Obvodové symboly se často používají v elektrických a elektronických schématech zapojení a zobrazují, jak je obvod zapojen. Obvodové symboly jsou základními součástkami pro konstrukci a návrh jakéhokoli elektrického nebo elektronického obvodu. Obrazové znázornění různých elektrických součástek v elektrickém obvodu nebo schématu se nazývá elektrický symbol. Schéma zapojení se skládá z mnoha obvodových symbolů, jako jsou rezistory, kondenzátory, cívky, tranzistory, diody, baterie, spínače atd. Každý obvodový symbol má svou vlastní charakteristiku a význam. 

Tento článek vám pomůže číst, učit se a porozumět nejčastěji používaným symbolům obvodů pro analýzu a návrh schémat zapojení.

2. Běžné elektrické symboly ve schématech

i. Symboly obvodů elektrického zdroje energie

Baterie:

Baterie je elektrická součástka, která na svých svorkách vytváří konstantní rozdíl elektrického potenciálu (pevné napětí). Baterie se skládá z elektrochemického článku (článků), který (které) dokáže (mohou) snadno přeměnit chemickou energii na elektrickou. Je to základní součást obvodu. Baterie se skládá ze tří hlavních částí: elektrolytu, katody a anody.

Zdroj stejnosměrného napětí

V každém elektrickém napájecím systému existují dvě kategorie elektrických zdrojů, tj. zdroje stejnosměrného a střídavého napětí. Stejnosměrné napětí znamená stejnosměrné napětí. Vztahuje se na zdroj napětí s konstantní polaritou, který poskytuje stejnosměrný proud (DC). Zdroj stejnosměrného napětí nebo energie je obvykle dodáván bateriemi. Někdy však můžete pro stejný účel použít palivové články a solární články.

Zdroj střídavého napětí

Zdroj střídavého napětí označuje zdroj střídavého proudu. Velikost střídavého napětí kolísá a výkon se ne vždy udržuje konstantní. Kolísání napětí nebo výkonu jsou způsobena elektrickými zařízeními připojenými ke zdroji střídavého napětí. Symbol zdroje střídavého napětí ve schématu zapojení je následující.

Přízemní:

Uzemnění v elektrických obvodech chrání vaše elektronická zařízení a obvody před zkraty, poruchami nebo elektrickým přetížením. Uzemnění v elektrických schématech poskytuje cestu s nízkým odporem pro proudy vysokých poruch směrem k zemi, která chrání váš energetický systém nebo zařízení. Bez uzemnění bude elektrický obvod nebo systém poškozen. Běžný elektrický symbol pro uzemnění je uveden níže.

s

ii. Pasivní elektrické symboly

Rezistor:

Rezistor je pasivní prvek v elektrickém obvodu, který reguluje tok elektrického proudu v jakémkoli elektrickém nebo elektronickém obvodu. Rezistor spotřebovává energii. Proto se nazývá pasivní elektrická součástka. Nejběžnějším symbolem pro rezistor v obvodu je klikatá čára, jak je znázorněno níže.

 Kondenzátory:

Kondenzátory jsou pasivní elektrické součástky, které se skládají ze dvou nebo více desek z vodivého materiálu oddělených dielektrickým materiálem (izolantem). Účelem kondenzátoru v elektrických schématech je ukládat energii ve formě elektrických nábojů, které vytvářejí potenciálový rozdíl mezi jeho deskami. Kondenzátory se také široce používají při výrobě a montáži desek plošných spojů. Kapacita kondenzátoru se označuje L. Nejběžnějším symbolem v obvodu používaným pro kondenzátor je .

Induktory:

Induktor je pasivní elektrická součástka se dvěma svorkami, která odolává náhlým změnám proudu. Jsou také známé jako tlumivky nebo cívky. Induktor ukládá energii ve formě elektromagnetického pole. Induktory pro povrchovou montáž (SM) jsou namontovány na horní straně desky plošných spojů na kontaktních ploškách, zatímco induktory s průchozím otvorem (TH) jsou umístěny na horní straně desky plošných spojů s vývody provlečenými otvory v desce plošných spojů. Základní schéma induktoru je znázorněno níže.

iii. Spínače, relé a transformátory

Přepínače:

V elektrickém schématu je spínač součástka, která otevírá nebo zavírá obvod. Rozpojení obvodu znamená vypnutí obvodu z napájecí sítě, zatímco uzavření obvodu znamená spuštění proudu a připojení obvodu k napájení. Existuje mnoho typů spínačů, jako například jednopólové jednopolohové (SPST), jednopólové dvoupolohové, dvoupólové jednopolohové (DPST) a dvoupólové dvoupolohové (DPDT).

Symbol zapojení relé a transformátorů:

V elektrické energetické soustavě je transformátor pasivní zařízení, které přenáší elektrickou energii pomocí elektromagnetické indukce. Základní funkcí transformátoru je zvyšovat nebo snižovat napětí. Transformátor může být jednofázový nebo třífázový. V elektrickém obvodu nebo energetické soustavě je znázorněn jako:

relé V elektrických obvodech jsou spínače, které elektronicky nebo elektromechanicky otevírají nebo zavírají obvody. Relé pracuje automaticky, když přijímá signály z externích zdrojů. Relé se běžně používají v průmyslových automatizačních systémech, domácích spotřebičích, systémech HVAC atd. Běžný symbol obvodu používaný pro relé ve schématu zapojení je:

3. Běžné symboly elektronických obvodů  

i. Diody a tranzistory (aktivní elektronické symboly)

Dioda, Zenerova dioda, LED:

Dioda je dvoupólový polovodičový elektronický prvek, který funguje jako jednosměrný spínač proudu. Obvykle je vyroben z křemíku a propouští proud v jednom směru. Pokud se dioda používá jako usměrňovač, převádí střídavé napětí na stejnosměrné. Běžný symbol používaný v obvodu pro diodu je následující:

Zenerova dioda je specifický typ diody, která propouští proud v opačném směru při překročení určitého napětí (prahového napětí). Proces zpětného vedení proudu Zenerovou diodou se nazývá Zenerův jev. Znázornění symbolu pro Zenerovu diodu v obvodu je:

Světelná dioda (LED)) je také polovodičová součástka, která emituje světlo, když jí prochází proud. Tento proces LED se nazývá elektroluminiscence. Používají se v širokých aplikacích.

Bipolární tranzistor (BJT):

Bipolární tranzistor (BJT) je polovodičový, proudem řízený prvek v pevné fázi. Skládá se ze dvou PN přechodů, které spojují tři svorky nazývané emitor, báze a kolektor. Uspořádání těchto tří vrstev rozlišuje dva hlavní typy BJT, tj. NPN a PNP.

Jedno NPN tranzistor je tvořen dvěma polovodiči typu n oddělenými tenkou vrstvou typu p.

Zatímco PNP tranzistory skládají se ze dvou polovodičů typu p oddělených tenkou vrstvou typu n.

MOSFET:

MOSFET (metaloxidový polovodičový tranzistor s efektem pole) je tranzistor s efektem pole a strukturou MOS. Jedná se o třípólový prvek s vývody Gate (G), Source (S) a Drain (D). MOSFET se v podstatě používá jako spínač, napěťově řízený proudový prvek nebo jako zesilovač. Existují dva hlavní typy MOSFET, tj. N-kanálový a P-kanálový.

ii. Integrované obvody a mikrokontroléry

Operační zesilovač (Op-Amp):

Operační zesilovač je integrovaný obvod, který dokáže zesilovat slabé signály nebo rozdíly napětí mezi dvěma vstupy. Operační zesilovač zesiluje stejnosměrné i střídavé signály.

Logické brány:

Logická hradla se používají k provádění logických operací tak, že na vstup přidávají hodnotu 0 nebo 1 a na výstup poskytují hodnotu XNUMX nebo XNUMX v závislosti na typu hradla a daném vstupu. Funkce logických hradel je založena na matematice nebo booleovské algebře. Některé hlavní symboly obvodů logických hradel jsou následující.

Mikrokontroléry:

Mikrokontrolér je jednodílný integrovaný obvod (IC) s vlastnostmi centrální procesorové jednotky, která má procesory od 4bitových až po 32 nebo 64bitové. Mikrokontroléry se používají v průmyslových řídicích systémech, elektronice, zařízeních IoT atd.

4. Jak číst a rozumět symbolům a schématům zapojení

Pochopení symbolů v obvodech je důležité pro znázornění elektrických a elektronických schémat. Tyto symboly pomáhají elektrotechnikům, návrhářům desek plošných spojů, výrobcům elektronických zařízení a technikům snadno analyzovat a navrhovat obvody. Symbolům a schématům v obvodech můžete porozumět následovně:

1. Určete zdroj napájení, který může být buď střídavý, nebo stejnosměrný.
2. Určete tok proudu, tj. kladný a záporný pól obvodu.
3. Hledejte základní součástky obvodu, tj. rezistory, kondenzátory a cívky.
4. Pochopte zapojení obvodu, které může být sériové nebo paralelní.
5. Hledejte hodnoty součástek, např. rezistor 10 kΩ, kondenzátor 100 µF, 50 µH atd.
6. Identifikujte řídicí signály, cesty zpětné vazby nebo tok dat v schématu zapojení.

6. Jak používat symboly obvodů v reálných projektech

Symboly obvodů můžete použít ve svém reálném projektu vysvětlením schématu zapojení a identifikací součástek obvodu. Poté sestavte součástky obvodu na základě jejich hodnot a specifikací. Sestavte, analyzujte a otestujte svůj elektrický nebo elektronický obvod na nepájivé desce pomocí zapojení vodičů.

Po ověření použijte software pro návrh desek plošných spojů k převodu vašeho obvodu do rozvržení desky plošných spojů, čímž zajistíte správné směrování a umístění součástek. Pro váš profesionální projekt s deskami plošných spojů, Wonderful PCB vám může pomoci převést vaše schémata do vysoce kvalitní plošné spoje.

Závěr

Symboly obvodů jsou důležité pro pochopení, návrh a řešení problémů se schématy zapojení. Symboly obvodů ve schématech zapojení pomáhají elektrotechnikům, návrháři plošných spojůa výrobci elektroniky k analýze chování obvodů a návrhu elektrického napájecího systému nebo elektronického zařízení. Pochopením symbolů v obvodech můžete efektivně pracovat s elektrickými a elektronickými systémy a spravovat je. Wonderful PCB Navrhne přesné symboly obvodů pro váš elektronický projekt a návrh plošných spojů.