霓虹燈畫麵由常亮的燈管及動態發光掃描組成，可設置為跳動式掃描、漸變式掃描、混色變色７種顏色掃描。掃描管由裝有微型計算機芯片編程的掃描機控製，掃描管按編好的程序控製亮或滅，組成一幅幅流動的畫麵，似天上的彩虹，像人間銀河，更酷似一個夢幻的世界，引人入勝，使人難以忘懷。因此，霓虹燈是一種投入較少，效果強烈、經濟適用的廣告形式。
·１００·聲光控延時開關電路的項目六組裝與調試本項目是聲光控延時開關的電路的組裝和調試。聲光控延時開關是以聲、光為控製源的新型智能開關，他避免了繁瑣的人工開燈，同時具有自動延時熄滅功能，且無機械觸電、無花火、壽命長、更加延時，廣泛引用於各種建築的樓梯過道、洗手間等公共場所。如圖６－１所示是常見的聲光控延時開關。
圖６－１聲光控延時開關（１）了解聲光控延時開關電路工作原理圖。
（２）學會識讀聲光控延時開關電路原理圖、安裝圖。
（３）掌握聲光控延時開關點安裝工藝要求。
（４）掌握聲光控延時開關調試與測量方法。
一、聲光控延時燈開關電路安裝元器件安裝如圖６－２所示。
·１０１·圖６－２聲光控延時開關電路元器件安裝圖二、元器件清單１．元器件清單（表６－１）表６－１元器件清單序號名稱型號規格符號數量序號名稱型號規格符號數量２．２ＭΩ１集成電路ＣＤ４０１１ＩＣ１塊１０電阻器Ｒ４Ｒ８各１支５．１ＭΩ２單向可控矽１００－６Ｔ１支１１瓷片電容１０４Ｃ１１支３三極管９０１４ＶＴ１支１２電解電容１０ΜＦ／１０ＶＣ２Ｃ３２支４整流二極管１Ｎ４００７ＶＤ１～ＶＤ５５支１３前蓋、後蓋、麵板１套５駐極體５４±２ｄＢＢＭ１支１４印製板１套６光敏電阻６２５ＡＲＧ１支１５自攻螺絲３×８５粒７電阻器１０ｋΩ１２０ｋΩＲ６Ｒ１各１支１６元機螺絲４×２５２粒８電阻器４７ｋΩＲ２Ｒ３２支１７組導線２根９電阻器４７０ｋΩ１ＭΩＲ７Ｒ５各１支１８塑料螺絲蓋２個２．提供器材組裝電路套件如圖６－３所示。
提供器材：如圖６－４所示。
電子實訓台、數字型萬用表、尖嘴鉗、電烙鐵、焊絲、斜口鉗、鑷子、壁紙刀、吸錫器各一。
圖６－３聲光控延時開關電路套件圖６－４實訓所用工具器材·１０２·一、聲光控延時開關電路１．聲光控延時開關的電路原理圖（圖６－５）圖６－５聲光控延時開關電路原理圖２．聲光控延時開關電路工作原理聲光控延時開關電路由駐極體話筒、放大電路、光控電路、與非門集成電路ＣＤ４１１、延時電路、晶閘管、照明燈等部分組成，其方框圖如圖６－６所示。
圖６－６聲光控延時開關電路方框圖當光照較強時，光敏電阻ＲＧ阻值很小，故ＣＤ４１１的①引腳為低電平。這時不論②引腳為何種電平，輸出端③腳始終為高電平。經過與非門④腳輸出低電平，二極管ＶＤ５截止，瑏瑡腳輸出為低電平，晶閘管ＶＴ２截止，電燈不發光。
當光線暗時，光敏電阻ＲＧ阻值很大。兩端電壓升高，ＣＤ４０１１的①腳隨著升到高電平。這時，如果無聲音，②腳呈低電平，輸出端③腳始終為高電平，情況和白天相同。但當有聲音時，②腳呈高電平，輸出端③腳為低電平，經過與非門後，④腳為高電平，ＶＤ５導通，④腳輸出的高電平通過ＶＤ５對Ｃ３進行充電。由於ＶＤ５正向導通電阻較小，因此電容Ｃ３很快衝抵電到高電平通過。這個高電平⑧、⑨腳輸入與非門，⑩腳輸出低電平到瑏瑢、瑏瑣腳，瑏瑡腳輸出高電平，觸發晶閘管ＶＴ２導通，點燈發光聲音消失後，Ｃ３通過Ｒ８阻值較大，Ｃ３放點速度較慢。延遲一段時間後，Ｃ３放電到低電平，瑏瑡腳恢複到低電平，晶閘管ＶＴ截止，點燈熄滅。
·１０３·二、聲光控延時開關電路工藝要求各元器件按圖紙指定位置。孔距進行插裝、焊接。
（１）電阻插裝焊接。安裝電阻時要區分不同阻值的電阻，不要互相差錯。小功率電阻大多采用臥式安裝，色環保朝向一致，緊貼電路板插裝焊接。
（２）光敏電阻焊接，離電路板３ｍｍ以上插裝焊接。
（３）電容插裝焊接。垂直安裝，離電路板１～２ｍｍ處插裝焊接。安裝電解電容時，要注意電容極不能接反，否則電流過大容易引起爆照。
（４）二極管插裝焊接。要注意二極管不能接反，采用臥式安裝，緊貼電路板插裝焊接。
（５）三極管、晶體管插裝焊接。垂直安裝，離電路板４～６ｍｍ處插裝焊接。安裝時要注意他們的型號和引腳次序，引腳不能接錯。
（６）集成芯片焊接。要注意分清引腳的排列順序，緊貼電路板安裝。
（７）駐極體話筒焊接。垂直安裝，緊貼電路板插裝焊接。
三、聲光控延時開關電路功能聲光控延時開關電路由駐極體話筒、放大電路、光控電路、與非門集成電路ＣＤ４１１、延時電路、晶閘管、照明燈等部分組成。在光線充足的情況下，聲控延時開關始終斷開，照明燈不發光。在光線較暗時，開關一旦接收到聲音信號就會觸發導通，照明燈因通電而發光。經過幾分鍾後，開關自動恢複到斷開狀態，照明燈熄滅。
該電路為模擬與數字電路的結合的經典電路，本次組裝采用印製電路焊接，包括元件選擇、安裝、焊接、調試等，在調試時需要外接入２２０Ｖ照明電源，應注意安全，預防觸電及短路現象發生。通電時不要用手碰觸電路部分，采用單手操作。
教學建議共１０課時。
重點：元件識別、印製板焊接、調試與維修。
難點：焊接技術、調試與維修、強電安全。
實施計劃：任務１．聲光控延時開關電路元件識別。（２課時）任務２．聲光控延時開關電路印製板焊接。（４課時）任務３．聲光控延時開關電路調試與維修。（４課時）一、光敏電阻器光敏電阻器也稱光導管，如圖６－７所示，是利用半導體的光電效應製成的一種電阻·１０４·值隨入射光的強弱而改變的電阻器，沒有正負極區分。
光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂潮膜）和電極等組成。當它收到光的照射時，光敏層內就激發出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。光敏電阻器再無光照射時，電阻值很高；當有光照射時，其電阻值迅速減小。它一般用於光的測量、光的控製和光電轉換。圖６－７光敏電阻器外形及符號光敏電阻器按材料可分為硫化鎘、硒化鎘、硫化鉛、砷化銦光敏電阻器等。根據光敏電阻的光譜特性。可分為紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器、可見光光敏電阻器等。
光敏電阻器除了具有靈敏度高、反應速度快、光譜特性及Ｒ值一致性好等特點外，在高溫。多濕的惡劣環境下，還能保存高度穩定性和可靠性，可廣泛應用於照相機、驗鈔機、聲控燈開關及各種光控玩具、光控燈飾和燈具等光自動開關控製領域。
二、ＣＤ４０１１集成電路１．ＣＤ４１１引腳排列如圖６－８所示為四２輸入與非門ＣＤ４０１１外形引腳排列示意圖。
圖６－８ＣＤ４０１１外形、引腳排列、內部結構圖如圖６－８所示ＡＢ為各與非門的輸入端，Ｙ無輸出端其共用電源為ＵＤＤ，共用接地點ＵＳＳ。
２．ＣＤ４０１１引腳功能引腳功能見表６－２，表中１，０分別代表高低電平。四２輸入與非門ＣＭＯＳ芯片邏輯表達式：Ｙ＝Ａ·Ｂ。
表６－２ＣＤ４１１集成電路功能表ＸＹＱ動作００？禁止０１１設定１００重置１１不變無·１０５·三、可控矽又叫晶體閘流管，在強電和弱電領域都有極為廣泛的應用。外形像三極管，是電子愛好者常遇到的元件之一。選用１Ａ／４００Ｖ的進口單向可控矽１００－６型，如負載電流大可選用３Ａ、６Ａ、１０Ａ等規格的單向可控矽，單向可控矽的外形、圖形符號如圖６－９所示。
圖６－９單向可控矽外形、基本結構、符號圖單向可控矽的測試包括兩個方麵：一是極性的判定；二是觸發特性的測試。
１．可控矽極性的判定單向可控矽是由三個ＰＮ結的半導體材料構成，其基本結構、符號如圖６－９所示。
可控矽有三個電極：陽極（ａ）、陰極（ｋ）和控製極（ｇ）。用萬用表擋測量可控矽極間的正反向電阻，選出正反向電阻相差很大的兩個極，其中在所測阻值較小的那次測量中，紅表筆所接為控製極（ｇ），黑表筆所接的為陰極（ｋ），剩下的一極就為陽極（ａ）。通過判定可控矽的極性同時也可定性判定出可控矽的好壞。如果在測試中任何兩極間的正反向電阻都相差很小，其阻值都很大，說明ｇ、ｋ之間存在開路故障；如果有兩極間的正反向電阻都很小，並且趨近於零，則可控矽內部存在極間短路故障。
２．單向可控矽觸發特性測試單向可控矽與二極管的相同之處在於都具有單向導電性，不同之處是可控矽的導通還要受控製極電壓控製。也就是說使可控矽導通必須具備兩個條件：陽極（ａ）與陰極（ｋ）之間應加正向電壓；控製極（ｇ）與陰極（ｋ）之間也應加正向電壓。當可控矽導通以後，控製極就失去作用。根據可控矽的導電特性，可用萬用表的擋進行測試。對小功率可控矽可按圖６－１０所示連接電路，在可控矽ａ、ｇ之間聯接一隻輕觸開關（以便於操作），用萬用表的擋，紅表筆接ａ極，黑表筆接ｋ，萬用表的數字顯示“１”，可控矽不導通，當按下開關，ａ、ｇ接通，在ｇ、ｋ之間加上觸發電壓，可控矽才導通，萬用表的顯示數字較小的值；當ｇ、ａ斷開後，失去了控製電壓，如果萬用表的數字位置不變，可控矽仍處於導通狀態，說明該可控矽的觸發特性良好。如果ｇ、ａ斷開後，萬用表數字指向“１”，即可控矽不導通，則說明該可控矽的觸發特性不好，或已損壞。
·１０６·圖６－１０用數字萬用表測試單向可控矽觸發特性在測試單向可控矽的基礎上，對其他類型的可控矽，根據其基本結構，也可用萬用表對其進行測試。
一、聲光控延時開關電路安裝１．電子元器件識別與檢測（圖６－１１～６－２２）為保證電路功能能正常實現，安裝前必須要先進行元器件的清點和檢測，請根據所學知識安裝表６－３對所有的元器件進行檢測。
圖６－１１電阻識別圖６－１２測電阻表筆、擋位、讀數圖６－１３單向可控矽外形圖６－１４擋位選擇圖６－１５試測可控矽ａ、ｋ極·１０７·圖６－１６試測可控矽ｋ、ｇ極圖６－１７可控矽ｋ、ｇ極導通讀數圖６－１８可控矽觸發ｇ極測試圖６－１９紅黑表筆接ｋ、ａ極讀數圖６－２０可控矽觸發ｇ極後圖６－２１導通測試圖６－２２瓷片電容測試擋位、接法·１０８·表６－３元器件檢測表畫出極性畫出極性序號名稱符號測量值示意圖序號名稱符號測量值示意圖１集成電路ＩＣ１０電阻器Ｒ４Ｒ８單向２可控矽Ｔ１１瓷片電容Ｃ１３三極管ＶＴ１２電解電容Ｃ２Ｃ３整流前蓋、後４二極管ＶＤ１～ＶＤ５１３蓋、麵板５駐極體ＢＭ１４印製板６光敏電阻ＲＧ１５自攻螺絲７電阻器Ｒ６Ｒ１１６元機螺絲８電阻器Ｒ２Ｒ３１７組導線塑料９電阻器Ｒ７Ｒ５１８螺絲蓋２．元器件成型加工在裝機前首先要對各元器件引腳進行成型處理，為保證引腳成型的質量和一致性，應使用專用工具和成型磨具，按照工藝要求對元器件進行引腳成型（圖６－２３、６－２４、６－２５）。再將各元器件引腳準備焊接處進行刮削去汙，去氧化層，然後在各引腳準備焊接處上錫。
圖６－２３二極管引腳整形圖６－２４駐極體外接引腳圖６－２５電解電容引腳整形·１０９·３．聲光控延時開關安裝將經過成形、處理過的元器件按圖６－４進行插裝，插裝順序按“先小後大”原則進行。
如圖６－２６～６－３１所示。
圖６－２６電阻安裝圖６－２７瓷片電容安裝圖６－２８二極管、集成電路安裝圖６－２９電解電容安裝圖６－３０駐極體話筒安裝圖６－３１三極管、導線安裝插裝時各個元器件均不能差錯，特別是要注意有極性的元器件不能插反，如二極管、三極管、晶閘管和電解電容等。安裝順序及工藝見表６－４。
表６－４元器件安裝工藝焊接次序符號元器件名稱安裝要求①水平安裝，色環朝向一致１Ｒ１～Ｒ８色環電阻②電阻體貼緊電路板（１ｍｍ以內）③剪腳留頭（１ｍｍ以內）①水平安裝，正確區分二極管的正負極２ＶＤ１～ＶＤ５二極管②貼緊電路板（１ｍｍ以內）③剪腳留頭（１ｍｍ以內）①垂直安裝，貼緊電路板３Ｃ３瓷介電容②剪腳留頭（１ｍｍ以內）①垂直安裝，正確區分電容的正負極４Ｃ１、Ｃ２電解電容②同型號電容焊接高度一致，一般離電路板１ｍｍ③剪腳留頭（１ｍｍ以內）①垂直安裝，正確區分三極管的３個引腳５ＶＴ１三極管②每隻三極管焊接高度一致，一般離電路板２ｍｍ③剪腳留頭（１ｍｍ以內）·１１０·（續表）焊接次序符號元器件名稱安裝要求①垂直安裝，注意引腳對應位置６ＶＴ２晶閘管②各引腳一般高於電路板２ｍｍ③剪腳留頭（１ｍｍ以內）①垂直安裝７Ｒ９光敏電阻②剪腳留頭（１ｍｍ以內）８Ｕ集成電路注意安裝方向①在話筒的兩極上用導線引出兩根連接線９ＭＩＣ駐極體話筒②將連接線焊接到電路板上４．實物電路聲光控延時開關電路如圖６－３２所示。
安裝評價標準參見表６－７。
二、聲光控延時開關技術參數調試聲光控延時開關連接２２０Ｖ、２５Ｗ白熾燈接線如圖６－３３所示，評價標準參見表６－７。
圖６－３２聲光控延時開關實物圖圖６－３３整機調試接線圖１．電路安裝評價２．參數調試（１）測量ＶＴ１靜態工作點（２）測量ＣＤ４１１各引腳電位。
步驟１：測量儀器準備數字式萬用表步驟２：調試前的準備①檢查三極管、晶閘管引腳是否裝對；二極管、駐極體話筒、電解電容正負極是否正確；檢查ＣＤ４１１集成電路是否有斷裂、搭線現象，各焊點是否牢焊，元器件是否互相碰撞。
②通電觀察。聲光控延時開關安裝完成後，裝上電燈（２２０Ｖ、２５Ｗ即可），接通２２０Ｖ·１１１·交流電源（要特別注意防止觸電）。觀察聲光控延時開關靜態現象，確定有無冒煙。有無異味、元器件是否燙手、電源有無短路等現象，完全正常後方可進行下一步測量和調試。
步驟３：ＶＴ１靜態工作點電位測試。
接通２２０Ｖ交流電源之後，當沒有聲音信號輸入駐極體話筒時，測量ＶＴ１各級點位值，並記錄在表６－６中。
①測量ＶＴ１發射極電位，操作方法如下：用萬用表直流電壓２０Ｖ擋（根據測量範圍不同，飲食當調整擋位），將黑表筆置於接地端，紅表筆置於ＶＴ１發射極，如圖６－３４、６－３５所示，觀察萬用表讀數並記錄在表６－６中。
圖６－３４測電壓擋位選擇圖６－３５測量ＶＴ１發射極②測量ＶＴ１基極電位，操作方法如下：用萬用表直流電壓２０Ｖ擋（根據測量範圍不同，應適當調整擋位），將黑表筆置於接地端，紅表筆置於ＶＴ１基極，如圖６－３６、６－３７所示，觀察萬用表讀數並記錄在表６－６中。
圖６－３６檔位選擇圖６－３７測量ＶＴ１的基極電位③測量ＶＴ１集電極電位，操作方法如下：用萬用表直流電壓２．５Ｖ擋（根據測量範圍不同應適當調整擋位），將黑表筆置於接地端（話筒外殼），紅表筆置於ＶＴ１集電端，如圖６－３９所示，觀察萬用表讀數並記錄在表６－５中。
表６－５聲光控延時開關靜態工作點測試測量點ＶＢＶＥＶＣ工作狀態ＶＴ１·１１２·圖６－３８擋位選擇圖６－３９測量ＶＴ１的集成電極電位步驟４：測量ＣＤ４１１各引腳電位。
用萬用表測量在不同條件ＣＤ４０１１集成電路引腳電位，並觀察照明燈的亮、暗情況測試結果填入表６－６中。
①光敏電阻無光照、話筒無聲音信號輸入時，測量ＣＤ４１１的①腳電位。操作方法如下：用萬用表直流電壓２０Ｖ擋（根據測量範圍不同，應適當調整擋位），將黑表筆置於接地端⑦，紅表筆置於ＣＤ４１１的①腳，如圖６－４０、６－４１所示，觀察萬用表讀數並記錄在表６－６中。②腳、瑏瑡腳電位測量方法同上。
圖６－４０擋位選擇圖６－４１測量ＣＤ４１１的①腳電位表６－６ＣＤ４１１各引腳電位記錄光敏電阻話筒聲音信ＣＤ４０１１①ＣＤ４０１１②ＣＤ４０１１瑏瑡燈亮、暗情況光照情況號輸入情況腳電位／Ｖ腳電位／Ｖ腳電位／Ｖ有光無聲音有光有聲音無光無聲音無光有聲音②光敏電阻有光照、話筒無聲音信號輸入時，測量ＣＤ４１１的①腳、②腳、瑏瑡腳電位。
測量方法同①。
③光敏點組有光照、話筒有聲音信號輸入時，測量ＣＤ４１１的①腳、②腳、瑏瑡腳電位。
測量方法同①。
·１１３·④光敏電阻無光照、話筒有聲音信號輸入時，測量ＣＤ４１１的①腳、②腳、瑏瑡腳電位測量方法同①。
３．參數調試評價調試評價標準參見表６－７。
三、項目評價表根據聲光控延時開關組裝調試結果對項目進行評價，見表６－７。
表６－７項目評價標準班級姓名日期同組人序號考核項目等級評分標準自評互評教師得分Ａ能識別元器件並檢測其質量Ｂ能識別元器件但不能檢測其質量元器件１Ｃ不能識別元器件也不能檢測識別檢測其質量Ｄ出現安全事故或損壞測量儀表
Ａ印製電路板插件位置、極性正確；元件字標方向符合工藝要求；接插件、緊固件安裝牢固；無燙傷、劃傷；焊接板清潔無誤Ｂ元器件均已焊接在印製電路２產品裝配板上，但出現元器件安裝錯誤，焊接板上有誤；字標方向不對Ｃ完成基本元器件焊接，但不會焊接特殊元器件Ｄ不會在印製電路板上焊接元器件Ａ焊點大小適中，無漏焊、虛焊、連焊；引腳成形符合工藝要求；導線撚頭鍍錫符合工藝要電路板３焊接求Ｂ焊點光滑、圓潤，無漏焊、虛焊、連焊，但各器件有毛刺，不符合工藝要求·１１４·（續表）班級姓名日期同組人序號考核項目等級評分標準自評互評教師得分Ｃ個別元器件有漏焊、虛焊、連電路板焊，或焊點有毛刺、不光亮３
焊接Ｄ有嚴重的漏焊、虛焊、連焊，或焊點有毛刺、不光亮Ａ能對電路進行安全（短路、絕緣）檢查；能根據相關資料正確連接電路、電源、儀器儀表；比較熟悉電路原理圖、安裝圖調試前Ｂ能熟悉電路圖；會連接電路、４準備電源、儀器儀表Ｃ部分熟悉電路圖；在提醒下會連接電路、電源、儀器儀表Ｄ不會看電路圖；在提醒下電路、電源、儀器儀表連接錯誤Ａ能正確選擇儀表、量程；能進行參數測試；會調整相關元件，實現項目要求Ｂ能正確選擇儀表、量程；參數測試有誤差；會調整相關元件，實現部分項目要求５調試Ｃ能正確選擇儀表、量程；能個別參數測試；會調整相關元件，實現部分項目要求Ｄ能正確選擇儀表、量程不對；不能進行參數測試；不會調整相關元件，無法實現項目要求Ａ會識讀參數並能記錄；能排除電路故障並總結Ｂ會識讀參數但不能記錄；部６調試記錄分排除電路故障Ｃ會識讀部分參數；能排除簡單電路故障Ｄ不能正確識讀參數·１１５·（續表）班級姓名日期同組人序號考核項目等級評分標準自評互評教師得分Ａ無損壞器材；無丟失；無安全事故；工位整潔；工具器材交回完整安全文Ｂ無損壞器材；無丟失；無安全７明規範操事故；工具器材交回完整作Ｃ無損壞器材；無丟失；無安全事故Ｄ有損壞器材；有丟失；有安全事故收獲與８體會任務１．聲控延時開關電路為什麼能夠延時發光時間？若要調試其時間長短應調整那幾個元件？
任務２．聲控效果不靈敏應如何調試？
紅外線感應開關在一些高檔的公共場所，自動幹手機、自動取票機等相信很多人都接觸過，隻要人手在機器前麵一晃，機器便被啟動，延時一段時間後自動關閉，非常方便。
它采用了專用感應集成電路ＨＴ７６１０Ｂ，外圍電路簡潔，性能頗佳，可靠性高，如圖６－４２所示，當開關ＳＷ置於“自動”位置時，ＲＥ－２００Ｂ將感應到的人體釋放的紅外線轉換成微弱的電信號送至ＨＴ７６１０Ｂ的瑏瑡腳，經內部二級放大和阻容選頻網絡選頻後，在瑐瑠腳輸出０．３～３Ｈｚ的交變信號，當此信號幅度大於２Ｖ時，②腳就會輸出一個與交流電源電壓同步的方波電壓，驅動雙向可控矽過零觸發導通，點亮電燈。
ＶＲ１為延遲時間調節電位器，燈點亮後，延遲熄燈時間可在８秒至６分鍾之間任意調節；ＶＲ２為亮暗起控調節電位器，可以調節在白天和夜晚之間的任一亮度時起控，此時電燈點亮。引腳（ＶＤＤ端）設計的點燈閾值電壓為８Ｖ，引腳電壓低於８Ｖ燈不能點亮，隻有·１１６·高於８Ｖ燈才能點亮。
圖６－４２紅外線感應開關原理圖·１１７·月球漫步機器人電路的項目七組裝與調試本項目主要月球漫步機器人電路組裝與調試。千姿百態的機器人，將給人類的生產和生活領域帶來深刻的影響。美國波士頓科學博覽館舉辦的機器人展覽會上，有一台名叫“哧雷爾”的仿人機器人，當參觀的人們經過它的麵前時，它就高舉雙臂表示歡迎，並說：“你們將親眼看到一個新時代的開始”。防爆機器人：我國研製成功的第一台“防爆機器人”已經問世，至此，人工操作有危險的作業有了替身。上牆機器人是英國製造的，這種機器人能爬在輪船的船壁上清除長滿的動物和植物。本項目中機器人是順應科技進步新開發的教育機器人教學套件，它具有電路精簡、實用、可學習性強之外還具有趣味性強等特點，是一款寓教於樂的套件，如圖７－１所示。
圖７－１各種機器人外形（１）掌握月球漫步機器人電路原理。
（２）學會漫步機器人元件識別與測量。
（３）學會月球漫步機器人電路組裝，並實現功能。
（４）能嚐試能利用所學改進其電路，實現新的功能。
（５）培養認真仔細良好實訓習慣，規範嚴謹。
·１１８·提供器材１．漫步機器人組裝電路套件（圖７－２）元件清單見表７－１。
表７－１漫步機器人元件清單序號名稱型號位號數量序號名稱型號位號數量１電阻３０ｋΩＲ１１８三極管８０５０Ｑ１１２１００ΩＲ２～Ｒ５４９集成塊ＮＥ５５５Ｕ１１３１ＭΩ（１０５）Ｗ１１１０８ＰＵ１１可調電阻集成塊座４１００ｋΩ（１０４）Ｗ２１１１機器人外殼全套１５電解電容２２０μＦＣ１１１２導線４６瓷片電容０．１μＦ（１０４）Ｃ２、Ｃ３２１３電路板２０１３－Ｃ１７發光二極管３紅Ｄ１１１４說明書１圖７－２漫步機器人組裝套件圖７－３所用工具２．所用工具數字型萬用表、尖嘴鉗、電烙鐵、焊絲、斜口鉗、鑷子、壁紙刀、吸錫器各一個，如圖７－３所示。
３．擴展散件萬能板、散件一套。
圖７－４漫步機器人電路實物·１１９·一、電路框圖如圖７－５所示，該電路主要由時基芯片Ｕ１（ＮＥ５５５）所構成的多諧振蕩電路、驅動電路Ｑ１（８０５０）、語音電路、指示電路Ｄ１及電動機Ｍ組成。
圖７－５漫步機器人框圖二、原理介紹電路主要由時基芯片Ｕ１（ＮＥ５５５）所構成的單穩態電路、驅動電路Ｑ１（８０５０）、指示電路Ｄ１及電機Ｍ構成，電路原理如圖７－６所示。
圖７－６月球漫步機器人電路原理圖當開關撥至“ＯＮ”時，電路接通電源，電源通過Ｗ１、Ｗ２和Ｒ１向定時電容Ｃ１充電，剛開始時，Ｃ１上電壓較小，即Ｕ１的②，⑥腳上為低電壓，③腳輸出為高電壓，使Ｑ１導通，電機Ｍ轉動，指示燈熄滅，機器人行走。隨著充電的進行，Ｃ１的電壓越來越高，當電壓升到電源電壓的２／３時，定時時間已到，Ｕ１的②，⑥腳上變為高電壓，③腳輸出為低電壓，使Ｑ１截止，電機Ｍ停轉，指示燈點亮，機器人停止行走。調節Ｗ１和Ｗ２可改變定時時間，即機器人的行走時間，定時時間的計算公式為：Ｔ＝１．１×（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｒ１）×Ｃ１本電路提供參數的定時時間約為７秒～４分鍾。
·１２０·該電路設計比較簡單，電路功能單一，隻能實現向前、停止等功能，若能在控製上加一點智能、運動方麵指令、語音多幾條口令，效果會更好。
教學建議共１０課時。
重點：弄懂該機器人行走的特點，理解其控製原理，然後組裝實現。如果能在原設計基礎上實現更多功能，如：電機正反驅動電路，光控、聲控方式等會更好。
難點：該電路板設計簡化較多，在調試時在焊接、安裝，調試較為困難。建議可用萬能板重新設計安裝。
實施計劃：任務１．認識電路的組成，分析電路的工作原理。（２課時）任務２．月球漫步機器人電路組裝，並實現功能前進、停止等動作。（４課時）任務３．正確測試相關數據，用所學改進設計組裝電路實現新的功能。（４課時）一、ＮＥ５５５ＮＥ５５５是一種應用廣泛、作用很大的集成電路，屬於小規模集成電路，在很多電子產品中都有應用，外形結構如圖７－７所示。ＮＥ５５５的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈衝。ＮＥ５５５時基電路有兩種封裝形式有，一是ｄｉｐ雙列直插８腳封裝，另一種是ｓｏｐ－８小型（ｓｍｄ）封裝形式。其他ＨＡ１７５５５、ＬＭ５５５、ＣＡ５５５分屬不同的公司生產的產品。內部結構和工作原理都相同。
ＮＥ５５５的內部結構可等效成２３個晶體三極管、１７個電阻、圖７－７外形結構兩個二極管，組成了比較器、ＲＳ觸發器等多組單元電路。特別是由三隻精度較高５ｋΩ電阻構成了一個電阻分壓器。為上、下比較器提供基準電壓，所以稱之為５５５。ＮＥ５５５屬於ｃｍｏｓ工藝製造。ＮＥ５５５內部組成及引腳排列如圖７－８所示。
·１２１·圖７－８內部組成、引腳排列二、玩具電動機（圖７－９）電動機無所不在。你在房內四周所見到的機械運動幾乎都是由ＡＣ（交流）或ＤＣ（直流）電動機產生的。
圖７－９玩具電動機外形結構通過了解電動機的工作原理，我們可以了解有關磁鐵、電磁鐵和電學的許多常識。本文將介紹是什麼原因使電動機不斷運轉。
１．電動機內部結構我們首先看看簡易型雙極直流電動機的總平麵圖。簡易電動機包括六個部分：電樞或轉子、整流子、電刷、軸、場磁鐵、某種類型的直流電源，如圖７－１０所示。
·１２２·圖７－１０電動機的組成部分２．電動機的組成部分電動機的工作方式不外乎與磁鐵和磁性相關：電動機使用磁鐵產生運動。如果你曾經玩過磁鐵的話，就知道所有磁鐵都具有以下基本法則：同極相斥，異極相吸。因此，如果有兩根磁鐵，並且每根的兩端分別標有“北”和“南”，則一根磁鐵的北極將會吸住另一根磁鐵的南極。反之，一根磁鐵的北極將會排斥另一根磁鐵的北極（對於南極，情況與此相同）。在電動機的內部，就是這些吸引力和排斥力產生了旋轉運動。在圖７－１０中，你可以看到電動機中有兩塊磁鐵：電樞（或轉子）是電磁鐵，場磁鐵是永久磁鐵（場磁鐵也可以用電磁鐵充當，但在大多數小型電動機中，人們為了省電而不用電磁鐵）。
（１）玩具電動機此處分解的電動機是在玩具中常見的簡易型電動機，如圖７－１１所示。
圖７－１１玩具中常見的簡易型電動機你可以看到這是一個小型電動機，與一毛錢的美元硬幣差不多大小。從外部看，可以看到構成電動機機體的鋼結構、一根軸、一個尼龍端蓋和兩條電池導線。如果將電動機的電池導線接到手電筒的電池上，軸就會轉動。如果將導線反接，則軸會朝反方向轉動。尼龍端蓋由構成鋼殼的兩個簧片固定到位。如果你將簧片往後扳，就可以釋放端蓋並將其卸下。在端蓋的內部可以看到電動機的電刷。當電動機旋轉時，這些電刷可以將電池中的電能傳輸到整流子。電動機的軸可以固定電樞和整流子。此電動機中的電樞是一組疊在一起的薄金屬片，如圖７－１２所示。其三個極中的每個極都繞有細銅線。每根電線（每·１２３·個極為一根電線）的兩端均焊接在接線端上，同時三個接線端分別連接在整流子的一個極板上。通過圖７－１６你可以方便地查看電樞、接線端和整流子。所有直流電動機的最後一個零件都是場磁鐵。此電動機中的場磁鐵由外殼本身以及兩片弧形永久磁鐵組成，每塊磁鐵的一端卡在外殼上切入的槽中，另一端通過固定夾壓在兩塊磁鐵的其他兩端。
圖７－１２電樞結構（２）電磁鐵和電動機要了解電動機的工作原理，關鍵是要了解電磁鐵的工作原理（有關完整的詳細信息，請參見電磁體工作原理）。電磁鐵是電動機的基礎。在釘子上卷繞１００圈金屬線，然後將這顆釘子連接到電池。連接電池後，釘子將變成一塊磁鐵，並且有南極和北極，如圖７－１３所示。
現在，拿起這個釘子做成的電磁鐵，在它的中間插進一根軸，然後懸掛在馬蹄形磁鐵的中央，如圖７－１４所示。如果將電池連接到電磁鐵，使釘子北極的方向與圖中所示一致，那麼電磁鐵的北極將與馬蹄形磁鐵的北極排斥，並與馬蹄形磁鐵的南極相吸。電磁鐵的南極也以類似的方式發生排斥。釘子將運動半周，然後在所示的位置停住。
圖７－１３結構圖７－１４馬蹄形磁鐵中的電磁鐵這半周的運動是由於磁鐵自然地相互吸引和排斥產生的。製造電動機的關鍵是要使半周運動在完成的那一瞬間，電磁鐵的磁場發生翻轉。這種翻轉可以使電磁鐵完成另一個半周運動。更改電子在電線中的流動方向（翻轉電池正負極就可以實現此目的）便可以翻轉磁場。如果能夠在完成每個半周運動時的適當時間精確地翻轉電磁鐵的磁場，則·１２４·電動機就可以自由旋轉。
（３）電樞、整流子和電刷電樞現在我們用電樞來替代電動機中的釘子如圖７－１５所示。電樞是一種電磁鐵，其組裝方式是在金屬芯的兩個或更多極上卷繞細線。
電樞帶有一個軸，該軸與整流子相連接。在圖７－１５中，同一電樞的三種不同視圖：前視圖、側視圖和後視圖。後視圖中沒有包括繞組，目的是為了更清楚地展示整流子。可以發現整流子不過是與軸連接的一對極板。這些極板分別連接到電磁鐵線圈的兩個連接端。
圖７－１５整流子和電刷電流流向圖７－１６整流子和電刷工作原理（４）電刷和整流子在電動機中，用於“翻轉電場”的部件是由兩個部分組成的：整流子和電刷。如圖７－１６顯示了整流子和電刷如何作為一個整體使電流流向電磁鐵，以及如何在適當的時間翻轉電子的流動方向。整流子的觸點與電磁鐵的軸相連，使軸可以隨磁鐵一起旋轉。電刷是兩片與整流子接觸的彈性金屬或碳電極。
將所有這些部件裝在一起，你就可以得到一個完整的電動機。
一、元器件識別檢測（評價標準詳見表７－４）根據元件清單見表７－２所示，逐一識別，清點有無缺損，並用萬用表檢測質量好壞。
表７－２元件清單檢測表序號名稱型號位號測量值序號名稱型號位號測量值１電阻３０ｋΩＲ１６瓷片電容０．１μＦ（１０４）Ｃ２、Ｃ３２１００ΩＲ２～Ｒ５７發光二極管３紅Ｄ１３可調電阻１Ｍ（１０５）Ｗ１８三極管８０５０Ｑ１４１００Ｋ（１０４）Ｗ２９集成塊ＮＥ５５５Ｕ１５電解電容２２０μＦＣ１１０集成塊座８ＰＵ１·１２５·（續表）序號名稱型號位號測量值序號名稱型號位號測量值１１機器人外殼全套１３電路板２０１３—Ｃ１２導線１４說明書二、產品裝配焊接（評價標準詳見表７－４）１．元件插裝按電路原理圖逐一從左到右設計並插裝在電路板上，合理布局，如圖７－１７所示。
各元件按圖紙的指定位置、孔距進行插裝、焊接，防止漏裝、錯裝。無論臥式、立式插裝，要求插裝高度一致，排列整齊。
元件引腳、連線盡量短、貼近焊盤，防止過長引起高頻自激。
（１）電阻插裝焊接。安裝電阻時要區分不同阻值的電阻，圖７－１７電阻插裝焊接不要相互插錯。小功率電阻大多采用臥式安裝，色彩朝向一致，緊貼電路板插裝焊接。
（２）電容插裝焊接。垂直安裝，緊貼電路板插裝焊接。安裝電解電容時，要注意電容極性不能接反，否則電流過大容易引起爆炸。瓷片電容、可變電阻插裝焊接如圖７－１８所示。
（３）三極管插裝焊接。垂直安裝，離電路板４～６ｍｍ處插裝焊接。安裝三極管時，要注意他們的型號和引腳次序，引腳不能接錯。
（４）集成電路插裝。先裝座貼板地安裝，集成電路要看清標誌位置安裝。集成塊座、三極管安裝如圖７－１９所示。
（５）可變電阻器安裝。貼板地安裝，看清個引腳方向安裝，標稱值要對。
（６）導線焊接。連接電路板與機器人電機。