個性七彩小夜燈
上一期介紹了個性七彩小夜燈的設計和原理,本期介紹具體的制作和調試,馬上開始動手吧。
PCB設計與制作
為了滿足整體造型、體積以及底座功能的具體要求,本小夜燈PCB分為2塊來設計??刂齐娐泛碗娫措娐贩謩e布局在1塊邊長約87mm的正三角形電路板上,這2塊電路板在安裝時通過金屬支撐柱來實現(xiàn)電氣連接??刂齐娐泛碗娫措娐范急容^簡單,器件也相對較少,采用單面板即可滿足布局要求。整個電路工作電壓較低,工作電流也很小,PCB走線寬度和間距無特殊要求。布局好的電路板如圖1所示。
PCB布局好后可以委托工廠加工,也可以自制。筆者制作電路所使用的PCB是用感光板自制的,如圖2所示。
圖1?PCB布局圖
圖2?用感光板自制的PCB
元件選擇與電路制作
制作本小夜燈電路所需要的元器件不多,但各器件都應按要求選擇。IC1選用SOP-28封裝,IC2選用SOT-89封裝。R1~R4均選用0805系列貼片電阻,C1、C3和C4均選用C型尺寸貼片鉭電解電容,C2選用0805系列貼片電容,L1選用CD43型貼片線繞電感。XTAL1選用PBRC-B系列或與之兼容的其他型號貼片陶瓷振蕩器,S1~S3均選用6mm×6mm小型直插按鍵。
為了便于將LED裝入燈罩,并獲得更好的混色效果,這里光源沒有采用3個單色LED,而是采用了1個全彩LED。
圖3?全彩LED引腳排列
全彩LED也叫七彩LED或三色LED,其內部封裝有紅色、綠色和藍色三種顏色的LED管芯,它在使用時相當于3個LED。全彩LED內部各LED其中一端連在一起形成公共端,加上各LED的另一端它共有4個引腳,排列如圖3所示(少數產品可能與此不同,具體以產品資料或實際測量為準)。根據公共端極性的不同,全彩LED可以分為共陰和共陽兩種,按電路要求,這里采用后者。根據外觀和制造工藝的不同,全彩LED又可以分為透明和霧狀(類似磨砂燈泡的效果)兩種,為了使光線更加自然、柔和,制作時最好選用后者。市場上全彩LED的尺寸規(guī)格多為Φ5,制作時選用這種規(guī)格即可。
BATT1為2節(jié)串聯(lián)的AAA(7號)1.5V電池,制作時應通過配套的電池夾(電池盒)來安裝。
電路中絕大部分器件為貼片器件,焊接時要特別仔細,以免出現(xiàn)短路、虛焊等缺陷。各器件焊接好后應對照電路原理圖反復檢查,若有錯誤和缺陷要及時改正和修補。為了方便調試,LED和電池夾可暫不安裝,待調試結束后再另行安裝。自制的PCB表面往往沒有阻焊層,為了防止銅箔氧化影響電氣性能和外觀,電路焊接好后最好在PCB銅箔表面鍍一層錫或涂一層松香酒精溶液。焊接完成并經過鍍錫處理的電路板如圖4所示。
圖4?焊接好的電路板
圖5?LED引腳的加工 圖6?焊接好連接線的LED
調 試
小夜燈控制電路和電源電路相互獨立,這兩部分電路的調試也應分開進行,以免彼此牽扯而影響電路測試和故障判斷。
控制電路調試前要預先對LED進行加工,以滿足調試和安裝的要求。加工時先將LED各引腳從靠近其根部的凸起處剪斷,再將外側的2個引腳向內側彎折,如圖5所示。之后在LED各引腳上分別焊接1根長約10mm的細導線,并在LED內側的2個引腳的焊點處各套一小段熱縮管以免短路,如圖6所示。為了便于區(qū)分LED各引腳,各導線應選用不同的顏色且最好與所連接的引腳對應的LED的顏色一致。LED加工好后可以在燈罩上試裝一下,若無法放入燈罩則應將LED外側的2個引腳再向內側彎折或將LED的“帽沿”剪去,必要時還需要重新焊接導線以減小焊點或改變焊點形狀,從而滿足安裝要求。
控制電路調試時先將LED的連接線按電路原理圖焊接在控制電路板上,再在控制電路板上兩電源輸入端以及RXD和TXD端各焊接1根導線,分別與4.5V電源和編程電路相連。以上均為臨時性連接,因而對焊接質量以及外觀沒有太高要求。為了能夠持續(xù)準確地檢測電路,調試應使用穩(wěn)壓電源,不要使用電池。電路連接妥當后仔細檢查幾遍,確認無誤后即可上電將程序下載至單片機內,之后重新上電對按鍵功能和LED狀態(tài)進行全面測試。本電路及程序相對比較簡單,調試一般不會有太大問題,但有一點要特別注意。本電路的待機電流不應超過1μA(正常情況下一般約為0.1μA),待機電流偏大(功耗偏高)時要仔細檢查電路和程序,而不能輕易忽略,否則在實際使用時會浪費電池電能。此外,在調試過程中若發(fā)現(xiàn)LED的亮度或混色效果不理想,可以通過適當調整R2~R4的阻值來改善。
電源電路調試時,在電源電路板上兩電源輸入端各焊接1根導線與3V電源相連,這里同樣使用穩(wěn)壓電源來調試。上電后在空載的情況下測量電路的輸出電壓,此時應略高于4.5V,如果偏差較大應立即斷電檢查電路。同樣在空載的情況下測量電路的輸入電流,此時應在20μA以下(正常情況下一般約為10μA),否則要仔細檢查電路。VD1的反向漏電流IR偏大、C3和C4的漏電流偏大、IC2性能不良以及電路短路等都可能導致輸入電流偏大(功耗偏高),檢查電路時要特別注意以上幾點。與調試控制電路一樣,功耗問題不能輕易忽略,調試時要有足夠的耐心,力爭將功耗降至最低,這一點對調試采用電池供電的電路至關重要。空載測試正常后用1個100Ω/0.5W的電阻作為負載進行帶載測試,在測試過程中,電路的輸出電壓應始終保持在4.5V左右,如果電壓變化范圍較大則還需進一步檢查和調整電路。
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