Как читать принципиальные схемы?
Те, кто только начал изучение электроники сталкиваются с вопросом: «Как читать принципиальные схемы?» Умение читать принципиальные схемы необходимо при самостоятельной сборке электронного устройства и не только. Что же представляет собой принципиальная схема? Принципиальная схема – это графическое представление совокупности электронных компонентов, соединённых токоведущими проводниками. Разработка любого электронного устройства начинается с разработки его принципиальной схемы.
Именно на принципиальной схеме показано, как именно нужно соединять радиодетали, чтобы в итоге получить готовое электронное устройство, которое способно выполнять определённые функции. Чтобы понять, что же изображено на принципиальной схеме нужно, во-первых знать условное обозначение тех элементов, из которых состоит электронная схема. У любой радиодетали есть своё условное графическое обозначение – УГО. Как правило, оно отображает конструктивное устройство или назначение. Так, например, условное графическое обозначение динамика очень точно передаёт реальное устройство динамика. Вот так динамик обозначается на схеме.
Согласитесь, очень похоже. Вот так выглядит условное обозначение резистора.
Обычный прямоугольник, внутри которого может указываться его мощность (В данном случае резистор мощностью 2 Вт, о чём свидетельствует две вертикальные черты). А вот таким образом обозначается обычный конденсатор постоянной ёмкости.
Это достаточно простые элементы. А вот полупроводниковые электронные компоненты, вроде транзисторов, микросхем, симисторов имеют куда более изощрённое изображение. Так, например, у любого биполярного транзистора не менее трёх выводов: база, коллектор, эмиттер. На условном изображении биполярного транзистора эти выводы изображены особым образом.
Чтобы отличать на схеме резистор от транзистора, во-первых надо знать условное изображение этого элемента и, желательно, его базовые свойства и характеристики. Поскольку каждая радиодеталь уникальна, то в условном изображении графически может быть зашифрована определённая информация. Так, например, известно, что биполярные транзисторы могут иметь разную структуру: p-n-p или n-p-n. Поэтому и УГО транзисторов разной структуры несколько отличаются. Взгляните.
Поэтому, перед тем, как начать разбираться в принципиальных схемах, желательно познакомиться с радиодеталями и их свойствами. Так будет легче разобраться, что же всё-таки изображено на схеме.
На нашем сайте уже было рассказано о многих радиодеталях и их свойствах, а также их условном обозначении на схеме. Если забыли – добро пожаловать в раздел «Радиодетали и электронные компоненты».
Кроме условных изображений радиодеталей на принципиальной схеме указывается и другая уточняющая информация. Если внимательно посмотреть на схему, то можно заметить, что рядом с каждым условным изображением радиодетали стоят несколько латинских букв, например, VT, BA, C и др. Это сокращённое буквенное обозначение радиодетали. Сделано это для того, чтобы при описании работы или настройки схемы можно было ссылаться на тот или иной элемент. Не трудно заметь, что они ещё и пронумерованы, например, вот так: VT1, C2, R33 и т.д.
Понятно, что однотипных радиодеталей в схеме может быть сколь угодно много. Поэтому, чтобы упорядочить всё это и применяется нумерация. Нумерация однотипных деталей, например резисторов, ведётся на принципиальных схемах согласно правилу «И». Это конечно, лишь аналогия, но довольно наглядная. Взгляните на любую схему, и вы увидите, что однотипные радиодетали на ней пронумерованы начиная с левого верхнего угла, затем по порядку нумерация идёт вниз, а затем снова нумерация начинается сверху, а затем вниз и так далее. А теперь вспомните, как вы пишите букву «И». Думаю, с этим всё понятно.
Что же ещё рассказать о принципиальной схеме? А вот что. На схеме радом с каждой радиодеталью указывается её основные параметры или типономинал. Иногда эта информация выносится в таблицу, чтобы упростить для восприятия принципиальную схему. Например, рядом с изображением конденсатора, как правило, указывается его номинальная ёмкость в микрофарадах или пикофарадах. Также может указываться и номинальное рабочее напряжение, если это важно.
Рядом с УГО транзистора обычно указывается типономинал транзистора, например, КТ3107, КТ315, TIP120 и т.д. Вообще для любых полупроводниковых электронных компонентов вроде микросхем, диодов, стабилитронов, транзисторов указывается типономинал компонента, который предполагается для использования в схеме.
Для резисторов обычно указывается всего лишь его номинальное сопротивление в килоомах, омах или мегаомах. Номинальная мощность резистора шифруется наклонными чёрточками внутри прямоугольника. Также мощность резистора на схеме и на его изображении может и не указываться. Это означает, что мощность резистора может быть любой, даже самой малой, поскольку рабочие токи в схеме незначительны и их может выдержать даже самый маломощный резистор, выпускаемый промышленностью.
Вот перед вами простейшая схема двухкаскадного усилителя звуковой частоты. На схеме изображены несколько элементов: батарея питания (или просто батарейка) GB1; постоянные резисторы R1, R2, R3, R4; выключатель питания SA1, электролитические конденсаторы С1, С2; конденсатор постоянной ёмкости С3; высокоомный динамик BA1; биполярные транзисторы VT1, VT2 структуры n-p-n. Как видите, с помощью латинских букв я ссылаюсь на конкретный элемент в схеме.
Что мы можем узнать, взглянув на эту схему?
Любая электроника работает от электрического тока, следовательно, на схеме должен указываться источник тока, от которого питается схема. Источником тока может быть и батарейка и электросеть переменного тока или же блок питания.
Итак. Так как схема усилителя питается от батареи постоянного тока GB1, то, следовательно, батарейка обладает полярностью: плюсом «+» и минусом «-». На условном изображении батареи питания мы видим, что рядом с её выводами указана полярность.
Полярность. О ней стоит упомянуть отдельно. Так, например, электролитические конденсаторы C1 и C2 обладают полярностью. Если взять реальный электролитический конденсатор, то на его корпусе указывается какой из его выводов плюсовой, а какой минусовой. А теперь, самое главное. При самостоятельной сборке электронных устройств необходимо соблюдать полярность подключения электронных деталей в схеме. Несоблюдение этого простого правила приведёт к неработоспособности устройства и, возможно, другим нежелательным последствиям. Поэтому не ленитесь время от времени поглядывать на принципиальную схему, по которой собираете устройство.
На схеме видно, что для сборки усилителя понадобятся постоянные резисторы R1 — R4 мощностью не менее 0,125 Вт. Это видно из их условного обозначения.
Также можно заметить, что резисторы R2* и R4* отмечены звёздочкой *. Это означает, что номинальное сопротивление этих резисторов нужно подобрать с целью налаживания оптимальной работы транзистора. Обычно в таких случаях вместо резисторов, номинал которых нужно подобрать, временно ставится переменный резистор с сопротивлением несколько больше, чем номинал резистора, указанного на схеме. Для определения оптимальной работы транзистора в данном случае в разрыв цепи коллектора подключается миллиамперметр. Место на схеме, куда необходимо подключить амперметр указано на схеме вот так. Тут же указан ток, который соответствует оптимальной работе транзистора.
Напомним, что для замера тока, амперметр включается в разрыв цепи.
Далее включают схему усилителя выключателем SA1 и начинают переменным резистором менять сопротивление R2*. При этом отслеживают показания амперметра и добиваются того, чтобы миллиамперметр показывал ток 0,4 — 0,6 миллиампер (мА). На этом настройка режима транзистора VT1 считается завершённой. Вместо переменного резистора R2*, который мы устанавливали в схему на время наладки, ставится резистор с таким номинальным сопротивлением, которое равно сопротивлению переменного резистора, полученного в результате наладки.
Каков вывод из всего этого длинного повествования о налаживании работы схемы? А вывод таков, что если на схеме вы видите какую-либо радиодеталь со звёздочкой (например, R5*), то это значит, что в процессе сборки устройства по данной принципиальной схеме потребуется налаживать работу определённых участков схемы. О том, как налаживать работу устройства, как правило, упоминается в описании к самой принципиальной схеме.
Если взглянуть на схему усилителя, то также можно заметить, что на ней присутствует вот такое условное обозначение.
Этим обозначением показывают так называемый общий провод. В технической документации он называется корпусом. Как видим, общим проводом в показанной схеме усилителя является провод, который подключен к минусовому «-» выводу батареи питания GB1. Для других схем общим проводом может быть и тот провод, который подключен к плюсу источника питания. В схемах с двуполярным питанием, общий провод указывается обособленно и не подключен ни к плюсовому, ни к минусовому выводу источника питания.
Зачем «общий провод» или «корпус» указывается на схеме?
Относительно общего провода проводятся все измерения в схеме, за исключением тех, которые оговариваются отдельно, а также относительно его подключаются периферийные устройства. По общему проводу течёт общий ток, потребляемый всеми элементами схемы.
Общий провод схемы в реальности часто соединяют с металлическим корпусом электронного прибора или металлическим шасси, на котором крепятся печатные платы.
Стоит понимать, что общий провод это не то же самое, что и «земля». «Земля» — это заземление, то есть искусственное соединение с землёй посредством заземляющего устройства. Обозначается оно на схемах так.
В отдельных случаях общий провод устройства подключают к заземлению.
Как уже было сказано, все радиодетали на принципиальной схеме соединяются с помощью токоведущих проводников. Токоведущим проводником может быть медный провод или же дорожка из медной фольги на печатной плате. Токоведущий проводник на принципиальной схеме обозначается обычной линией. Вот так.
Места пайки (электрического соединения) этих проводников между собой, либо с выводами радиодеталей изображаются жирной точкой. Вот так.
Стоит понимать, что на принципиальной схеме точкой указывается только соединение трёх и более проводников или выводов. Если на схеме показывать соединение двух проводников, например, вывода радиодетали и проводника, то схема была бы перегружена ненужными изображениями и при этом потерялась бы её информативность и лаконичность. Поэтому, стоит понимать, что в реальной схеме могут присутствовать электрические соединения, которые не указаны на принципиальной схеме.
В следующей части речь пойдёт о соединениях и разъёмах, повторяющихся и механически связанных элементах, экранированных деталях и проводниках. Жмите «Далее«.
Как читать электрические принципиальные схемы: советы и рекомендации начинающим
Схема электрическая принципиальная – графическое отображение реально существующего или проектируемого электронного или электротехнического устройства. На этой схеме отображаются все элементы, входящие в устройство, и электрические связи между этими элементами.
Изучая схему, можно понять принцип работы отдельных узлов и устройства в целом. Ознакомление со схемой, её изучение и анализ обязательны перед началом любой работы с электротехническим устройством – наладка, поиск неисправности, ремонт. И даже разработка узла всегда начинается с составления схемы.
Основные элементы электрических принципиальных схем
Каждый компонент, наносимый на схему, имеет свое условно-графическое обозначение – УГО. В большинстве случаев оно несёт элементы сходства с реальным электрическим компонентом. Поэтому, зная, как выглядит компонент или как он устроен, несложно запомнить УГО основных электрических устройств.
Например, зная, как выглядит динамическая головка громкоговорителя (динамик), несложно запомнить её УГО или даже догадаться по начертанию. Многие УГО соответствуют не столько внешнему виду, сколько устройству элементов. Так, конденсатор в общем случае состоит из двух обкладок, разделённых слоем диэлектрика. Это отражено на его условно-графическом обозначении.
В условно-графическом обозначении катушки индуктивности легко узнать витки реальной катушки.
Если катушка имеет сердечник, он обозначается на бумаге посредством линии, идущей вдоль витков. Зная это, легко запомнить и условно-графическое обозначение трансформатора, имеющего несколько обмоток на одном сердечнике.
Первые резисторы были намотаны из проволоки с большим удельным сопротивлением. Это нашло отражение в УГО резисторов в виде спирали, хотя в настоящее время больше распространено обозначение в виде прямоугольника, да и конструкция резисторов с тех пор несколько изменилась.
Переменные резисторы дополняются стилизованным изображением движка, имеющегося в конструкции реостата.
Обозначение диода на схемах подчеркивает его одностороннюю проводимость. Направление стрелки показывает направление прохождения тока (в условном направлении от положительного полюса источника питания к отрицательному).
УГО транзисторов также отображает их внутреннюю структуру. Стрелкой указано направление тока в цепи эмиттера.
Условно-графическое обозначение электромагнитного реле тоже содержит легко узнаваемые элементы конструкции:
- катушку;
- контактную группу (одну или несколько).
Если катушка и контакты на схеме расположены недалеко друг от друга, они могут быть соединены пунктирной линией, обозначающей механическую связь между этими конструктивными составляющими. Если между катушкой и контактами находятся другие элементы, механическую связь, обычно, не показывают, а нумерация контактных групп соответствует нумерации катушки реле.
Очень разнообразны условно-графические обозначения микросхем. В зависимости от функционального назначения, они могут иметь различную форму. Например, операционный усилитель может быть показан в виде треугольника, а логический элемент – в виде прямоугольника с соответствующим символом.
Однако, по мере роста сложности микросхем отображать на бумаге их внутреннюю структуру становилось все сложнее, и в настоящее время многофункциональные микросхемы (контроллеры, ПЛИС и т.п.) обозначаются просто прямоугольником с указанием назначения выводов.
Ранее начертание УГО всех элементов регламентировалось ЕСКД (ГОСТ 2.302-68). В настоящее время применение ГОСТов, в соответствии с Федеральным законом ФЗ-162 «О стандартизации в Российской Федерации», носит добровольный характер. Поэтому размеры и начертание многих обозначений сейчас могут не соответствовать ЕСКД, но общий подход все равно остаётся, и УГО по-прежнему узнаваемы.
Рядом с графическим изображением на схему наносится и буквенный индекс элемента:
- L – для катушек индуктивности;
- для транзисторов – VT или Q;
- для конденсаторов – С;
- для резисторов – R;
- для диодов – D или VD.
Прочие элементы также имеют свои буквенные индексы. В большинстве случаев в схему включается больше одного экземпляра каждого элемента, поэтому к буквенному наименованию добавляется ещё и порядковый номер – R1, R2, R3, C1, C2 и т.д. На схему могут наноситься и номиналы каждого элемента. Часто это делается рядом с обозначением компонента, но номиналы могут быть указаны и в виде отдельного списка.
Все элементы в реальной схеме соединяются с помощью проводников. Графически проводники обозначаются прямыми линиями. Обычно их наносят на схему в виде строго горизонтальных или строго вертикальных линий. Но в некоторых случаях (устоявшиеся принципы начертания, например, мультивибраторов) линии можно проводить и под углом 45 градусов.
Не всегда можно нарисовать проводники так, чтобы они не пересекались. Тогда возникает вопрос – есть ли соединение в точке пересечения? Чтобы не было путаницы, узел, в котором проводники соединяются, обозначают точкой. Если соединения нет, точка не ставится или условно показывается обход одного проводника другим.
Если на схеме имеется большое количество проводников, идущих большей частью параллельно, их иногда объединяют в шины. Шина показана одной утолщённой линией. Проводники входят и выходят из шины под своими номерами – под каким номером проводник вошел в шину, под тем он из неё и вышел. При таком подходе схема меньше загромождается проводниками и её проще читать.
Некоторые цепи в схемах могут показываться раздельно. К таким, в первую очередь, относится общий провод – шина, потенциал которой принят в данной схеме за нулевой уровень. Относительно этого проводника даются все режимы элементов и напряжения питания. Он обозначается специальным знаком и указывается на схеме в том месте, где элементы соединяются с проводом нулевого уровня. В зарубежной технической литературе этот проводник обозначается буквенным индексом GND.
То же самое относится к напряжению питания (или к нескольким, если схема питается от различных уровней напряжения). Оно часто показывается только в тех точках, куда непосредственно подводится. Сделано это для того, чтобы не загромождать схему и сделать её проще для восприятия.
В качестве примера приведены две схемы. На левом рисунке нулевой провод показан раздельно, а на правом – та же схема, только общий провод непрерывен. Схема сразу же стала визуально сложнее, появились пересекающиеся проводники. При её чтении повышена вероятность ошибок, да и разобраться в ней стало сложнее – отдельные узлы потеряли свой привычный вид.
Чтение и понимание электрических схем
Любое устройство каким-либо образом взаимодействует с внешним миром – подключается к источнику питания, принимает электромагнитные волны через антенну, а также выдает сигнал в каком-то виде в пространство – в виде электрического сигнала или в форме звукового или светового сигнала. Хорошим тоном считается располагать вход устройства слева, а выход – справа. Это правило применяется не всегда. На приведенной ниже схеме входы и выходы расположены слева.
Первое, что надо сделать при начале работы со схемой – определить, где расположены входные сигналы, а где – выходные. В большинстве случаев этого достаточно, чтобы понять назначение устройства и общий принцип её действия. На рисунке приведена схема детекторного приёмника. Входом служит антенна, выходом – динамик, излучающий звуковые волны.
Другой пример – блок питания. Здесь вход – разъём подключения к сети, а выход – пониженное напряжение к потребителю.
Следует помнить, что даже самая сложная схема состоит из относительно простых участков или цепей, начертание которых со временем становится легко узнаваемым. При первом взгляде на схему надо мысленно попробовать расчленить её на элементарные узлы. Если из-за недостатка опыта это пока не получается, надо попытаться, для начала, найти знакомые участки. Для анализа остальной части схемы надо почитать описание, если оно есть. После изучения описания надо постараться запомнить незнакомые ранее цепи и узлы, чтобы пользоваться этим в будущем.
В качестве примера можно рассмотреть несложный усилитель низкой частоты. На схеме его вход (сигнал от внешнего источника) расположен, как и положено, справа. Дальше следует разделительный конденсатор С1, после которого сигнал поступает на усиливающий каскад с общим эмиттером на транзисторе VT1. Несложно заметить, что следующий участок представляет собой такой же каскад на VT2, который легко запоминается визуально, только нагрузкой служит телефонный капсюль BF1.
Полезно отследить направление тока в схеме. В данном случае ток идёт от входа к выходу, постепенно усиливаясь. Рассматривая же более сложный усилитель и разбив его на каскады, можно заметить, что в одном месте часть тока идёт от выхода оконечного каскада на T3 обратно на вход по цепи C5R6R7. Таким образом реализована обратная связь.
Ошибки, которые следует избегать
К основным ошибкам, которые допускают начинающие, относятся большей частью:
- неумение различать пересечение проводов с соединением или без такового;
- путаница в номиналах элементов.
Основная же проблема неопытных специалистов – неумение выделить из общей схемы отдельные функциональные блоки. Но этот вопрос идёт рука об руку с уровнем квалификации, и постепенно сходит на нет параллельно с повышением профессионального мастерства.
Практическое применение полученных знаний при чтении электрических принципиальных схем
В первую очередь, важно знать, как составляются схемы, при разработке электрических и электронных устройств. Сначала будущий узел наносится на бумагу, потом анализируется, исправляется, улучшается – и лишь потом реализуется в железе. От того, как правильно составлена схема, зависит удобство и скорость последующих этапов разработки и реализации. Если будущее устройство положить на бумагу неправильно, то коллектив разработчиков не поймет мысли конструктора, да и он сам через некоторое время запутается в собственных идеях. Проблемы могут возникнуть уже на этапе создания макетного образца.
Готовую принципиальную схему надо отдать в производство. На её основе будет разработана соответствующая документация, например – монтажная схема, печатная плата и т.п. Тем, кто этим занимается, также нужно уметь читать схемы – любая ошибка может принести значительные финансовые сложности.
После изготовления устройство уходит в наладку. Специалистам по регулировке электронных и электрических узлов также нужен навык чтения схем – от этого зависит успех их работы.
Готовый узел в процессе эксплуатации нуждается в периодической наладке или ремонте. И здесь не обойтись без умения читать электрические схемы – без овладения искусством чтения документации даже не стоит браться за эту работу.
Иными словами, умение работать со схемами (чтение, анализ, внесение изменений и т. д.) является необходимым для всех, кто работает в сфере электроники и электротехники. В этих областях это базовый навык. Даже те, кто относит себя к любителям и занимается этим для удовольствия, безусловно, должны уметь читать схемы.
Можно резюмировать, что умение читать схемы является обязательным навыком на всех этапах работы с электротехническими устройствами. Говоря иносказательно, схемы в электротехнике являются аналогами нот в музыке. Не зная нот, невозможно научиться играть на музыкальных инструментах, так и не умея читать схемы невозможно стать хоть сколько-нибудь квалифицированным специалистом.
Умение читать схемы неразрывно связано с общим уровнем развития профессионала. Без знаний в области электротехники и электроники невозможно разобраться, как работает тот или иной узел, невозможно проследить направление протекания тока и как каждый конкретный участок схемы преобразует исходный сигнал. Поэтому развитие навыка чтения схем невозможно без роста квалификации. По мере приобретения новых знаний искусство читать электрические схемы будет развиваться само собой.
Похожие статьи:
Расшифровка цифровой и буквенной маркировки SMD резисторов
Что такое однолинейная схема электроснабжения и какие требования для её проектирования
Как условно обозначаются элементы на электрических схемах?
Что такое индуктивность, в чём измеряется, основные формулы
Параллельное и последовательное соединение проводников
Что такое резистор и для чего он нужен?
Как научится читать электронные схемы
Для начинающих электронщиков важно понимать, как работают детали, как их рисуют на схеме и как разобраться в схеме электрической принципиальной. Для этого нужно сперва ознакомиться с принципом работы элементов, а как читать схемы электроники я расскажу в этой статье на примерах популярных устройств для начинающих.
Электронная схема — это набор электронных компонентов, соединенных между собой проводниками, которые обеспечивают выполнение определенных функций в электронном устройстве. Электронные схемы используются в различных устройствах, таких как компьютеры, смартфоны, телевизоры и другие.
Умение читать электронные схемы необходимо для понимания работы электронного устройства и выявления неисправностей. Электронные схемы содержат информацию о компонентах, их расположении и соединении, а также о принципах работы устройства. Чтение электронных схем помогает быстро и точно определить проблему и найти оптимальное решение для ее устранения.
Схема настольной лампы и фонарика на светодиоде
Схема – это рисунок на которых с помощью определенных символов изображаются детали схемы, линиями – их соединения. При этом, если линии пересекаются – то контакта между этими проводниками нет, а если в месте пересечения присутствует точка – это узел соединения нескольких проводников.
Кроме значков и линий на схеме изображены буквенные обозначения. Все обозначения стандартизированы, в каждой стране свои стандарты, например в России придерживаются стандарта ГОСТ 2.710-81.
Начнем изучение с простейшего – схемы настольной лампы.
Схемы не всегда читают слева направо и сверху вниз, лучше идти от источника питания. Что мы можем узнать из схемы, посмотрите в правую её часть. ~ — значит питание переменным током.
Рядом написано «220» — напряжением в 220 В. X1 и X2 – предполагается подключение в розетку с помощью вилки. SW1 – так изображается ключ, тумблер или кнопка в разомкнутом состоянии. L – условное изображение лампочки накаливания.
Краткие выводы:
На схеме изображено устройство, которое подключается к сети 220 В переменного тока с помощью вилки в розетку или других разъёмных соединений. Есть возможность отключения с помощью переключателя или кнопки. Нужно для питания лампы накаливания.
С первого взгляда кажется очевидным, но специалист должен уметь сделать такие выводы глядя на схему без пояснений, это умение даст возможность выносить диагноз неисправности и устранять её или же собирать устройства с нуля.
Перейдем к следующей схеме. Это фонарик с питанием от батарейки, в качестве излучателя в нём установлен светодиод.
Взгляните на схему, возможно, вы увидите новые для себя изображения. Справа изображен источник питания, так выглядит батарейка или аккумулятор, длинный вывод это плюс другое название – Катод, короткий – минус или Анод. У светодиода к аноду (треугольная часть обозначения) подключается плюс, а к катоду (на УГО выглядит как полоска) – минус.
Это нужно запомнить, что у источников питания и потребителей названия электродов наоборот. Две исходящие от светодиода стрелки дают вам понять, что этот прибор ИЗЛУЧАЕТ свет, если бы стрелки наоборот указывали на него – это был бы фотоприемник. Диоды имеют буквенное обозначение VDx, где х- порядковый номер.
Важно:
Нумерация деталей на схемах идет столбцами сверху вниз, слева направо.
Резистор – это сопротивление. Преобразует электрический ток в тепло, препятствую его движению, выглядит как прямоугольник, обычно на схемах имеет буквенное обозначение «R».
Как читать электронные схемы: увеличиваем уровень сложности
Когда вы уже разобрались с базовым набором элементов, пора ознакомится с более сложными схемами, давайте рассмотрим схему трансформаторного блока питания.
Главным средством преобразователя на схеме является трансформатор TV1, это новый для вас элемент. Предлагаю рассмотреть ряд подобных изделий.
Трансформаторы используются повсеместно, либо в сетевом (50 гц), либо в импульсном (десятки кГц) исполнении. Катушки индуктивности используются в генераторах, радиопередающих устройствах, фильтрах частот, сглаживающих и стабилизирующих приборах. Она выглядит следующим образом.
Второй незнакомый элемент на схеме – это конденсатор, здесь используется для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Вообще основная его функция – это накапливать энергию в качестве заряда на его обкладках. Изображается следующим образом.
Если к схеме добавить узел стабилизации, построенный по схеме параметрического стабилизатора, напряжение блока питания будет стабилизировано. При этом только от повышения питающего напряжения, при просадках ниже, чем Uстабилизации напряжение будет пульсирующем в такт с просадками. VD1 – это стабилитрон, они включаются в обратном смещении (катодом к точке с положительным потенциалом). Различаются по величине тока стабилизации (Iстаб) и напряжения стабилизации (Uстаб).
Краткие итоги:
Что мы можем понять из этой схемы? То, что блок питания состоит из трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра на конденсаторе. Подключается первичной стороной (входом) к сети переменного тока с напряжением 220 Вольт. На его выходе имеет два разъёмных соединения – «+» и «-» и напряжение 12 В, нестабилизорванное.
Давайте перейдем еще более сложным схемам и познакомимся с другими элементами электрических цепей.
Как читать схемы с транзисторами?
Транзисторы – это управляемые ключи, вы можете закрыть их и открыть, а если нужно открыть не полностью. Данные свойства позволяют их применять, как в ключевом, так и линейном режимах, что позволяет их использовать в огромном спектре схемных решений.
Давайте рассмотрим популярную среди новичков схему – симметричный мультивибратор. Это по сути генератор, который на своих выходах выдаёт симметричные импульсы. Может применяться, как основа для простых мигалок, в качестве источника частоты для пищалки, в качестве генератора для импульсного преобразователя и во многих других цепях.
Пройдемся по знакомым деталям сверху вниз. Вверху мы видим 4 резистора, средние два – времязадающие, а крайние – задают ток резистора, также влияют на характер выходных импульсов.
Далее HL – это светодиоды, а ниже два электролита – это полярные конденсаторы, когда будете их монтировать оставайтесь внимательны – неправильное подключение электролитического конденсатора чревато выходом его из строя вплоть до взрыва с выделением тепла.
Интересно:
На графическом обозначении электролитического конденсатора всегда помечается «положительная» обкладка конденсатора, а на настоящих элементах – чаще всего есть пометка отрицательной ножки, не перепутайте!
VT1-VT2 – это новые для вас элементы, таким образом обознаются биполярные транзисторы обратной проводимости (NPN), ниже указана модель транзистора – «КТ315». У них обычно 3 ножки:
При этом на корпусе их назначение не указывается. Чтобы определить назначение выводов, нужно воспользоваться одним из поисковых запросов:
1. «Название элемента» — цоколевка.
2. «Название элемента» — распиновка.
3. «Название элемента» datsheet.
Это справедливо, как для радиоламп, так и для современных микросхем. Запросы имеют почти одинаковый смысл. Вот таким образом я нашел цоколевку транзистора КТ315.
На изображении с распиновкой должно быть четко видно: с какой стороны считать ножки, где находится ключ, срез или метка, чтобы вы правильно определили необходимый вывод.
Интересно:
У биполярных транзисторов стрелка на эмиттере обозначается направление протекания тока (от плюса к минусу), если стрелка ОТ базы – это транзистор обратной проводимости (NPN), а если К базе то прямой проводимости (PNP), часто вы можете заменить все NPN транзисторы на PNP, как в схеме мультивибратора, тогда нужно будет и поменять полярность источника питания (плюс и минус местами) ведь, повторюсь, стрелка на эмиттере указывает направление протекания тока.
На приведенной схеме положительный контакт источника питания подключен к верхней части схемы, а отрицательный к нижней. Так и на транзисторе стрелка указывает сверх-вниз – по направлению протекания тока!
В элементах с большим количеством ног имеет значение куда подключать, так же, как и в диодах и светодиодах, если вы перепутаете ножки – в лучшем случае схема не заработает, а в худшем – убьете детали.
Что мы смогли узнать, прочитав схему мультивибратора:
В этой схеме используются транзисторы и электролитические конденсаторы, питается она напряжением в 9 В (хотя может и больше, и меньше, например 12 В не повредят схеме, как и 5 В).
Стало ясно о способе соединения деталей и включения транзисторов. А также о том, что схема представляет собой прибор, работающий на принципе автогенератора основанного на процессе перезаряда транзисторов, которое вызвано попеременным открытием и закрытием транзисторов каждого по очереди, когда первый открыт, второй закрыт.
Проследив пути протекания тока (от плюса к минусу) и использовав знания о том, как работает биполярный транзистор мы делаем выводы о характере работы.
Тиристоры – полууправляемые ключи, учимся читать схемы
Давайте рассмотрим схему с не менее важным и распространенным элементом – тиристором. Я выбрал слово «полууправляемый» потому что, в отличие от транзистора, вы можете только открыть его, ток в нем прервется либо при прерывании питания, либо при смене полярности приложенного к нему напряжения. Открывается с помощью подачи на управляющий электрод напряжения.
Симисторы – содержат два тиристора соединённых встречно-параллельно. Таким образом, одним компонентом можно коммутировать переменный ток, при прохождении верхней части (положительной) полуволны синусоиды, при условии наличия сигнала на управляющем, электроде откроется один из внутренних тиристоров. Когда полуволна сменит свой знак на отрицательный – он закроется и в работу вступит второй тиристор.
Динисторы – разновидность тиристора, без управляющего электрода, а открываются они, подобно стабилитронам, по преодолению определенного уровня напряжения. Часто используются в импульсных блоках питания, как пороговый элемент для запуска автогенераторов и в устройствах для регулировки напряжения.
Вот так, собственно это выглядит на схеме.
Внимательно смотрим на подключение. Схема предназначена для подключения к сети переменного тока, например 220 В, в разрыв одного из питающих проводов, например фазного (L). Симистор VS1 – основной силовой элемент цепи, справа внизу дана его распиновка из даташита, 3 вывод – управляющий. На него через двунаправленный динистор VD1 модели DB3 рассчитанный на напряжение включения порядка 30 вольт, подаётся управляющий сигнал.
Так как все полупроводниковые приборы в этой конкретной схеме двунаправленные, регулировка осуществляется по обеим полуволнам синусоиды. Динистор открывается, когда на конденсаторе C1 появляется необходимой величины потенциал (напряжение), а скорость его заряда, следовательно, момент открытия ключей, задаётся RC цепью, состоящей из R1, переменного резистора (потенциометра) R2 и С1.
Эта простая схем имеет огромное значение и прикладное применение.
Выводы
Благодаря умению читать схемы электрические принципиальные, вы можете определить:
1. Что делает это устройство, для чего оно предназначено.
2. При ремонте – номинал вышедшей из строя детали.
3. Чем питать это устройство, каким напряжением и родом тока.
4. Примерную мощность электронного устройства, исходя из номиналов компонентов силовых цепей.
Важно не только знать условные графические обозначения элементов, но и принцип их работы. Дело в том, то не всегда те или иные детали могут использоваться в привычной роли. Но в пределах сегодняшней статьи рассмотреть все распространенные элементы довольно сложно, так как это займет очень большой объем.
Смотртите также к на сайте:
- Особенности современных магнитных пускателей и их применение
- Чем короткое замыкание отличается от перегрузки
- 10 самых распространённых причин поломок электрооборудования
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Как научиться читать и составлять электрические схемы
Основным назначением принципиальных электрических схем является отражение с достаточной полнотой и наглядностью взаимной связи отдельных приборов, средств автоматизации и вспомогательной аппаратуры, входящих в состав функциональных узлов систем автоматизации, с учетом последовательности их работы и принципа действия. Принципиальные электрические схемы служат для изучения принципа действия системы автоматизации, они необходимы при производстве пуско-наладочных работ и в эксплуатации электрооборудования.
Принципиальные электрические схемы являются основанием для разработки других документов проекта: монтажных схем и таблиц щитов и пультов, схем соединения внешних проводок, схем подключения и др.
При разработке систем автоматизации технологических процессов обычно выполняют принципиальные электрические схемы самостоятельных элементов, установок или участков автоматизируемой системы, например схему управления задвижкой, схему автоматического и дистанционного управления насосом, схему сигнализации уровня в резервуаре и т. п.
Принципиальные электрические схемы составляют на основании схем автоматизации, исходя из заданных алгоритмов функционирования отдельных узлов контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления и общих технических требований, предъявляемых к автоматизируемому объекту.
На принципиальных электрических схемах в условном виде изображают приборы, аппараты, линии связи между отдельными элементами, блоками и модулями этих устройств.
В общем случае принципиальные схемы содержат:
1) условные изображения принципа действия того или иного функционального узла системы автоматизации;
2) поясняющие надписи;
3) части отдельных элементов (приборов, электрических аппаратов) данной схемы, используемые в других схемах, а также элементы устройств из других схем;
4) диаграммы переключений контактов многопозиционных устройств;
5) перечень используемых в данной схеме приборов, аппаратуры;
6) перечень чертежей, относящихся к данной схеме, общие пояснения и примечания. Для чтения принципиальных схем необходимо знать алгоритм функционирования схемы, понимать принцип действия приборов, аппаратов, на базе которых построена принципиальная схема.
Принципиальные схемы систем контроля и управления по назначению могут подразделяться на схемы управления, технологического контроля и сигнализации, автоматического регулирования и питания. Принципиальные схемы по видам могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими и комбинированными. В настоящее время наиболее широкое применение находят электрические и пневматические схемы.
Как прочитать электрическую принципиальную схему
Принципиальная электрическая схема — первый рабочий документ, на основании которого:
1) выполняют чертежи для изготовления изделий (общие виды и монтажные схемы и таблицы щитов, пультов, стативов и т. п.) и соединений их с приборами, исполнительными механизмами и между собой;
2) проверяют правильность выполненных соединений;
3) задают уставки аппаратам защиты, средствам контроля и регулирования процесса;
4) настраивают путевые и конечные выключатели;
5) анализируют схему как в процессе проектирования, так и при наладке и эксплуатации при отклонении от заданного режима работы установки, преждевременном выходе из строя какого-либо элемента и т. п.
Таким образом, в зависимости от выполняемой работы чтение принципиальной схемы преследует разные цели.
Кроме того, если чтение монтажных схем сводится к тому, чтобы определить, что, где и как нужно установить, проложить и соединить, то чтение принципиальной схемы гораздо сложнее. Во многих случаях оно требует глубоких знаний, владения методикой чтения и умения анализировать полученные сведения. И, наконец, ошибка, допущенная в принципиальной схеме, неизбежно будет повторяться во всех последующих документах. В итоге вновь придется возвращаться к чтению принципиальной схемы, чтобы выявить, какая в ней допущена ошибка или что в конкретном случае не соответствует правильной принципиальной схеме (например, многоконтактное программное реле присоединено правильно, но установленная при настройке длительность или очередность переключения контактов не соответствует заданию).
Перечисленные задачи довольно сложны, и рассмотрение многих из них выходит за рамки данной статьи. Тем не менее полезно пояснить, в чем состоит их существо и перечислить основные технические приемы решения.
1. Чтение принципиальной схемы всегда начинают с общего ознакомления с нею и перечнем элементов, находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.
2. Определяют систему электропитания электродвигателей, обмоток магнитных пускателей, реле, электромагнитов, комплектных приборов, регуляторов и т. п. Для этого находят на схеме все источники питания, выявляют по каждому из них род тока, номинальное напряжение, фазировку в цепях переменного тока и полярность в цепях постоянного тока и сопоставляют полученные данные с номинальными данными используемой аппаратуры.
Выявляют по схеме общие коммутационные аппараты, а также аппараты защиты: автоматы, предохранители, реле максимального тока и минимального напряжения и т. п. Определяют по надписям на схеме, таблицам или примечаниям уставки аппаратов и, наконец, оценивают зону защиты каждого из них.
Ознакомление с системой электропитания может понадобиться для: выявления причин нарушения питания; определения очередности, в которой следует на схему подавать питание (это не всегда безразлично); проверки правильности фазировки и полярности (неправильная фазировка может, например, в схемах резервирования привести к короткому замыканию, изменению направления вращения электродвигателей, пробою конденсаторов, нарушению разделения цепей с помощью диодов, отказу поляризованных реле и т. п.); оценки последствий перегорания каждого предохранителя.
3. Изучают всевозможные цепи каждого электроприемника: электродвигателя, обмотки магнитного пускателя, реле, прибора и т. п. Но электроприемников в схеме много и далеко не безразлично, с какого из них начинать чтение схемы — это определяется поставленной задачей. Если нужно определить по схеме условия ее работы (или проверить, соответствуют ли они заданным), то начинают с основного электроприемника, например с электродвигателя задвижки. Последующие электроприемники выявятся сами собой.
Например, для пуска электродвигателя нужно включить магнитный пускатель. Следовательно, следующим электроприемником должна быть обмотка магнитного пускателя. Если в ее цепь входит контакт промежуточного реле, надо рассматривать цепь его обмотки и т. п. Но может быть и другая задача: какой-то элемент схемы отказал, например не горит определенная сигнальная лампа. Тогда первым электроприемником будет именно она.
Очень важно подчеркнуть, что если не придерживаться при чтении схемы определенной целенаправленности, то можно затратить много времени, ничего не решив.
Итак, изучая выбранный электроприемник, надо проследить все возможные его цепи от полюса к полюсу (от фазы к фазе, от фазы к нулю в зависимости от системы питания). При этом надо, во-первых, выявить все контакты, диоды, резисторы и т. п., входящие в цепь.
Особо подчеркнем, что нельзя рассматривать несколько цепей сразу. Нужно сначала изучить, например, цепь включения обмотки магнитного пускателя «Вперед» при местном управлении, установив, в каком положении должны быть элементы, входящие в эту цепь (переключатель режимов в положении «Местное управление», магнитный пускатель «Назад» отключен), что нужно сделать, чтобы включить обмотку магнитного пускателя (нажать выключатель кнопочный «Вперед»), и т. п. Затем следует мысленно отключить магнитный пускатель. Рассмотрев цепь местного управления, мысленно переводят переключатель режимов в положение «Автоматическое управление» и изучают следующую цепь.
Ознакомление с каждой цепью электрической схемы имеет целью:
а) определить условия действия, которым удовлетворяет схема;
б) выявить ошибки; например, в цепи могут быть соединенные последовательно контакты, которые никогда одновременно не должны быть замкнуты;
в) определить возможные причины отказа. В неисправную цепь, например, входят контакты трех аппаратов. Рассматривая каждый из них, легко обнаружить неисправный. Такие задачи возникают при наладке и устранении неполадок в процессе эксплуатации;
г) установить элементы, в которых могут быть нарушены временные зависимости либо в результате неправильной регулировки, либо из-за неправильной оценки проектировщиком реальных условий эксплуатации.
Типичными недостатками являются слишком короткие импульсы (управляемый механизм не успевает завершить начатый цикл), слишком длинные импульсы (управляемый механизм, за вершив цикл, начинает его повторять), нарушение необходимой очередности переключения (например, вентили и насос включаются не в той очередности, как надо, или между операциями не соблюдаются достаточные интервалы);
д) выявить аппараты, которым могут быть заданы неправильные уставки ; типичный пример — неправильная уставка токового реле в схеме управления задвижкой;
е) выявить аппараты, коммутационная способность которых недостаточна для коммутируемых цепей, или номинальное напряжение ниже необходимого, или рабочие токи цепей больше номинальных токов аппарата и т . п.
Типичные примеры: контакты электроконтактного термометра непосредственно введены в цепь магнитного пускателя, что совершенно недопустимо; в цепи напряжения 220 В применен диод на обратное напряжение 250 В, что не достаточно, так как он может оказаться под напряжением 310 В (К2-220 В); номинальный ток диода 0,3 А, но он включен в цепь, через которую проходит ток 0,4 А, что вызовет недопустимый перегрев; сигнальная коммутаторная лампа 24 В, 0,1 А включена на напряжение 220 В через добавочный резистор типа ПЭ-10 сопротивлением 220 Ом. Лампа будет светить нормально, но резистор сгорит, так как выделяемая в нем мощность примерно вдвое выше номинальной;
ж) выявить аппараты, подверженные действию коммутационных перенапряжений, и оценить меры защиты от них (например, гасящие контуры);
з) выявить приборы, на работу которых могут оказывать недопустимое влияние смежные цепи, и оценить средства защиты от влияний;
и) выявить возможные ложные цепи как в нормальных режимах, так и во время переходных процессов, например перезаряд конденсаторов, поступление в чувствительный электроприемник энергии, освободившейся при отключении индуктивности, и т. п.
Ложные цепи иногда образуются не только при непредвиденном соединении, но и при незамыкании, контакта, перегорании одного предохранителя, в то время как остальные остались исправными. Например, промежуточное реле датчика технологического контроля включено через одну цепь питания, а его размыкающий контакт — через другую. При перегорании предохранителя промежуточное реле отпустит, что будет воспринято схемой как нарушение режима. В данном случае нельзя разделить цепи питания либо нужно иначе составлять схему и т. п.
Ложные цепи могут образоваться при несоблюдении очередности подачи питающих напряжений, что говорит о низком качестве проектирования. В правильно составленных схемах очередность подачи питающих напряжений, а также восстановление их после нарушений не должны приводить к каким-либо оперативным переключениям;
к) оценить последствия нарушения изоляции поочередно в каждой точке схемы. Например, если кнопки присоединены к нулевому рабочему проводнику, а обмотка пускателя — к фазному (необходимо включать наоборот), то при подключении кнопочного выключателя «Стоп» к проводнику заземления пускатель невозможно будет отключить. Если замкнется на землю провод после кнопочного выключателя «Пуск», произойдет самовключение пускателя;
л) оценить назначение каждого контакта, диода, резистора, конденсатора, для чего исходят из предположения, что рассматриваемый элемент или контакт отсутствует, и оценивают, к каким это приведет последствиям.
4. Устанавливают поведение схемы при частичном отключении питания, а также при его восстановлении. Этот важнейший вопрос, к сожалению, часто недооценивают, поэтому одной из основных задач чтения схемы является проверка: сможет ли устройство прийти из любого промежуточного состояния в рабочее и не произойдут ли при этом непредвиденные оперативные переключения. Именно поэтому стандарт предписывает изображать схемы в предположении, что питание отключено, а аппараты и их части (например, якоря реле) не подвержены принудительным воздействиям. С этого исходного положения и нужно анализировать схемы. Большую помощь при анализе схем оказывают временные диаграммы взаимодействия, отражающие динамику работы схемы, а не только какое-то установившееся ее состояние.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: