毕业设计新1 - 图文

陕西国防学院机电工程分院毕业设计

（6）应用灵活性好，LED可进行低压供电，也可110V/220V电源供电，加上单粒LED的体积小(芯片更小)，只用3-5平方毫米，大大方便了工程应

（7）受控制能力强，现有的技术已经可以实现LED的亮度、灰度、动态显示，分布控制等，是其它发光装置无可比拟的；

（8）抗震性能优越，LED的坚固、耐震、耐冲击性能，超过了目前所有其它类型的电光源产品；

（9）响应速度快，LED的响应速度在毫秒级，可以自如有效地应用于显示屏、汽车刹车灯、相机闪光灯等；

10）显色性能良好，白色LED目前的显色指数Ra达到了70以上，色温范围从3600K到11000K(随荧光粉不同而变)，而且已经获得了实验室提高的方案；另外还有亮度高、无干扰、方向性好等等也是十分有用的优点，当然LED产业内还有不少问题需要从根本加以解决。基色尚不十分丰富，理想的是可见光波段实现全覆盖，最好能达到自然光的水平；显色性仍显不高，理想水平是黑体相达到Ra=100；亮度需要有效地提高，包括发光效率的两个方面(内量子效率和光输出效率)和功率的提高；另外还有体积、成本、专用集成电路、驱动器、“冷光”感等问题。

纵观LED的发展，我们不难发现，LED产业的发展极大地缘于技术的进步，而技术进步的动力则是来自于应用的需求，亮度的提高、基色的丰富、功率的增加等等无不如此。可以推想，未来的LED产业，一定会根据应用的要求，在亮度、功率、基色等技术方面进一步突破，使不同类型的LED更加广泛地被使用，并且还会逐步地建立起各自相对独立的应用领域，从而步入LED细分时代，我们有理由相信，亮饰、照明、显示将会首先独立出来，形成LED应用的专门领域。当然,从技术关联角度看，未来的LED产业会像一棵树，细分出来的专门领域，其源头仍会统一在芯片材料的生产上，不同领域的LED应用会得到不同技术支持。

3.4电源的选择与分析

3.4.1 供电方式

第一种，直接用电池给主板供电，电池装在主板上随主板转动，缺点是成本高，寿命短，且电池增加了主板的重量，影响主板的平衡性和给步进电机过重的负担。

第二种方案是采用电刷供电，电刷对于接触面的磨损很大，对主板造成损伤，且增加了结构的复杂度。

第三种方案是采用无线供电技术，利用电磁耦合原理，用磁线圈对主板进行供电，此

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方案对主板没有任何损耗。电磁耦合对很多人来说，再也熟悉不过了，变压器就是利用这个原理来传递能量。如果把变压器的两个绕组分开，就是某种意义上的无线供电。但是用电磁耦合的方式有很大的缺点，没有高磁导率的磁芯作为介质，磁力线会严重发散到空气中，传递效率下降非常厉害。所以不适合大功率，远距离的无线供电。本设计所需的功率很小，供电距离很小，所以是较理想的方案。其结构如图3-5所示，其中L1为给主板部分供电的磁线圈。

图3-5 无线供电结构图

综合上述3种方案，本设计采用方案3实际中电路如图3-6、3-7所示：

图3-6 PCB电路板上的供电电路

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图3-7 电机部分供电模块供电电路图

3.4.2 实际原理分析

(1) 为了使系统能够长期稳定的工作，必须解决系统的供电问题。通过无线供电的方式，并通过整流、滤波、稳压得到系统供电电源。

（2）通过电磁感应的原理，在PCB板下方固定一个线圈同时固定在电机的转子上，在外围接入一个通电的线圈。

由此可得到一个简易发电机装置，当电机转动时，里面线圈随转子转动，进行发电，再由整流、滤波、稳压可为PCB板子上的系统提供稳定的电源如图3-8所示。

图3-8系统供电效果展示

3.5重心调节

重心调节是最困难的一个技术环节。旋转的重心直接关系到系统的稳定的运行，以及安全性问题。旋转的重心如果不在转轴上的话，在高速的旋转中，会产生剧烈的抖动，在巨大的离心力下，会使整个系统分解，产生安全隐患。所以，重心调节是必须解决的问题。下面介绍重心调节的方法。

首先是电路板的外观设置。根据物理质心计算方法，可知道，均匀的圆盘的重心就在圆盘的中心。但是，由于电子器件的封装，重量都是不同的，圆盘电路板的重心是不均匀分布的，比较难调节，故不采用这种方法。

根据杠杆原理，当支点两端的物体的质量与力距乘积相等时，杠杆就处于平衡。因此我采用了长条方型的电路板结构。

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图3-9 杠杆原理示意图 L1L2 M1 M2 如上图3-9所示，只要M1*L1 = M2*L2时，在布PCB的同时，只要通过简单的测量和计算便可以使得杠杆处于平衡 压器集成电路，属于线性稳压器件

3.6 PCB电路板上元件的焊接

由于美观原因本次设计使用的元件都为贴片元件。贴片元件的焊接方式和注意事项如下。

3.6.1贴片元件的焊接方式：

1、在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂，用烙铁处理一遍，以免焊盘镀锡不良或被氧化，造成不好焊，芯片则一般不需处理。

2、用镊子小心地将贴片元件放到PCB板上，注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐，要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到300多摄氏度，将烙铁头尖 沾上少量的焊锡，用工具向下按住已对准位置的芯片，在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡，仍然向下按住芯片，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并重新在PCB板上对准位置。

3、开始焊接所有的引脚时，应在烙铁尖上加上焊锡，将所有的引脚涂上焊锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。

4、焊完所有的引脚后，用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡，以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊，检查完成后，从电路板上清除助焊剂，将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭，直到焊剂消失为止。

5、贴片阻容元件则相对容易焊一些，可以先在一个焊点上点上锡，然后放上元件的

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