Понимание схем схемы: полное руководство для начинающих

Диаграммы схем являются универсальным языком электроники, служа в качестве основных чертежей, которые сообщают, как электрические компоненты работают вместе для создания функциональных систем. Независимо от того, являетесь ли вы студентом, только начинающим свой путь в электронике, любителем, строящим свой первый проект, или профессиональным устранением неполадок сложных систем, способность читать и интерпретировать схемы схем является незаменимым навыком, который будет служить вам на протяжении всей вашей электронной карьеры.

Это всеобъемлющее руководство приведет вас от полного новичка до уверенного читателя диаграмм, охватывая все, от основных символов до передовых методов интерпретации. К концу этой статьи у вас будут знания и уверенность в решении схемных диаграмм различной сложности и понимания электрических систем, которые они представляют.

Что такое схема схемы?

Схема схемы, также известная как схематическая диаграмма или электрическая схема, является визуальным представлением электрической схемы, которая использует стандартизированные символы для представления электронных компонентов и линий для иллюстрации связей между ними.В отличие от графических диаграмм, которые показывают, как на самом деле выглядят компоненты, схемы используют абстрактные символы, которые передают электрическую функцию каждого компонента ясным, стандартизированным способом.

Эти диаграммы служат нескольким критическим целям в мире электроники. Они обеспечивают универсальный метод связи, который выходит за языковые барьеры, позволяя инженерам и техникам из разных стран понимать одну и ту же схему проектирования. Они упрощают сложные электрические системы в читаемые форматы, позволяя понимать, анализировать и устранять неполадки схем без необходимости видеть физическую реализацию.

Схемы схем используются на протяжении всего жизненного цикла электронных продуктов, от первоначального проектирования и прототипирования до производства, обслуживания и ремонта. Они содержатся в руководствах по обслуживанию, технической документации, учебных материалах и патентных заявках. Понимание того, как читать эти диаграммы, открывает мир знаний и позволяет работать практически с любой электронной системой.

История и стандартизация символов окружности

Символы, используемые в схемных схемах, эволюционировали за более чем столетнюю практику электротехники. Ранние электрические диаграммы часто были живописными, показывая компоненты по мере их появления, что делало диаграммы загроможденными и трудными для чтения. По мере того, как область электроники становилась все более сложной, необходимость в стандартизированных, упрощенных символах становилась очевидной.

Сегодня несколько международных стандартов регулируют символы схемных схем, в том числе стандарты IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике), используемые в основном в Северной Америке, и стандарты IEC (Международная электротехническая комиссия), используемые в большинстве других частей мира. Хотя между этими стандартами существуют некоторые различия, основные символы достаточно похожи, чтобы любой, знакомый с одной системой, мог в целом понять другую.

Эта стандартизация имеет решающее значение, поскольку она гарантирует, что схемы могут быть поняты любым, кто имеет надлежащую подготовку, независимо от того, кто создал диаграмму или где она была создана. Это похоже на то, как музыкальная нотация позволяет музыкантам во всем мире читать и исполнять одно и то же музыкальное произведение.

Основные символы в схемах окружности

Изучение символов схемной схемы похоже на изучение нового алфавита. Сначала это может показаться подавляющим, но с практикой эти символы станут второй натурой. Давайте рассмотрим наиболее распространенные символы, с которыми вы столкнетесь на схемных диаграммах, организованных по категориям компонентов.

Источники энергии

Батарея: Представлена серией чередующихся длинных и коротких параллельных линий, причём длинная линия указывает на положительный вывод, а короткая линия — на отрицательный вывод.Множественные ячейки последовательно показаны с несколькими парами линий. Одноклеточная батарея имеет одну длинную и одну короткую линию, в то время как многоклеточные батареи показывают несколько пар.

DC Поставка питания: Часто показана как круг со знаком плюс и минус, а иногда как символ батареи с дополнительной маркировкой, чтобы указать, что это регулируемый источник питания, а не простая батарея.

AC Источник питания: Изображается как круг с синусоидальной волной внутри, представляющий переменный ток. Этот символ указывает на то, что напряжение с течением времени чередуется между положительными и отрицательными значениями.

Наземные: На самом деле существует несколько типов наземных символов. Земля показана в виде трёх горизонтальных линий убывающей длины, сложенных вертикально. Земля шасси выглядит как треугольник или линия с перпендикулярными линиями, простирающимися вниз. Земной сигнал часто показан как простая горизонтальная линия или треугольник.

Пассивные компоненты

Резистор: В североамериканских стандартах (IEEE) резисторы представлены зигзагообразной линией. В международных стандартах (IEC) они показаны как простой прямоугольник. Оба символа широко признаны. Резисторы ограничивают ток и являются одним из наиболее распространенных компонентов в любой схеме.

Капитан: Базовый конденсатор показан в виде двух параллельных линий одинаковой длины, представляющих две проводящие пластины, разделенные изолятором.Поляризованные конденсаторы, которые должны быть соединены в определенном направлении, показаны одной изогнутой линией для указания отрицательного вывода.

Индуктивность: Изображается как серия изогнутых петлей или бугорков, напоминающая свернутую проволоку, которая является именно тем, что представляет собой индуктивность. Переменные индукторы могут иметь стрелку через них, чтобы указать на регулируемость.

Потенциометр: Показан как символ резистора со стрелкой, указывающей на него, указывающей, что сопротивление можно регулировать.Это обычно используется для регуляторов громкости и других регулируемых настроек.

Полупроводники и активные компоненты

Диод: Представлен треугольником, указывающим на линию, напоминающую стрелку. Стрела указывает направление обычного тока. Сторона треугольника — анод (положительный), а сторона линии — катод (отрицательный).

Светоизлучающий диод (LED): Похож на обычный диод, но с небольшими стрелками, указывающими на символ, представляющий светоизлучение. Светодиоды поляризованы и должны быть правильно подключены для функционирования.

Транзистор: Существует несколько типов транзисторных символов.Транзисторы биполярного перехода (BJT) показаны как линия с двумя линиями, простирающимися от неё под углами, со стрелкой на одной из угловых линий, указывающих тип (NPN или PNP).Транзисторы с полевым эффектом (FET) имеют разные символы, показывающие затвор, источник и сливные соединения.

Интегрированная схема (IC): Обычно показана в виде прямоугольника или треугольника с штифтами, простирающимися со стороны. Специфическая функция ИС часто помечается внутри или вблизи символа. Сложные ИС могут быть представлены в виде блок-схем, показывающих функциональные секции, а не отдельные компоненты.

Коммутаторы и коннекторы

Переключатель: Показаны как линия с разрывом и угловой линией, которая может перекрывать разрыв. Различные типы переключателей имеют вариации: однополюсный однослойный (SPST), однополюсный двухслойный (SPDT), двухполюсный однослойный (DPST) и двухполюсный двухслойный (DPDT) каждый имеет свои собственные специфические символы.

Кнопка нажатия: Аналогично переключателю, но с дополнительными отметками, указывающими на его сиюминутность. Обычно открытые (NO) и обычно закрытые (NC) кнопки нажатия имеют разные символы.

Коннектор: Часто показаны как круги или прямоугольники с числами, указывающими положения штифта.Многоконтактные разъемы могут быть показаны как ряд пронумерованных кругов или как упрощенный блок с штифтовыми числами.

Измерительные и указательные устройства

Вольтметр: Показано как круг с «V» внутри, указывающий на то, что он измеряет напряжение в двух точках цепи.

Амперметр: Изображается как круг с «А» внутри, указывая на ток, протекающий через цепь.

Лампа или индикатор: Представлена окружностью с «Х» внутри или кругом с нитями, подобными нити, указывающими на источник света, используемый для индикации, а не для освещения.

Понимание конвенций по схеме схемы цепи

Beyond individual symbols, circuit diagrams follow certain conventions that help make them easier to read and understand. These conventions are not always strictly enforced, but they're widely followed and recognizing them w