阻器是一种具有一定电阻值的电子元器件，习惯上也简称为电阻它在电路中的主要作用是控制电压、电流的大小，还可以与其它元件配合，组成耦合、滤波、反馈、补偿等各种不同功能的电路。

如图所以

(a) 实心碳质电阻器 (b)线绕电阻器 (c) 碳膜电阻器 (d) 金属膜电阻器

(e) 金属氧化膜电阻器 (f)合成膜电阻器 (g)金属玻璃釉电阻器 (h) 贴片电阻器

图6 几种常见的电阻器

色环电阻标称值读法：

色标法是用颜色表示电阻的各种参数值，直接标志在电阻体上。它主要适用于小功率电阻，特别是0.5W以下的碳膜电阻和金属膜电阻。色标电阻的色带通常采用四色带、五色带表示。色带不同，所表示的电阻参数也不相同。四色带表示电阻的标称阻值(两位有效数字)和允许偏差，如图6(a)和所示。五色带表示电阻的标称阻值(3位有效数字)和允许偏差，如图6(b)所示，各颜色所代表的数字如图4.1.3。

蓝色（允许偏差）

橙色（倍乘）

紫色（第二位数）

红色（第一位数）

红色（允许偏差）

黑色（倍乘）

绿色（第三位数）

蓝色（第二位数）

棕色（第一位数）

(a)四色环标注法(b)五色环标注法

图7色环电阻色标

图8色环标示

另外电阻的测量在本实习中通用机械万能表。

2.3.2二极管

1.二极管的定义与分类。二极管具有单向导电性，可用于整流、检波、稳压、混频等电路。二极管的外形和电路符号如图

2.27所示。常见二极管有以下几类：检波二极管。检波二极管用来对收音机、电视机等收到的信号进行检波。

整流二极管。整流二极管的作用是将交流电变成直流电。要求整流二极管要有一定的耐压值，并能通过一定的电流。

开关二极管。开关二极管在电路中起开关作用，要求它工作速度快，其反向恢复时间只有几纳秒。发光二极管（LED）。发光二极管通常使用砷化镓、磷化镓

等材料制成。它具有工作电压低、耗电少、响应速度快、抗冲击、耐振动、性能好以及轻而小的特点，被广泛应用于显示电路中。

稳压二极管（简称稳压管）。稳压管在电路中是反向连接的，它能使所接电路两端的电压稳定在一个规定的电压范围内，这个电压范围称为稳压值。

光敏二极管。在光敏二极管壳上备有一个玻璃窗口，以便于接受光照。当有光照时，其反向电流随光照强度的增加而上升。

2.采用机械万用表对二极管进行简单测试

单向导电性能的检测。通常，正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。

图9 二极管的外形及电路符号

2.3.3三极管

1.半导体晶体管简介

半导体也称为晶体三极管，最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其它的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。

三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是

NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。箭头所指的方向是电流方向。

2. 采用万用表对半导体晶体管进行简单测试

i.判别基极和管子的类型。选用欧姆档的Rx100或者Rx1K，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。

ii.判别集电极。因为三极管发射极和集电极正确连接时β大（表针摆动幅度大），反接时β就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。

本次实习使用的是NPN型9013和PNP型8550三极管。

PNP型NPN型

图10 常见三极管的外形及电路符号

2.3.4电容

1.电容器的基本概念

电容器是一种可以存储电荷的常用电子元件，其基本结构是在两个相互靠近的导体之间敷一层不导电的绝缘材料(介质)。

电容器在电路中具有隔断直流电、通过交流电的特点，因此，多用于电路级间耦合、滤波、去耦、旁路和信号调谐等方面。

2.电容器的分类

根据容量是否可调，电容器可分为固定电容器、半可调（微调）电容器和可调电容器。根据所用介质，可分为有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容

器、真空介质电容器、半导体电容器。

（1）固定电容器。固定电容器是指电容器一经制成后，其容量不再改变的电容器。固定电容器分为无极性电容器和有极性电容器两种。

（2）微调电容器。通常以空气、云母或陶瓷作为介质，电容器容量可在小范围内变化，其可调容量为10~100pF。

（3）可调电容器。由若干片形状相同的金属片分别连接成一组定片和一组动片，定片与动片间一般以空气作介质，也有用有机薄膜做介质的。动片可以通过转轴转动，以改变动片插入定片的面积，从而使电容器容量在一定范围内连续变化。

3.电容器的标注方法

1.大电容器的标注：较大电容器用字母和数字把型号、规格直接在电容器外壳上标出。

2.小型电容器的标注：（1）直标法。（2）三位数码表示法。（3）色标法。

4.电容器的主要特性参数

电容器的性能参数很多，较常用的主要参数有电容器的标称容量、容差、额定工作电压（耐压）、电容温度系数、绝缘电阻、能量损耗、频率特性和固有电感等。

+

图11常用电容的外形及电路符号

2.3.5蜂鸣器

蜂鸣器如图11广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

图12 蜂鸣器的实物图

2.3.6 555芯片

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面，如图12

图13 555芯片实物图及电路符号

1：电源负极 8：电源正极

2：低电平触发 7：放电端

3：输出 6：阀值端

4：低电平复位 5：控制端

2.3.7 排针

这种连接器广泛应用于电子、电器、仪表中的PCB电路板中，其作用是在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，起到桥梁的功能，担负起电流或信号传输的任务。通常与排母配套使用，构成板对板连接；或与电子线束端子亦可独立用于板与板连接。

图14 各类型的排针

2.3.8印刷板电路

是用绝缘板基层和布线加工层构成。其布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化。其正面为电子元件布置面，背面为电路线路排线焊接面。

2.3.9音乐芯片

音乐芯片是一种比较简单的语音电路，它通过内部的振荡电路，再外接小量分立元件，就能产生各种音乐信号，音乐芯片是语音集成电路的一个重要分支，目前广泛用于音乐卡、电子玩具、电子钟、电子门铃、家用电器等场合。我本次使用的音乐芯片已经事先烧入歌曲《小小的世界》

图15 音乐芯片2.4元件的装配顺序和要求

1.元件插装时标记和色码朝上，易于辨认。

2.有极性由极性标记方向决定插装方向。

3．插装顺序应先轻后重、先里后外、先低后高。

图16 元件的放置形式2.5 555声光报警器

2.5.1原理方框图

图17 方框图

2.5.2产品原理

由于电源部分已经给出，故不作分析，下面主要分析555振荡器和声光报警部分。

555振荡器

利用数字芯片NE555加上外部电阻电容构成充放电电路，通过改变R2,R3可以改变充放电时间常数，从而改变振荡频率，1,8脚为电源端，4为复位端，3为输出端.

声光报警部分

声光报警分三条支路，分别为电源指示灯支路，蜂鸣器报警支路，LED报警支路。当输入为高电平时，LED1亮，VT1 9013 发射结正偏，集电极反偏，正常放大，驱动蜂鸣器工作，此时三极管8550由于满足发射结正偏，三极管截止，LED2熄灭，LED3串上限流电阻接在电源两端，所以常亮；当输入为低电平时，LED1熄灭，VT1 9013截止，蜂鸣器不工作，但VT28550满足发射结正偏，集电结反偏工作在放大区，驱动LED2使之点亮。

这样循环下去蜂鸣器便发出“滴滴”报警声，同时LED2以相同频率闪烁。

2.5.3 元件参数及检测

注见附录1

2.5.4实验检测结果及分析

电源电压U=6.23v 测量结果正常

未接通情况下三极管

8550 Vc：0.02~0.04v Vb：0.06~5.02v Ve：0.7~4.91v

9013 Vc：0.1~5.85v Vb：0.06~0.75v Ve：0.01~0.04v

而在接通情况下三极管

8550 Ve=0.70v Vb=0.07v Vc=0.05v

9013 Ve=0.03v Vb=0.74v Vc=0.09v

根据上述数据可以看出三极管8550的集电极接地发射极和基极的电势差基本为0.7v,9013的发射极接地，基极和集电极的电势差基本也为0.7v.证明三极管都是正常工作的。

555芯片各管脚及测量结果

1脚为GND 3脚为输出 4脚为输出 5脚为控制电压 8脚为电源电压

测量数据V1=0.02v V3是0.15V到4.95V来回震荡 V4=6.2v V5=4.55v V8=6.22v 首先1脚是接地故接近0很正常而4脚和8脚直接与电源相连和电源电压基本相等没有测量2脚和6脚是因为其电势等于电容C1两端的电压U1，当U1为低电势的时候电容充电当U1打到三分之二的电源电压时，7脚和地连通，电容开始放电，当其电压降到三分之一的电源电压时。7脚又断开，电容又开始充电，这样反复的充电放电，就产生了脉冲信号，而上述数据也比较符合原理故测量也是基本正确的。

2.5.5 电路图

图电路图2.5.6实物图

图18 蜂鸣报警器实物图

2.6 流水灯音乐盒的制作

2.6.1流水灯的原理及方框图

电路有NE555，CD4017和10个LED组成流水灯电路，接通电源后，系统可以依次点亮每一盏LED灯。方框图如图18

图19 方框图

NE555构成一个定时器电路，定时器的时钟周期由R5，R6和C8组成，时钟周期T=0.639（R5+2R6）C8

CD4017是十进制计数/分频器。CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CP1端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

2.6.2 音乐播放

音乐播放电路使用了集成的音乐芯片，该芯片把一首歌的音符对应产生的音乐频率烧写到内部，加上如图19中所需要的元件，即可驱动扬声器发响。

图20 音乐播放电路

2.6.3 元件参数及测量

见附录

2.6.4 实验检测结果及分析

电源电压U=5.9v

555芯片各管脚及测量结果

1脚为GND 3脚为输出 4脚为输出 5脚为控制电压 8脚为电源电压