Как читать схему
- Главная
- Учебники
- Как читать схему
≡ Страниц
Авторы: Джимблом
Избранное Любимый 116
Обзор
Схемы — это наша карта для проектирования, построения и устранения неполадок схем. Понимание того, как читать и следовать схемам, является важным навыком для любого инженера-электронщика.
Это руководство должно превратить вас в грамотного читателя схем! Мы рассмотрим все основные символы схемы:
Затем мы поговорим о том, как эти символы соединяются на схемах для создания модели цепи. Мы также рассмотрим несколько советов и приемов, на которые следует обратить внимание.
Рекомендуемая литература
Понимание схем — довольно базовый навык электроники, но есть несколько вещей, которые вы должны знать, прежде чем читать это руководство.
Посмотрите эти уроки, если они звучат как пробелы в вашем растущем мозгу:
- Что такое электричество?
- Что такое цепь?
- Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома
Схематические символы (часть 1)
Готовы ли вы к шквалу схемных компонентов? Вот некоторые из стандартных, основных схематических символов для различных компонентов.
Резисторы
Основные компоненты схемы и символы! Резисторы на схеме обычно представляются несколькими зигзагообразными линиями, с двумя выводами расширяется наружу. На схемах, использующих международные символы, вместо волнистых линий может использоваться безликий прямоугольник.
Потенциометры и переменные резисторы
Переменные резисторы и потенциометры дополняют символ стандартного резистора стрелкой. Переменный резистор остается двухвыводным, поэтому стрелка просто проложена по диагонали через середину. Потенциометр представляет собой трехконтактное устройство, поэтому стрелка становится третьей клеммой (дворник).
Конденсаторы
Есть два часто используемых символа конденсатора. Один символ представляет собой поляризованный (обычно электролитический или танталовый) конденсатор, а другой — неполяризованные конденсаторы. В каждом случае есть две клеммы, перпендикулярно входящие в пластины.
Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован. Изогнутая пластина обычно представляет собой катод конденсатора, напряжение на котором должно быть ниже, чем на положительном анодном выводе. К положительному выводу символа поляризованного конденсатора также следует добавить знак плюс.
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности обычно представлены серией изогнутых выпуклостей или петельчатых катушек. Международные символы могут просто определять индуктор как закрашенный прямоугольник.
Переключатели
Переключатели существуют во многих различных формах. Самый простой переключатель, однополюсный / однопозиционный (SPST), представляет собой две клеммы с полусоединенной линией, представляющей привод (часть, которая соединяет клеммы вместе).
Переключатели с более чем одним направлением, такие как SPDT и SP3T ниже, добавляют больше посадочных мест для привода.
Многополюсные переключатели, как правило, имеют несколько одинаковых переключателей с пунктирной линией, пересекающей средний привод.
Источники питания
Так же, как существует множество вариантов питания вашего проекта, существует множество символов схемы источника питания, которые помогают определить источник питания.
Источники постоянного или переменного напряжения
Большую часть времени при работе с электроникой вы будете использовать источники постоянного напряжения. Мы можем использовать любой из этих двух символов, чтобы определить, подает ли источник постоянный ток (DC) или переменный ток (AC):
Батарейки
Батарейки, будь то цилиндрические, щелочные AA или перезаряжаемые литий-полимерные, обычно выглядят как пара непропорциональных параллельных линий:
Больше пар линий обычно указывает на большее количество последовательных элементов в батарее.
Кроме того, более длинная линия обычно используется для обозначения положительной клеммы, а более короткая линия соединяется с отрицательной клеммой.
Узлы напряжения
Иногда — особенно на очень загруженных схемах — вы можете назначить специальные символы напряжениям узлов. Вы можете подключать устройства к этим одноконтактный символа, и он будет напрямую привязан к 5 В, 3,3 В, VCC или GND (земля). Узлы положительного напряжения обычно обозначаются стрелкой, указывающей вверх, в то время как заземляющие узлы обычно включают от одной до трех плоских линий (или иногда стрелку или треугольник, указывающую вниз).
Схематические символы (часть 2)
Диоды
Базовые диоды обычно изображаются в виде треугольника, прижатого к линии. Диоды также поляризованы, поэтому для каждого из двух выводов требуются отличительные идентификаторы. Положительный анод – это клемма, входящая в плоский край треугольника. Отрицательный катод выходит за пределы линии в символе (думайте об этом как о знаке «-»).
Существует множество различных типов диодов, каждый из которых имеет особое обозначение стандартного символа диода. Светоизлучающие диоды (СИД) дополняет символ диода парой направленных в сторону линий. Фотодиоды , которые генерируют энергию из света (в основном, крошечные солнечные элементы), переворачивают стрелки и указывают их на диод.
Другие специальные типы диодов, такие как диоды Шоттки или стабилитроны, имеют свои собственные символы с небольшими вариациями на полосе символа.
Транзисторы
Транзисторы, биполярные или полевые МОП-транзисторы, могут существовать в двух конфигурациях: положительно легированные или отрицательно легированные. Таким образом, для каждого из этих типов транзисторов существует как минимум два способа его рисования.
Биполярные переходные транзисторы (BJT)
BJT — это устройства с тремя выводами; у них есть коллектор (C), эмиттер (E) и база (B). Существует два типа BJT — NPN и PNP, и каждый из них имеет свой уникальный символ.
Выводы коллектора (C) и эмиттера (E) расположены на одной линии друг с другом, но на эмиттере всегда должна быть стрелка. Если стрелка указывает внутрь, это PNP, а если стрелка направлена наружу, это NPN. Мнемоника для запоминания “NPN: 9”.
Полевые транзисторы на основе оксидов металлов (MOSFET) ) и затвор (G). И опять же, есть две разные версии символа, в зависимости от того, какой у вас n-канальный или p-канальный полевой МОП-транзистор. Существует ряд часто используемых символов для каждого из МОП-транзисторов. типы:
Стрелка в середине символа (называемая объемной) определяет, является ли полевой МОП-транзистор n-канальным или p-канальным. p-канал. Помните: «n находится в» (своего рода противоположность мнемонике NPN).0011
Цифровые логические элементы
Наши стандартные логические функции — И, ИЛИ, НЕ и исключающее ИЛИ — все имеют уникальные схематические символы:
Добавление кружка к выходным данным отменяет функцию, создавая И-НЕ, ИЛИ-НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ.
:
У них может быть больше двух входов, но формы должны оставаться прежними (ну, может быть, немного больше), а выход по-прежнему должен быть только один.
Интегральные схемы
Интегральные схемы выполняют такие уникальные задачи, и их так много, что на самом деле они не имеют уникального символа схемы. Обычно интегральная схема представлена прямоугольником с выводами, выходящими из сторон. Каждый контакт должен быть помечен как номером, так и функцией.
Схематические символы для микроконтроллера ATmega328 (обычно встречается в Arduinos), микросхемы шифрования ATSHA204 и микроконтроллера ATtiny45. Как видите, эти компоненты сильно различаются по размеру и количеству выводов.
Поскольку ИС имеют такой общий символ схемы, имена, значения и метки становятся очень важными. Каждая микросхема должна иметь значение, точно определяющее название микросхемы.
Уникальные ИС: операционные усилители, регуляторы напряжения
Некоторые из наиболее распространенных интегральных схем имеют уникальный символ схемы.
Обычно вы видите операционные усилители, расположенные, как показано ниже, с 5 клеммами: неинвертирующий вход (+), инвертирующий вход (-), выход и два входа питания.
Часто в один корпус ИС встроено два операционных усилителя, требующих только одного контакта для питания и одного для земли, поэтому у правого есть только три контакта.
Простые регуляторы напряжения обычно представляют собой трехконтактные компоненты с входными, выходными и заземляющими (или регулировочными) контактами. Обычно они имеют форму прямоугольника с контактами слева (вход), справа (выход) и внизу (заземление/регулировка).
Разное
Кристаллы и резонаторы
Кристаллы или резонаторы обычно являются важной частью схем микроконтроллера. Они помогают обеспечить тактовый сигнал. Кристаллические символы обычно имеют два вывода, а резонаторы, которые добавляют к кристаллу два конденсатора, обычно имеют три вывода.
Заголовки и разъемы
Будь то для подачи питания или передачи информации, разъемы необходимы для большинства цепей.
Эти символы различаются в зависимости от того, как выглядит разъем, вот образец:
Двигатели, трансформаторы, динамики и реле
Мы объединим их вместе, так как все они (в основном) так или иначе используют катушки. Трансформаторы (не те, которые бросаются в глаза) обычно состоят из двух катушек, соединенных друг с другом встык, с парой линий, разделяющих их:
Реле обычно соединяют катушку с переключателем:
Громкоговорители и зуммеры обычно имеют форму, аналогичную их реальным аналогам:
И двигатели обычно имеют обведенную букву «М», иногда с немного большим украшением вокруг клемм:
Предохранители и PTC
Предохранители и PTC — устройства, которые обычно используются для ограничения больших бросков тока — каждое из них имеет свой уникальный символ:
Символ PTC на самом деле является общим символом термистора , температуры -зависимый резистор (обратите внимание на международный символ резистора?).
Несомненно, в этом списке осталось много схемных обозначений, но приведенные выше должны обеспечить вам 90% грамотность в чтении схем. В общем, символы должны иметь много общего с реальными компонентами, которые они моделируют. В дополнение к символу каждый компонент на схеме должен иметь уникальное имя и значение, что в дальнейшем помогает его идентифицировать.
Один из самых важных ключей к тому, чтобы быть схематически грамотным, — это способность распознавать, какие компоненты какие. Символы компонентов рассказывают половину истории, но каждый символ должен быть связан с именем и значением, чтобы завершить его.
Имена и значения
Значения помогают точно определить, что представляет собой компонент. Для компонентов схемы, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, значение говорит нам, сколько у них омов, фарад или генри. Для других компонентов, таких как интегральные схемы, значением может быть просто имя чипа.
Имена компонентов обычно представляют собой комбинацию одной или двух букв и числа. Буквенная часть имени определяет тип компонента: R для резисторов, C для конденсаторов, U для интегральных схем и т. д. Имя каждого компонента на схеме должно быть уникальным; например, если в цепи несколько резисторов, их следует назвать R 1 , R 2 , R 3 и т. д. Имена компонентов помогают нам ссылаться на определенные точки схемы.
Префиксы имен довольно хорошо стандартизированы. Для некоторых компонентов, таких как резисторы, префикс — это просто первая буква компонента. Другие префиксы имен не так буквальны; катушки индуктивности, например, L (потому что ток уже занял I [но он начинается с C … электроника – глупое место]).
Вот краткая таблица общих компонентов и префиксов их имен:
| Name Identifier | Component |
|---|---|
| R | Resistors |
| C | Capacitors |
| L | Inductors |
| S | Switches |
| D | Diodes |
| Q | Транзисторы |
| U | Интегральные схемы |
| Y | Кристаллы и генераторы |
Хотя это «стандартизированные» имена для символов компонентов, они не соблюдаются повсеместно. Например, вы можете увидеть интегральные схемы с префиксом IC вместо U или кристаллы с маркировкой XTAL вместо Y . Используйте свое лучшее суждение при диагностике, какая часть какая.
Обычно символ должен передавать достаточно информации.
Чтение схем
Понимание того, какие компоненты есть на схеме, составляет более половины успеха в ее понимании. Теперь осталось только определить, как все символы связаны друг с другом.
Сети, узлы и метки
Схематические сети показывают, как компоненты соединяются вместе в цепи. Сети представляются как линии между терминалами компонентов. Иногда (но не всегда) они имеют уникальный цвет, как зеленые линии на этой схеме:
Соединения и узлы
Провода могут соединять две клеммы вместе или десятки. Когда провод разделяется на два направления, он создает соединение . Соединения на схемах изображаем цифрой узлы , маленькие точки на пересечении проводов.
Узлы дают нам способ сказать, что «провода, пересекающие это соединение , соединены». Отсутствие узла на стыке означает, что два отдельных провода просто проходят мимо, не образуя никакого соединения.
(При разработке схем обычно рекомендуется избегать этих несвязанных перекрытий, где это возможно, но иногда это неизбежно).
Имена цепей
Иногда, чтобы сделать схемы более разборчивыми, мы даем цепям имя и маркируем их, а не прокладываем провод по всей схеме. Предполагается, что сети с одинаковыми именами соединены, даже если между ними нет видимого провода. Имена могут быть либо написаны прямо поверх сетки, либо они могут быть «ярлыками», свисающими с провода.
Каждая цепь с одинаковым именем подключена, как на этой схеме для коммутационной платы FT231X. Имена и метки помогают предотвратить слишком хаотичную схему (представьте, что все эти цепи на самом деле соединены проводами).
Цепям обычно дается имя, в котором конкретно указывается назначение сигналов на этом проводе. Например, силовые сети могут быть помечены как «VCC» или «5V», а сети последовательной связи могут быть помечены как «RX» или «TX».
Советы по чтению схем
Идентификация блоков
Действительно обширные схемы должны быть разделены на функциональные блоки.
Может быть раздел для входной мощности и регулирования напряжения, или раздел микроконтроллера, или раздел, посвященный разъемам. Попробуйте распознать, какие секции какие, и проследите за потоком цепи от входа к выходу. Действительно хорошие разработчики схем могут даже разложить схему как книгу, входы слева, выходы справа.
Если ящик схемы действительно хорош (например, инженер, который разработал эту схему для RedBoard), они могут разделить разделы схемы на логические, помеченные блоки.
Распознавание узлов напряжения
Узлы напряжения представляют собой однополюсные компоненты схемы, к которым мы можем подключать клеммы компонентов, чтобы назначить их определенному уровню напряжения. Это специальное применение имен цепей, означающее, что все клеммы, подключенные к узлу напряжения с таким же названием, соединены вместе.
Узлы напряжения с одинаковыми названиями, такие как GND, 5 В и 3,3 В, подключены к своим аналогам, даже если между ними нет проводов.
Узел напряжения заземления особенно полезен, так как очень многие компоненты нуждаются в заземлении.
Справочные таблицы компонентов
Если на схеме есть что-то, что просто не имеет смысла, попробуйте найти таблицу данных для наиболее важного компонента. Обычно компонент, выполняющий большую часть работы в схеме, представляет собой интегральную схему, такую как микроконтроллер или датчик. Обычно это самый большой компонент, часто расположенный в центре схемы.
Хотите узнать больше об основных темах?
См. нашу страницу Engineering Essentials , где представлен полный список краеугольных тем, связанных с электротехникой.
Отвези меня туда!
Ресурсы и продолжение
Вот и все, что нужно для чтения схем! Знание символов компонентов, следование цепям и определение общих меток. Понимание того, как работает схема, открывает перед вами целый мир электроники! Ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств, чтобы попрактиковаться в своих новых знаниях в области схем:
- Делители напряжения.
Это одна из самых основных схем. Узнайте, как превратить большое напряжение в меньшее всего с двумя резисторами! - Как пользоваться макетной платой. Теперь, когда вы умеете читать схемы, почему бы не сделать ее! Макеты — отличный способ сделать временные, функциональные прототипы схем.
- Работа с проводами — Или пропустите макетную плату и сразу приступайте к проводке. Умение резать, зачищать и соединять провода является важным навыком в электронике.
- Последовательные и параллельные цепи. Построение последовательных или параллельных цепей требует хорошего понимания схем.
- Шитье с проводящей нитью. Если вы не хотите работать с проволокой, как насчет создания схемы электронного текстиля с помощью проводящей нити? В этом и прелесть схем, одна и та же принципиальная схема может быть построена разными способами на разных носителях.
Это одна из самых основных схем. Узнайте, как превратить большое напряжение в меньшее всего с двумя резисторами!Полуавтоматическая копировальная машина Rytan RY100
Помогите нам улучшить нашу изображения продуктов
Написать отзыв
- Торговец : Райтан
- Артикул: RY100
- Вес : 40,0 фунтов
- Сменная щетка : RY101 (опционально)
- Сменные резаки : RY10030
- Блок питания : 115 В, 60 Гц
- Размеры : Коробка 23 x 18 x 13 дюймов
