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数显温度计的PCB设计方法解析

1 小序

跟着科学技巧的成长与工业技巧的迅猛提升,在日常生活临盆中我们时常必要准确丈量与节制情况温度与设备温度。是以,钻研温度的丈量与节制就显的很紧张了。

我们要从外界感应温度,关键是温度传感器,在这里用LM35完成,获取了外界的温度值之后,必要必然的显示装配加以显示。当前盛行的措施是经由过程A/D转换器将模拟量转化为数字量,在这里用ICL7107完成。再经由过程LED或LCD显示出来。下面先容的温度计因此双共阳数码管(LED)显示的。

2 绘制数显温度计电路图及PCB设计措施,必要留意的问题

我们要想成功的设计一个温度计的PCB图,大年夜致要颠末以下步骤:首先学会绘制温度计的道理图。绘制道理图时要知道必要那些元件,库中没有的或很难找到的元器件,第一小步,我们必须要建立一个元件库(Sch.Lib)以满意设计必要,在制作元件时我们应该把多个元件放在一个库中以方便调用,需要时还要在库文件中对元器件进行阐明可以在Browse Schlib中的Components中选中元件,再在Description中进行响应的描述(DescripTIon、Footprint、default Designator、Sheet part Filename)。在制作元件时我们必须留意一些小问题,例如:在制作TL431元件符号时引脚没有放置在栅格上,调到道理图时不能正常连接导线,在引脚上不能生计节点。此时我们可以在制作窗口中单击鼠标右键选中Doument opTIons,在弹出的library Editor Workespace对话框中对Gird选项中的Snap、Visibie进行设置。在制作元件时也要考究技术例如:借助已有的元件库中的类似元件,将其拷贝到自己制作库中稍作改动。在制作集成芯片Icl7107、Icl7660、S-DSP,必须留意每个引脚的属性,须卖力逐个的设置,以免在道理图中呈现差错连接导致在调试时将芯片烧坏。第二小步,将要用到的元件调到道理图中进行连接,在连接的历程中要留意总线的连接,总线只是示意性电气连接,而真正表示连接是收集标号。是以在用到总线时必须放置收集标号。第三小步,电路图连接好后,我们必须进行ERC、Reports/Bill of material、Create netlist操作。电器规则反省,以矫正电路图中的电路差错。进行元件报表查看电路图的元件信息。创建收集表为做PCB绘制做筹备。设计好的道理图主要由以下几个部分组成。

数显温度计的道理图如下:

第二大年夜步完成PCB制作。制作PCB的第一步,确定板框物理尺寸、布线尺寸和必要的各个板层,可以经由过程领导来完成。第二步,定义好PCB之后,调用菜单栏敕令Design/Load Nets将元件调入PCB中,在放置元件时,必要留意的是不合的元件必要放置在不合的板层,例如放置名字(拼音)在BottomLayer层,且水平镜像,不能用汉字。第三步,选择跳线的过孔形式。第四步,选择元件形式和焊盘间经由过程的铜膜线数,调用菜单栏敕令Design/Rules进行设置。第四步,走线参数设置。第五步,连接好PCB后必要进行设计规则反省,调用菜单栏敕令Tools/Designs Rules Check.可完成,这样可以避免设计差错和电气差错。

3 PCB图的打印、转印与敷铜板的腐蚀加工与问题。

1. 用激光打印机打印PCB图到热转印纸(用热转印纸制作PCB)

在开始菜单中添加打印机

根据添加打印机领导一步步做下去(当无实际打印机连接时,任选一种打印机即可)

PCB图打印设置:窗口切换到欲打印的PCB图,在File下,选择Print/Preview,在Explorer下显示了一个后缀为PPC款式的文档,即打印文档: Preview PCBPPC,将治理器切换到Browse PCBPrint,选择必要打印的层进行设置:底层打印图形的设置在Layers栏 将MulTILayer移到最上层

n在OpTIons栏勾选Show Holes

n在Color Set栏 选择Black & White(诟谇图形)

在设计PCB图时,在Bottom Layer层放置“String”,在此中写上自己的名字(汉语拼音)、设计日期。名字、日期要水平镜像放置。设置好后,打印到热转印纸上的底层图形。

2.下料:按尺寸剪切敷铜板,并用细砂纸打磨光,洁净

3.将打印的PCB底层图用热转印机转印到敷铜板上

4.修板:

用快干漆将少量没有印好的线条修补好

5.腐蚀:将印好了电路板图的敷铜板放入三氯化铁溶液中腐蚀。溶液浓度高、温度高则腐蚀速率快,但浓度和温度要相宜。腐蚀光阴要掌握好。

6.洗濯、晾干

7.钻孔

选择直径相宜的钻头:集成电路引脚及一样平常电阻电容用0.8mm直径的钻头,如有元件引脚较粗,可以根据丈量值,换响应大年夜些直径的钻头。钻孔历程中,钻头只管即便插入夹具深一些,并且夹具要拧紧。

8.撤除铜膜上的油墨

用有机溶剂(酒精、喷鼻蕉水、丙酮等)擦除覆盖在铜膜线上的油墨,没有上述溶剂时,也可以用砂纸擦除。

9.打磨并反省电路板

撤除油墨后,用较细的砂纸将铜膜线打磨光亮。打磨越好,越好焊接。不过弗成打磨过度,以免铜膜厚度损耗过多。打磨后,用面巾纸洁净干净。

反省电路板:用万用表反省PCB上线条间有无短路、断路。有短路要切断,有断路要搭上焊锡,将其连接好。

10.上助焊剂

将松喷鼻溶于无水酒精中制作成助焊剂待用。留意助焊剂的浓度要相宜。过浓,干燥后不但亮,过稀,助焊机能较差。

用毛刷将酒精松喷鼻焊剂平均地涂在洁净后的PCB板,涂刷时,将PCB板垂直放置,以免焊剂堵塞钻孔。涂刷一遍即可,涂刷次数过多轻易起皱纹,不但亮。

将涂刷酒精松喷鼻焊剂的PCB放置在阳光下凉干或自然凉干。ICL7107为十进制双积分式3位半模数转换器,精度为±2LSB(最低有效位),当其范例基准电压分手为100.0 mV和1000 mV,并选用对应的外围电路积分电阻、积分电容时,可构成满度量程为200 mV和 2000 mV 2种电 路。

ICL7107的输出显示数字N,输入电压,基准电压 VREF的关系为:

N = 1000×

式中N仅为输出显示数字值,其小数点位置必要另行设置。显然,当基准电压VREF小于其范例基准电压(100.0 mV和 1000 mV)时 ,输出显示数字N 将被扩大年夜;而基准电压VREF大年夜于其范例基准电压 (100.0 mV和 1 000 mV)时,输出显示数字N将被缩小。

4 ICL7107芯片事情道理阐发

ICL7107集成电路内部有模拟和数字电路2部分。模拟电路由转换开关和运放等组成,以实现旌旗灯号采样和积分,它采纳差动输入,输入阻抗1O10Ω。数字电路由计数器、存器、节制逻辑和显示译码器组成。输入的模拟旌旗灯号电压值首先转换成一个与之成正比的光阴宽度旌旗灯号,然后在这个光阴宽度里对固定频率的时钟脉冲进行计数,则计数结果便是正比于输入模拟旌旗灯号的数字,最落后行数字的锁存和译码显示。转换周期分为3个阶段:自动稳零(AZ)阶段、旌旗灯号积分(INT)阶段、反积分(DE)阶段,当光阴分手为:

(1)自动稳零阶段(AZ)

TAZ =1O00×TCL-(2000×TCL -1000×TCL ×lN/VREF

(2)旌旗灯号积分阶段(INT)

对输入模拟旌旗灯号进行积分,光阴是固定的:TINT= l000×TCL

(3)反积分(DE)阶段

这个阶段是实现对与输入旌旗灯号极性相反的参考电压VREF进行积分,反相积分的最大年夜光阴为: T(DE)MAX =2000×TCL

从反积分开始到积分器输出回到模拟公共端(C00M0N)电压 VCOM的光阴正比于输入模拟电压的大年夜小,其数字读数为:

N = 1000×

在反积分期的输入时钟脉冲数最大年夜值是 2000,当即是或跨越 2000时溢出,当不够2000时,只要反相积分期停止,即转入自动稳零期。综上,A/D转换的 3个阶段共需 4000个TCL时钟周期,由于振荡周期 4分频 TCL,以是全部转换光阴为 16000个Tosc(振荡周期)。

5 元器件的装置与调试

5.1 采纳试验的措施

37脚的TEST端与l脚短接,表头应显示-188.8。这时可反省显示是否缺笔画。如有,大年夜多是引脚、连线虚焊。

首先将 IN+与IN-短接,表头应显示为“0000”。若不为零,则应反省参考源电容C2和自动校零电容C4是否泄电。

将3l脚与36脚短接,表头读数应为1000。若有误差,调电位器RP。仍旧不可,多数是RP、积分电容C3坏。

将32脚与26脚短接,表头的最高位应显示-l,其它位均不亮。否则,应反省电源或换芯片。

5.2 根据故障征象检修

这种措施直接,判断故障较快。如:输入旌旗灯号为零,表头显示不为零,并不绝跳动。应反省基准源电容C2和自动校零电容C4。

若表头读数误差较大年夜,可能是积分电容C3问题,或者基准电压发生变更等。

6 实验总结

a.放置名字(拼音)在BottomLayer层,且水平镜像,不能用汉字

b.反省收集表:根据道理图中的Nets,在PCB中的治理器Nets下一一核对,看有无差错。

c.PCB制作完后,必须进行DRC反省, 无高亮(绿色)显示

d.在制作元件时,没有留意封装图的位置,一样平常应该将1号焊盘放置在坐标原点。假如离坐标原点很远,则在调入PCB图时,偏离放置位置很远,以致看不到。

e. 知道了ICL7107、ICL7660、MC78058T、TL431、S-DSP是否正常的测试措施。

f.ICL7660有使电压反向的功能,ICL7107有D/A转换功能和译码功能,LM35能使温度旌旗灯号转化成电旌旗灯号的功能,MC7805T具有供给+5V电压的感化。

责任编辑;zl

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