機電綜合創(chuàng)新項目設(shè)計與實踐

——LED臺燈設(shè)計與制作一、教課安排本實習(xí)項目是“機—電—計”一體化的綜合實踐項目，是一門實踐性較強的課程。教課手段講堂解說、現(xiàn)場演示及訓(xùn)練場所實質(zhì)指導(dǎo)操作實訓(xùn)時間：9天教課目的和要求一、認識各加工設(shè)備的加工特點，并擁有較強的操作技術(shù)；二、認識典型工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與制造過程；三、初步掌握protel軟件的使用方法與lpkf快速pcb制作方法;

四、拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想能力和張開科技活動的能力。五、培養(yǎng)學(xué)生的工程意識與工程素質(zhì)，為此后的學(xué)習(xí)與工作確定基礎(chǔ)。主要內(nèi)容介紹制作項目：“LED臺燈設(shè)計與制作”制作過程分為三個模塊：1、LED臺燈各零件設(shè)計與加工（機械部分）經(jīng)過車、銑、線切割、等工種對LED臺燈的各零件進行加工；2、印刷電路板pcb制作（電氣部分）利用lpkf快速pcb制作系統(tǒng)對LED臺燈的燈板電路進行設(shè)計與加工，并達成元器件的安裝、焊接與調(diào)試。3、零零件裝置（裝置部分）經(jīng)過鉗工對LED臺燈的各零零件進行裝置。實習(xí)安排設(shè)計LED臺燈設(shè)計lpkf快速pcb制作系一致天機械部分臺燈底座——銑床、磨床、鉗工、線切割（設(shè)計與加工）一天半支柱————車床（設(shè)計與加工）一天半燈罩————線切割、鉗工（設(shè)計與加工）一天裝置————鉗工（設(shè)計與加工）一天電氣部分印刷電路板（PCB）設(shè)計機房需要安裝protel、CircuitCAM軟件一天印刷電路板（PCB）加工快速pcb制作系一致天印刷電路板（PCB）焊接調(diào)試電烙鐵一天二、LED臺燈設(shè)計方案LED臺燈實物和工作原理圖LED臺燈方案的設(shè)計思路是：第一要將高壓的交流電變換成低壓的直流恒流源，才能點亮LED光源。使用最經(jīng)濟有效的方法降壓和進行交直流變換是設(shè)計的首要考慮，此刻便攜式電子產(chǎn)品使用交流電源的交直流降壓變換器——適配器(Adapter)就成了既經(jīng)濟優(yōu)惠、又現(xiàn)成、又好用的首選。一）電氣部分1、LED優(yōu)點1）.體積?。篖ED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它特別的小，特別的輕。2）.耗電量低：LED耗電相當?shù)停话銇碚fLED的工作電壓是3.2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它耗費的電能不超出0.1W。3）.使用壽命長：在適合的電流和電壓下，LED的使用壽命可達10萬小時4）.高亮度、低熱量：LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比一般照明燈具低好多。5）.環(huán)保：LED是由無毒的資料作成，不像熒光燈含水銀會造染，同時LED也能夠回收再利用。（一）LED優(yōu)點及電器元件的介紹2、電源：USB電源供電1）電壓：+5V是標準值，贊成有必定的偏差，計算機USB口的供電電壓在4.75~5.25V之間都吻合USB協(xié)議的規(guī)范。2）電流：是+5V的電流，USB協(xié)議規(guī)定最大值為500mA，也就是單個USB口最大輸出功率是2.5W。3、光源：LED發(fā)光二極管LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它能夠直接把電轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連結(jié)電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。4、LED發(fā)光二極管主要參數(shù)：

光管直徑

5mm

發(fā)光顏色

純白色

正常工作電流

20mA

最大反向電壓

5V5、開關(guān)

控制LED燈的電源通斷燈杯與燈罩燈板(要修業(yè)生自己設(shè)計加工)

（二）、PCB印刷電路板設(shè)計

介紹protel軟件的基本使用方法，包含：原理圖繪制、元件庫制作、PCB設(shè)計、封裝庫制作、制造輸出等。（以下圖sch文件）原理圖要求：因為USB電壓5V，電流500mA，兩兩LED串連再并聯(lián)。每組12個LED。PCB圖要求：燈板設(shè)計為圓形，直徑為36mm，LED布局合理、布線盡量不交織。參數(shù)設(shè)置：單面板導(dǎo)線寬度1mm焊盤直徑2mm孔徑0.9mm。

右圖pcb文件

（三）、制造輸出以Protel99設(shè)計單面板為例子，導(dǎo)出Gerber數(shù)據(jù)：設(shè)置圖層輸出文件*.GBLBottomlayer基層圖形（Gerber)文件*.GKOKeepoutlayer外框禁止布線層（Gerber)文件設(shè)置NCDrill鉆孔刀具表及文件數(shù)據(jù)*.DRR鉆孔刀具表*.TXT鉆孔文件數(shù)據(jù)（四）創(chuàng)立CAM文件*.GBL基層圖形（Gerber)文件*.GKO外框禁止布線層（Gerber)文件*.DRR鉆孔刀具表*.TXT鉆孔文件數(shù)據(jù)

文件名數(shù)據(jù)類型CircuitCAM一般導(dǎo)入選擇【Gerber格式數(shù)據(jù)文件】*.GBL底層數(shù)據(jù)BottomLayer*.GKO外框?qū)訑?shù)據(jù)BoardOutline【NCDrill（Excellon）格式數(shù)據(jù)文件】*.DDRNCDrill鉆孔刀具表ProtelxdrrExcmilInch23AbsLead*.TXT鉆孔層數(shù)據(jù)DrillPlated（五）、用CircuitCAM軟件做數(shù)據(jù)辦理1，打開CircuitCAM，選用對應(yīng)模板，單、雙面板，則選用“Default”選用項；2，用CircuitCAM導(dǎo)入各數(shù)據(jù)文件，并使之一一對應(yīng)好有關(guān)層的關(guān)系；3，在CircuitCAM軟件的圖形界面中對PCB板進行數(shù)據(jù)辦理：【設(shè)置外形】分板外形邊框切割軌跡；【設(shè)計規(guī)則檢查】檢查導(dǎo)線間距以便選擇適合的刀具；【絕緣計算】沿著焊盤和線路四周生成絕緣包絡(luò)線，大面積剝銅方式的刀具加工軌跡；【文字編寫】加載漢字，注意陰刻還是陽刻等；4，導(dǎo)出文件CircuitCAM軟件可編寫改正的*.CAM圖形、驅(qū)動機器加工的*.LMD文件。（六）、PCB快速制作制作

ProtoMatH100是一個數(shù)控加工中心，采用機械鉆銑的方法制作電路板，配有隔音罩、吸塵器，是環(huán)保型的實驗室制作系統(tǒng)。

BoardMaster控制軟件：1，選擇適合的工作模板（*.phs），導(dǎo)入需加工的*.LMD文件數(shù)據(jù)；2，定義好加工范圍，實質(zhì)地點、確定能否拼版等，并保存好需加工的文件（*.Job)；3，依照菜單上的加工項PHASE下拉菜單提示的次序進行加工。采用LPKF制作一塊單面板包含以下步驟：MarkingDrills（打?qū)蚩祝〥rillingPlated(鉆鍍通孔）Info，Plating（在孔金屬化設(shè)備上電鍍通孔）ReadBottom（基層靶表記別）MillingBottom（銑底面圖）Readtop（頂層靶表記別)MillingTop（銑底面圖形)DrillingUnplated(鉆非金屬孔)CuttingInside（切割內(nèi)槽）CuttingOutside（切割外形）注：紅色字體部分為單面板加工選項。（七）、LED插裝與焊接1、注意二極管的正負極不要弄錯，長管腳為正，短管腳為負。2、烙鐵焊接:

手工焊接用烙鐵焊接時，要求使用少于25W（最高不