個(gè)性七彩小夜燈
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上一期介紹了個(gè)性七彩小夜燈的設(shè)計(jì)和原理，本期介紹具體的制作和調(diào)試，馬上開始動(dòng)手吧。
PCB設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。控制電路和電源電路分別布局在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(shí)通過金屬支撐柱來實(shí)現(xiàn)電氣連接。控制電路和電源電路都比較簡單，器件也相對(duì)較少，采用單面板即可滿足布局要求。整個(gè)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(yīng)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(hào)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(gè)單色LED，而是采用了1個(gè)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(nèi)部封裝有紅色、綠色和藍(lán)色三種顏色的LED管芯，它在使用時(shí)相當(dāng)于3個(gè)LED。全彩LED內(nèi)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(gè)引腳，排列如圖3所示（少數(shù)產(chǎn)品可能與此不同，具體以產(chǎn)品資料或?qū)嶋H測(cè)量為準(zhǔn)）。根據(jù)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(jù)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(shí)最好選用后者。市場(chǎng)上全彩LED的尺寸規(guī)格多為Φ5，制作時(shí)選用這種規(guī)格即可。
BATT1為2節(jié)串聯(lián)的AAA（7號(hào)）1.5V電池，制作時(shí)應(yīng)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(shí)要特別仔細(xì)，以免出現(xiàn)短路、虛焊等缺陷。各器件焊接好后應(yīng)對(duì)照電路原理圖反復(fù)檢查，若有錯(cuò)誤和缺陷要及時(shí)改正和修補(bǔ)。為了方便調(diào)試，LED和電池夾可暫不安裝，待調(diào)試結(jié)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(jīng)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(diào) 試
小夜燈控制電路和電源電路相互獨(dú)立，這兩部分電路的調(diào)試也應(yīng)分開進(jìn)行，以免彼此牽扯而影響電路測(cè)試和故障判斷。
控制電路調(diào)試前要預(yù)先對(duì)LED進(jìn)行加工，以滿足調(diào)試和安裝的要求。加工時(shí)先將LED各引腳從靠近其根部的凸起處剪斷，再將外側(cè)的2個(gè)引腳向內(nèi)側(cè)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(xì)導(dǎo)線，并在LED內(nèi)側(cè)的2個(gè)引腳的焊點(diǎn)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(dǎo)線應(yīng)選用不同的顏色且最好與所連接的引腳對(duì)應(yīng)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(yīng)將LED外側(cè)的2個(gè)引腳再向內(nèi)側(cè)彎折或?qū)ED的“帽沿”剪去，必要時(shí)還需要重新焊接導(dǎo)線以減小焊點(diǎn)或改變焊點(diǎn)形狀，從而滿足安裝要求。
控制電路調(diào)試時(shí)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(dǎo)線，分別與4.5V電源和編程電路相連。以上均為臨時(shí)性連接，因而對(duì)焊接質(zhì)量以及外觀沒有太高要求。為了能夠持續(xù)準(zhǔn)確地檢測(cè)電路，調(diào)試應(yīng)使用穩(wěn)壓電源，不要使用電池。電路連接妥當(dāng)后仔細(xì)檢查幾遍，確認(rèn)無誤后即可上電將程序下載至單片機(jī)內(nèi)，之后重新上電對(duì)按鍵功能和LED狀態(tài)進(jìn)行全面測(cè)試。本電路及程序相對(duì)比較簡單，調(diào)試一般不會(huì)有太大問題，但有一點(diǎn)要特別注意。本電路的待機(jī)電流不應(yīng)超過1μA（正常情況下一般約為0.1μA），待機(jī)電流偏大（功耗偏高）時(shí)要仔細(xì)檢查電路和程序，而不能輕易忽略，否則在實(shí)際使用時(shí)會(huì)浪費(fèi)電池電能。此外，在調(diào)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(dāng)調(diào)整R2～R4的阻值來改善。
電源電路調(diào)試時(shí)，在電源電路板上兩電源輸入端各焊接1根導(dǎo)線與3V電源相連，這里同樣使用穩(wěn)壓電源來調(diào)試。上電后在空載的情況下測(cè)量電路的輸出電壓，此時(shí)應(yīng)略高于4.5V，如果偏差較大應(yīng)立即斷電檢查電路。同樣在空載的情況下測(cè)量電路的輸入電流，此時(shí)應(yīng)在20μA以下（正常情況下一般約為10μA），否則要仔細(xì)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(dǎo)致輸入電流偏大（功耗偏高），檢查電路時(shí)要特別注意以上幾點(diǎn)。與調(diào)試控制電路一樣，功耗問題不能輕易忽略，調(diào)試時(shí)要有足夠的耐心，力爭將功耗降至最低，這一點(diǎn)對(duì)調(diào)試采用電池供電的電路至關(guān)重要?？蛰d測(cè)試正常后用1個(gè)100Ω/0.5W的電阻作為負(fù)載進(jìn)行帶載測(cè)試，在測(cè)試過程中，電路的輸出電壓應(yīng)始終保持在4.5V左右，如果電壓變化范圍較大則還需進(jìn)一步檢查和調(diào)整電路。
評(píng)論