Giáo trình Thiết kế chế tạo mạch in và hàn linh kiện (Nghề Điện tử công nghiệp Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH IN VÀ HÀN LINH KIỆN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày tháng năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Thiết kế, chế tạo mạch in hàn linh kiện môn học/Mô đun sở biên soạn dựa chương trình khung, chương trình dạy nghề Bộ Lao động- Thương binh Xã hôi Tổng cục dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao đẳng nghề Trung cấp nghề Điện tử công nghiệp Mô đun Thiết kế, chế tạo mạch in hàn chân linh kiện cung cấp cho học viên kiến thức thiết kế mạch in, bao gồm thành phần mạch in, cách thiết kế mạch in phần mềm thiết kế chuyên dụng, cách đọc hiểu tài liệu liên quan đến mạch in Ngồi ra, học viên cịn hướng dẫn kỹ thuật thiết kế mạch in bản, bao gồm định hướng kết nối, bố trí linh kiện, cách định vị lỗ khoan, yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất mạch in Kết luận, mô đun Thiết kế chế tạo mạch in hàn chân linh kiện chương trình khung nghề điện tử công nghiệp phần quan trọng cần thiết, giúp học viên nắm vững kiến thức kỹ cần thiết để sản xuất sản phẩm điện tử chất lượng cao Ở Việt Nam có nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng dẫn tập mô đun Thiết kế, chế tạo mạch in hàn chân linh kiện chương trình khung nghề Điện tử công nghiệp biên soạn biên dịch nhiều tác giả, chuyên gia đầu ngành điện tử công nghiệp Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trình đào tạo nhà trường phải bám sát chương trình khung giáo trình Thiết kế, chế tạo mạch in hàn chân linh kiện biên soạn tham gia giảng viên trường Cao đẳng Cơ giới dựa sở chương trình khung đào tạo ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với giáo viên có nhiều kinh nghiệm tham khảo nguồn tài liệu khác để thực biên soạn giáo trình Thiết kế chế tạo mạch in hàn chân linh kiện vụ cho công tác giảng dạy Giáo trình thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống Mơ đun ( MĐ 20) chương trình đào tạo nghề Điện Tử Cơng Nghiệp cấp trình độ trung cấp nghề dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo, sau học tập xong mơ đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun khác nghề Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022 Tham gia biên soạn 1.Cao Thị Thanh Bình Chủ biên ………… ……… … MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU Bài 1: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM TRÊN MÁY TÍNH 12 Khái quát chương trình .13 1.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch 13 1.2 Yêu cầu hệ thống .13 Hướng dẫn cài đặt phần mềm thiết kế mạch 14 2.1 Các bước cài đặt phần mềm 14 2.2 Thực hành cài đặt phần mềm thiết kế mạch 22 Khởi động chương trình 24 Cài đặt thông số ban đầu .27 Update linh kiện 31 5.1 Update linh kiện thư viện Orcad Capture .31 5.2 Tạo linh kiện 32 Bài 2: VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 46 Tạo file thiết kế 48 Cửa sổ thiết kế 50 2.1 Các công cụ 50 2.2 Các lệnh vẽ 53 Vẽ sơ đồ nguyên lý 59 3.1 Chọn linh kiện 59 3.2 Đặt tên thông số linh kiện 66 3.3 Nối dây linh kiện .67 3.4 Tạo điểm nối kiểm tra thông mạch .68 3.5 Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý tạo Netlist .68 Bài 3: THIẾT KẾ MẠCH IN TRÊN MÁY TÍNH 72 Tạo board thiết kế .74 1.1 Khởi động chương trình Orcad Layout 74 1.2 Tạo File thiết kế .75 1.3 Liên kết Footprint 76 Cửa sổ Layout 83 2.1 Các công cụ 83 2.2 Các lệnh vẽ 85 Thiết kế mạch in máy tính 99 3.1 Thiết kế sơ đồ bố trí linh kiện 99 3.2 Chọn lớp vẽ đường mạch in .102 3.3 Thay đổi kích thước đường mạch 110 3.4 Vẽ đường biên đặt tên .111 Bài 4: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN 115 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện 117 1.1 Tạo project 117 1.2 Lấy linh kiện, đặt tên thông số kỹ thuật 118 1.3 Nối dây linh kiện 124 Mô mạch điện .124 2.1 Lựa chọn thông số mô cho mạch điện 125 2.2.Đặt điểm quan sát điện áp, dòng điện mạch 135 2.3 Chạy mô phân tích dạng sóng 137 Bài 5: BÀI TẬP ỨNG DỤNG 142 Mạch chỉnh lưu cầu pha 144 Mạch khuếch đại đơn (Hình 5.22) 153 Mạch khuếch đại cơng suất (Hình 5.26) 157 4.Mạch dao động (Hình 5.29) .162 Mạch ứng dụng IC tương tự 169 Mạch ứng dụng IC số 178 Bài 1: KỸ THUẬT HÀN (PHẦN 2) 180 Giới thiệu dụng cụ cầm tay 181 1.1 Dụng cụ hàn 182 1.2 Chì hàn nhựa thông 183 1.3 Kềm 185 Các dụng cụ khác: .185 Phương pháp hàn tháo hàn 186 2.1 Kỹ thuật hàn nối, ghép .189 2.2 Hàn mạch in 191 2.3 Kỹ thuật hàn IC dán .192 Phương pháp xử lý mạch sau hàn 194 3.1 Yêu cầu mạch, linh kiện sau hàn .195 3.2 Phương pháp xử lý mạch sau hàn 198 Bài 2: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH IN 202 Thiết kế mạch in 203 1.1 Sơ đồ bố trí linh kiện .204 1.2 Sơ đồ mạch in 205 Chế tạo mạch in .208 2.1 Chuẩn bị thiết bị vật tư .211 2.2 Các bước chế tạo 214 2.3 Hoàn thiện mạch in 218 TÀI LIỆU THAM KHẢO .231 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH IN VÀ HÀN CHÂN LINH KIỆN Mã mô đun: MĐ20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị Mơn học: Vị trí: Mơ đun bổ trí sau học xong mơn học Kỹ thuật xung số học song song với môn học Điện Tử nâng cao học trước môn học , mô đun chun mơn khác Tính chất: Là mơn học Kỹ thuật sơ , thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc -Ý nghĩa, vai trị: Mơ đun thiết kế chế tạo mạch in hàn chân linh kiện đóng vai trị quan trọng q trình học tập nghiên cứu lĩnh vực điện tử Nó cung cấp cho học viên kiến thức kỹ cần thiết để thiết kế sản xuất mạch in điện tử, lắp ráp hàn linh kiện Điều giúp học viên áp dụng kiến thức để xây dựng sản phẩm điện tử phát triển kỹ chuyên môn ngành cơng nghiệp điện tử Ngồi ra, mơ đun giúp học viên hiểu rõ quy trình sản xuất mạch in linh kiện điện tử, từ đảm bảo chất lượng hiệu suất sản phẩm cuối Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ trung cấp nghề Điện tử công nghiệp Mục tiêu modul: + Về kiến thức: A1 Trình bày bước cần thiết để thực công việc lắp đặt, đấu nối cho hệ thống điện tử điều khiển PLC A2 Lựa chọn linh kiện thư viện để vẽ mạch điện A3 Mơ tả quy trình thiết kế mạch in đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Về kỹ năng: B1 Vẽ sơ đồ nguyên lý, chế tạo mạch in theo sơ đồ nguyên lý B2 Hàn tháo mối hàn mạch điện, điện tử an toàn + Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chủ động, nghiêm túc học tập cơng việc C2 Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an toàn cho người thiết bị Chương trình khung nghề điện cơng nghiệp Mã MH/ MĐ Tên mơ đun, mơn học Số Tín Thời gian đào tạo (giờ) Tổng số Trong Lý thuyết Thực hành/ Kiể m thực tập/thí nghiệm/ tập I MH 01 MH 02 MH 03 MH 04 Các môn học chung/đại cương Chính trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng - An ninh 12 1 255 30 15 30 45 MH 05 MH 06 II II.1 MH 07 MH 08 MĐ 09 MĐ 10 MĐ 11 MĐ 12 MĐ 13 94 15 21 Tin học 45 15 Ngoại ngữ (Anh văn) 90 30 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun sở 405 161 An toàn lao động 30 15 Điện kỹ thuật 60 40 Máy điện 90 30 Vẽ điện 30 12 Linh kiện điện tử 60 20 Đo lường điện tử 45 19 Điện 90 25 Môn học, mô đun II.2 1245 324 chuyên môn ngành, nghề MĐ 14 Trang bị điện 60 20 MĐ 15 Mạch điện tử 90 25 MĐ 16 Điện tử tương tự 60 20 MĐ 17 Kỹ thuật xung - số 75 25 MĐ 18 Kỹ thuật cảm biến 75 30 MĐ 19 Điện tử nâng cao 180 50 MĐ 20 Thiết kế, chế tạo mạch in hàn linh kiện 90 30 MĐ 21 Vi điều khiển 90 32 MĐ 22 PLC 120 47 MĐ 23 Rô bốt công nghiệp 105 45 MĐ 24 Thực tập tốt nghiệp 300 15 79 1905 594 Tổng cộng tra 148 13 24 21 13 2 29 56 220 13 16 56 16 36 23 60 24 4 871 50 37 60 36 46 42 121 4 55 53 67 54 275 1214 5 6 10 97 Chương trình chi tiết mơ đun STT Tên mô đun Tổng Thời gian Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra Phần : Thiết kế mạch máy tính Cài đặt phần mềm máy tính 2 Vẽ sơ đồ nguyên lý 15 Thiết kế mạch in máy tính 15 Mô mạch điện 10 Bài tập ứng dụng 15 Phần 2: Chế tạo mạch in hàn linh kiện Kỹ thuật hàn 12 Chế tạo mạch in 18 13 Cộng: 90 30 55 + Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính vào thực hành Điều kiện thực môn học: 3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Orcad, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế mạch in vẽ,board mạch Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức đánh giá tổ chức kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ xuyên Thuyết Trắc trình nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết Tự luận/ thực hành Trắc nghiệm/ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp Vấn đáp học thực hành thực hành mơ hình 4.2.3 Cách tính điểm Trọng số 40% 60% Chuẩn đầu Số đánh giá cột A1, C1, C2 Thời điểm kiểm tra Sau 10 A2, B1, C1, C2 Sau 20 A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2, Sau 90 - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm môn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân, sau quy đổi sang điểm chữ điểm số theo Hướng dẫn thực môn học 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử công nghiệp 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mô để minh họa tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc môn học - Chủ động tổ chức thực tự học 10