Принципиальная схема

Принципиальная схема (или: схема подключения, электрическая схема, элементарная схема, электронная схема) — это графическое изображение электрической цепи . Наглядная принципиальная схема использует простые изображения компонентов, а принципиальная схема показывает компоненты и взаимосвязи схемы с использованием стандартизированных символических представлений. Представление соединений между компонентами схемы на принципиальной схеме не обязательно соответствует физическому расположению в готовом устройстве. ^[1]

В отличие от блок-схемы или компоновочной схемы , принципиальная схема показывает фактические электрические соединения . Чертеж, предназначенный для изображения физического расположения проводов и компонентов, которые они соединяют, называется графическим изображением или макетом , физическим дизайном или электрической схемой .

Принципиальные схемы используются для проектирования ( схемотехники ), строительства (например, разводки печатных плат ) и обслуживания электрического и электронного оборудования.

В информатике принципиальные схемы полезны при визуализации выражений с помощью булевой алгебры . ^[2]

Символы

Принципиальные схемы представляют собой изображения с символами, которые различались от страны к стране и менялись с течением времени, но теперь в значительной степени стандартизированы на международном уровне. Простые компоненты часто имели символы, обозначающие некоторые особенности физической конструкции устройства. Например, символ резистора восходит к тому времени, когда этот компонент был сделан из длинного куска проволоки, намотанного таким образом, чтобы не создавать индуктивности, которая могла бы превратить его в катушку . Эти проволочные резисторы сейчас используются только в устройствах большой мощности, резисторы меньшего размера отливаются из углеродного состава (смесь углерода и наполнителя ) или изготавливаются в виде изолирующей трубки или чипа, покрытых металлической пленкой. Поэтому стандартизированный на международном уровне символ резистора теперь упрощен до продолговатого символа, иногда с написанным внутри значением в Омах вместо зигзагообразного символа. Менее распространенный символ — это просто серия пиков на одной стороне линии, обозначающей проводник, а не вперед-назад.

Связи между отведениями когда-то представляли собой простые пересечения линий. С появлением компьютеризированных чертежей соединение двух пересекающихся проводов обозначалось пересечением проводов с «точкой» или «каплей», обозначающим соединение. При этом кроссовер упростили и превратили в тот же кроссовер, но без «точки». Однако существовала опасность перепутать соединенные и не соединенные таким образом провода, если точка была нарисована слишком маленькой или случайно пропущена (например, «точка» могла исчезнуть после нескольких проходов через копировальный аппарат). ^[4] Таким образом, современная практика представления четырехстороннего проводного соединения состоит в том, чтобы нарисовать прямой провод, а затем нарисовать другие провода, расположенные вдоль него в шахматном порядке, с «точками» в качестве соединений (см. Диаграмму), чтобы сформировать два отдельных Т-образных соединения. это не терпит путаницы и явно не является кроссовером. ^[5]^[6]

Для пересечения изолированных друг от друга проводов обычно используется небольшой полукруг, показывающий, что один провод «перепрыгивает» другой провод. ^[3]^[7]^[8] (аналогично тому, как используются перемычки).

Распространенный гибридный стиль рисования сочетает в себе Т-образные пересечения с «точечными» соединениями и полукруги с «переходными» символами проводов для изолированных пересечений. Таким образом, «точку», которая слишком мала, чтобы ее можно было увидеть, или которая случайно исчезла, все равно можно четко отличить от «прыжка». ^[3]^[7]

На принципиальной схеме символы компонентов обозначаются дескриптором или ссылочным обозначением, соответствующим тому, что указано в списке деталей. Например, C1 — первый конденсатор , L1 — первая катушка индуктивности , Q1 — первый транзистор , а R1 — первый резистор . Часто значение или обозначение типа компонента указывается на схеме рядом с деталью, но подробные характеристики указываются в списке деталей.

Подробные правила условных обозначений приведены в международном стандарте IEC 61346 .

Организация

Это обычное (хотя и не универсальное) соглашение, согласно которому схематические рисунки располагаются на странице слева направо и сверху вниз в той же последовательности, что и поток основного сигнала или пути питания. Например, схема радиоприемника может начинаться с антенного входа в левой части страницы и заканчиваться громкоговорителем справа. Положительные соединения источника питания для каждой ступени будут показаны вверху страницы, а заземление, отрицательные источники питания или другие пути возврата — внизу. На схематических рисунках, предназначенных для технического обслуживания, могут быть выделены основные пути прохождения сигнала, чтобы облегчить понимание прохождения сигнала через цепь. Более сложные устройства имеют многостраничные схемы и должны использовать символы перекрестных ссылок, чтобы показать поток сигналов между различными листами чертежа.

Подробные правила составления принципиальных схем и других видов документов, используемых в электротехнике, приведены в международном стандарте IEC 61082-1 .

Принципиальные схемы часто рисуются с той же стандартизированной основной надписью и рамкой, что и другие инженерные чертежи .

Линейные схемы релейной логики , также называемые схемами релейной логики , используют еще одно общее стандартизированное соглашение для организации схематических чертежей: вертикальная шина питания находится слева, а другая справа, а компоненты нанизаны между ними, как ступеньки лестницы.

произведение искусства

После создания схемы она преобразуется в макет, который можно изготовить на печатной плате (PCB). Компоновка на основе схемы начинается с процесса создания схемы . Результатом является то, что известно как крысиное гнездо . Крысиное гнездо представляет собой нагромождение проводов (линий), пересекающих друг друга к узлам назначения. Эти провода прокладываются вручную или автоматически с помощью инструментов автоматизации проектирования электроники (EDA). Инструменты EDA упорядочивают и переставляют размещение компонентов и находят пути для дорожек для соединения различных узлов. В результате получается окончательный макет интегральной схемы или печатной платы . ^[9]

Обобщенная схема проектирования может быть следующей:

Схема → захват схемы → список соединений → крысиное гнездо → трассировка → графическое оформление → разработка и травление печатной платы → монтаж компонентов → тестирование

Образование

Преподавание функционирования электрических цепей часто входит в программу начальной и средней школы. ^[10] Ожидается, что учащиеся поймут основы принципиальных схем и их функционирования. Использование схематических представлений принципиальных схем может помочь понять принципы электричества.

Принципы физики принципиальных схем часто преподаются с использованием аналогий, например, при сравнении функционирования цепей с другими закрытыми системами, такими как системы нагрева воды , в которых насосы эквивалентны батареям. ^[11]

См. также

Ссылки

^ Принципиальные схемы и расположение компонентов.
^ Херцфельд, Норин (2012). Компьютерные концепции и приложения . Миннесота: Колледж Святого Бенедикта/Св. Джонс университет. стр. 9[6]–9[12].
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Схемные символы» . электроникаклуб.инфо . Проверено 2 августа 2014 г.
^ «Хорошая практика — никогда не использовать соединение + с точкой. Почему? Точка может исчезнуть, когда схема копируется в 12-й раз». – «Заметки по чтению схем». Архивировано 8 октября 2011 г. в Wayback Machine.
^ «Мы не рекомендуем использовать 4-ходовую точку подключения... Чтобы избежать путаницы, используйте только трехходовые соединения». – «Правила по отправке гаджетов Design News Freak», заархивировано 29 сентября 2011 г. на Wayback Machine.
^ «Провода, подключенные на «перекрестке», должны быть слегка смещены, чтобы образовались два Т-образных соединения» – «Клуб электроники: символы цепей»
^ Jump up to: ^а ^б «Символы электронных схем» . www.circuitstoday.com . Архивировано из оригинала 13 октября 2014 года . Проверено 2 августа 2014 г.
^ Символы электронных цепей
^ Р.С. Кхандпур (2005). Печатные платы: проектирование, изготовление, сборка и испытания . Тата МакГроу-Хилл. п. 10. ISBN 978-0-07-058814-1 .
^ BBC Bitesize. Цепи. https://www.bbc.com/education/topics/zq99q6f
^ Уокер, доктор медицинских наук, и Гарловский, Д. (2016). Плывите по течению: используя аналогии для объяснения электрических цепей. Архивировано 1 апреля 2022 г. в Wayback Machine . Обзор школьной науки, 97 (361), 51–58.

Внешние ссылки

[1] Принципиальные схемы и расположение компонентов.

[2] Херцфельд, Норин (2012). Компьютерные концепции и приложения . Миннесота: Колледж Святого Бенедикта/Св. Джонс университет. стр. 9[6]–9[12].

[electronicsclub.info-3] Jump up to: ^а ^б ^с «Схемные символы» . электроникаклуб.инфо . Проверено 2 августа 2014 г.

[4] «Хорошая практика — никогда не использовать соединение + с точкой. Почему? Точка может исчезнуть, когда схема копируется в 12-й раз». – «Заметки по чтению схем». Архивировано 8 октября 2011 г. в Wayback Machine.

[5] «Мы не рекомендуем использовать 4-ходовую точку подключения... Чтобы избежать путаницы, используйте только трехходовые соединения». – «Правила по отправке гаджетов Design News Freak», заархивировано 29 сентября 2011 г. на Wayback Machine.

[6] «Провода, подключенные на «перекрестке», должны быть слегка смещены, чтобы образовались два Т-образных соединения» – «Клуб электроники: символы цепей»

[circuitstoday-7] Jump up to: ^а ^б «Символы электронных схем» . www.circuitstoday.com . Архивировано из оригинала 13 октября 2014 года . Проверено 2 августа 2014 г.

[8] Символы электронных цепей

[9] Р.С. Кхандпур (2005). Печатные платы: проектирование, изготовление, сборка и испытания . Тата МакГроу-Хилл. п. 10. ISBN 978-0-07-058814-1 .

[10] BBC Bitesize. Цепи. https://www.bbc.com/education/topics/zq99q6f

[11] Уокер, доктор медицинских наук, и Гарловский, Д. (2016). Плывите по течению: используя аналогии для объяснения электрических цепей. Архивировано 1 апреля 2022 г. в Wayback Machine . Обзор школьной науки, 97 (361), 51–58.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]