Τα σύμβολα κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται συχνά στα σχηματικά ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, τα οποία δείχνουν πώς είναι συνδεδεμένο ένα κύκλωμα. Τα σύμβολα κυκλωμάτων είναι βασικά στοιχεία για την κατασκευή και το σχεδιασμό οποιουδήποτε ηλεκτρικού ή ηλεκτρονικού κυκλώματος. Η εικονογραφική αναπαράσταση διαφορετικών ηλεκτρικών στοιχείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ή διάγραμμα ονομάζεται ηλεκτρικό σύμβολο. Ένα διάγραμμα κυκλώματος αποτελείται από πολλά σύμβολα κυκλωμάτων, όπως αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς, τρανζίστορ, διόδους, μπαταρίες, διακόπτες κ.λπ. Κάθε σύμβολο κυκλώματος έχει τα δικά του χαρακτηριστικά και τιμές. 

Αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει να διαβάσετε, να μάθετε και να κατανοήσετε τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα σύμβολα κυκλωμάτων για την ανάλυση και το σχεδιασμό σχηματικών κυκλωμάτων.

2. Κοινά ηλεκτρικά σύμβολα στα σχηματικά

i. Σύμβολα κυκλώματος πηγής ηλεκτρικής ενέργειας

Μπαταρία:

Μια μπαταρία είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα που παρέχει μια σταθερή διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού (μια σταθερή τάση) στους ακροδέκτες της. Μια μπαταρία αποτελείται από ηλεκτροχημικά στοιχεία που μπορούν εύκολα να μετατρέψουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Είναι ένα βασικό μέρος ενός κυκλώματος. Υπάρχουν τρία κύρια μέρη των μπαταριών, και αυτά είναι ο ηλεκτρολύτης, η κάθοδος και η άνοδος.

Πηγή τάσης DC

Σε οποιοδήποτε σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχουν δύο κατηγορίες ηλεκτρικών πηγών, δηλαδή πηγές τάσης DC και AC. Τάση DC σημαίνει τάση συνεχούς ρεύματος. Αναφέρεται σε μια πηγή τάσης με σταθερή πολικότητα που παρέχει ρεύμα DC (DC). Συνήθως, η πηγή τάσης DC ή η ισχύς παρέχεται από μπαταρίες. Αλλά μερικές φορές μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κυψέλες καυσίμου και ηλιακά κύτταρα για τον ίδιο σκοπό.

Πηγή τάσης AC

Η πηγή τάσης AC αναφέρεται σε μια πηγή τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος. Το μέγεθος της τάσης AC παρουσιάζει διακυμάνσεις και η ισχύς δεν διατηρείται πάντα σταθερή. Οι διακυμάνσεις της τάσης ή της ισχύος προκαλούνται από ηλεκτρικές συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε μια πηγή τάσης AC. Το σύμβολο κυκλώματος για μια πηγή τάσης AC σε ένα σχηματικό κυκλώματος έχει ως εξής.

Εδαφος:

Η γείωση στα ηλεκτρικά κυκλώματα προστατεύει τις ηλεκτρονικές σας συσκευές και τα κυκλώματά σας από βραχυκυκλώματα, σφάλματα ή ηλεκτρικές υπερφορτώσεις. Η γείωση στα ηλεκτρικά σχηματικά παρέχει μια διαδρομή χαμηλής αντίστασης για τη ροή των υψηλών ρευμάτων σφάλματος προς τη γη, η οποία προστατεύει το σύστημα ισχύος ή τον εξοπλισμό σας. Χωρίς γείωση, το ηλεκτρικό κύκλωμα ή το σύστημα θα υποστεί ζημιά. Το κοινό ηλεκτρικό σύμβολο για τη γείωση δίνεται ως εξής.

s

ii. Παθητικά Ηλεκτρικά Σύμβολα

Αντίσταση:

Μια αντίσταση είναι ένα παθητικό στοιχείο σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που ρυθμίζει τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό κύκλωμα. Μια αντίσταση καταναλώνει την ενέργεια. Γι' αυτό ονομάζεται παθητικό ηλεκτρικό στοιχείο. Το πιο συνηθισμένο σύμβολο κυκλώματος για μια αντίσταση είναι μια ζιγκ-ζαγκ γραμμή όπως παρακάτω.

 πυκνωτές:

Οι πυκνωτές είναι παθητικά ηλεκτρικά εξαρτήματα που αποτελούνται από δύο ή περισσότερες πλάκες αγώγιμου υλικού που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό υλικό (έναν μονωτή). Ο σκοπός ενός πυκνωτή στα ηλεκτρικά σχηματικά είναι η αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρικών φορτίων που παράγουν μια διαφορά δυναμικού στις πλάκες του. Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στην κατασκευή και συναρμολόγηση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων. Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή συμβολίζεται με L. Το πιο συνηθισμένο σύμβολο κυκλώματος που χρησιμοποιείται για τον πυκνωτή είναι.

Πηνία:

Ένας επαγωγέας είναι ένα παθητικό ηλεκτρικό εξάρτημα δύο ακροδεκτών που αντιστέκεται στην απότομη αλλαγή του ρεύματος. Είναι επίσης γνωστά ως στραγγαλιστικά πηνία ή πηνία. Ένας επαγωγέας αποθηκεύει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Οι επαγωγείς επιφανειακής τοποθέτησης (SM) είναι τοποθετημένοι στην κορυφή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε υποθέματα, ενώ οι επαγωγείς διαμπερών οπών (TH) τοποθετούνται στην κορυφή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με αγωγούς που τροφοδοτούνται μέσω διαμπερών οπών στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Το βασικό σύμβολο κυκλώματος για έναν επαγωγέα φαίνεται ως εξής.

iii. Διακόπτες, Ρελέ & Μετασχηματιστής

Διακόπτες:

Σε ένα ηλεκτρικό σχηματικό, ένας διακόπτης είναι ένα εξάρτημα που ανοίγει ή κλείνει ένα κύκλωμα. Το άνοιγμα του κυκλώματος σημαίνει απενεργοποίηση του κυκλώματος από το σύστημα τροφοδοσίας, ενώ το κλείσιμο του κυκλώματος σημαίνει δημιουργία ροής ρεύματος και σύνδεση του κυκλώματος στην παροχή ρεύματος. Υπάρχουν πολλοί τύποι διακοπτών, όπως Μονοπόλος Μονής Θύρας (SPST), Μονοπόλος Διπλής Θύρας, Διπλό Πόλο Μονής Θύρας (DPST) και Διπλό Πόλο Διπλής Θύρας (DPDT).

Σύμβολο κυκλώματος ρελέ και μετασχηματιστών:

Στο ηλεκτρικό σύστημα ισχύος, ο μετασχηματιστής είναι μια παθητική συσκευή που μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η βασική λειτουργία ενός μετασχηματιστή είναι η αύξηση ή η μείωση της τάσης. Ένας μετασχηματιστής μπορεί να είναι μονοφασικός ή τριφασικός. Αναπαρίσταται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ή σύστημα ισχύος ως:

ρελέ Στα ηλεκτρικά κυκλώματα, οι διακόπτες είναι στην πραγματικότητα διακόπτες που ανοίγουν ή κλείνουν τα κυκλώματα ηλεκτρονικά ή ηλεκτρομηχανικά. Ένα ρελέ λειτουργεί αυτόματα όταν λαμβάνει σήματα από εξωτερικές πηγές. Τα ρελέ χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικά συστήματα αυτοματισμού, οικιακές συσκευές, συστήματα HVAC κ.λπ. Ένα κοινό σύμβολο κυκλώματος που χρησιμοποιείται για ένα ρελέ σε ένα σχηματικό κυκλώματος είναι:

3. Κοινά σύμβολα ηλεκτρονικών κυκλωμάτων  

i. Δίοδοι και Τρανζίστορ (Ενεργά Ηλεκτρονικά Σύμβολα)

Δίοδος, δίοδος Zener, LED:

Μια δίοδος είναι μια ηλεκτρονική συσκευή ημιαγωγών δύο ακροδεκτών που λειτουργεί ως μονόδρομος διακόπτης για το ρεύμα. Συνήθως αποτελείται από πυρίτιο και επιτρέπει το ρεύμα προς μία κατεύθυνση. Όταν μια δίοδος χρησιμοποιείται ως ανορθωτής, τότε μετατρέπει την τάση AC σε DC. Το κοινό σύμβολο κυκλώματος που χρησιμοποιείται για μια δίοδο είναι το εξής:

Μια δίοδος Zener είναι ένας συγκεκριμένος τύπος διόδου που επιτρέπει την αντίστροφη ροή ρεύματος όταν ξεπεραστεί μια συγκεκριμένη τάση (τάση κατωφλίου). Η διαδικασία αντίστροφης αγωγής του ρεύματος μιας διόδου Zener ονομάζεται φαινόμενο Zener. Η αναπαράσταση του συμβόλου κυκλώματος για τη δίοδο Zener είναι:

Μια δίοδος εκπομπής φωτός (LED)) είναι επίσης μια ημιαγωγική συσκευή που εκπέμπει φως όταν διέρχεται από αυτήν ρεύμα. Αυτή η διαδικασία LED ονομάζεται ηλεκτροφωταύγεια. Χρησιμοποιούνται σε ευρείες εφαρμογές.

Διπολικό τρανζίστορ σύνδεσης (BJT):

Ένα διπολικό τρανζίστορ σύνδεσης (BJT) είναι μια ημιαγωγική, στερεάς κατάστασης, ελεγχόμενη από ρεύμα συσκευή. Αποτελείται από δύο συνδέσεις PN που συνδέουν τους τρεις ακροδέκτες που ονομάζονται ακροδέκτες Εκπομπού, Βάσης και Συλλέκτη. Η διάταξη αυτών των τριών στρωμάτων διακρίνει τους δύο κύριους τύπους BJT, δηλαδή το NPN και το PNP.

The NPN τρανζίστορ αποτελείται από δύο ημιαγωγούς τύπου n που χωρίζονται από ένα λεπτό στρώμα ημιαγωγών τύπου p.

Ενώ Τρανζίστορ PNP αποτελούνται από δύο ημιαγωγούς τύπου p που χωρίζονται από ένα λεπτό στρώμα ημιαγωγών τύπου n.

MOSFET:

Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ημιαγωγού οξειδίου μετάλλου (MOSFET) είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με δομή MOS. Είναι μια τριπολική συσκευή με ακροδέκτες πύλης (G), πηγής (S) και αποστράγγισης (D). Το MOSFET χρησιμοποιείται βασικά ως διακόπτης, συσκευή ρεύματος ελεγχόμενης τάσης ή ως ενισχυτής. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι MOSFET, δηλαδή, N-καναλιού και P-καναλιού.

ii. Ολοκληρωμένα Κυκλώματα και Μικροελεγκτές

Λειτουργικός Ενισχυτής (Op-Amp):

Ένας λειτουργικός ενισχυτής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που μπορεί να ενισχύσει ασθενή σήματα ή διαφορές τάσης μεταξύ δύο εισόδων. Ο λειτουργικός ενισχυτής ενισχύει σήματα DC και AC.

Λογικές Πύλες:

Μια λογική πύλη χρησιμοποιείται για την εκτέλεση λογικών πράξεων δίνοντας είσοδο σε αυτήν και παρέχοντας έξοδο ως 0 ή 1 ανάλογα με τον τύπο πύλης και την είσοδο που δίνεται. Η λειτουργία των λογικών πύλων βασίζεται στα μαθηματικά ή στην Boolean άλγεβρα. Μερικά από τα κύρια σύμβολα κυκλωμάτων λογικής πύλης είναι τα εξής.

Μικροελεγκτές:

Ένας μικροελεγκτής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) μίας μονάδας που έχει τα χαρακτηριστικά μιας κεντρικής μονάδας επεξεργασίας που κυμαίνεται από επεξεργαστές 4-bit έως 32 ή 64-bit. Οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικά συστήματα ελέγχου, ηλεκτρονικά, συσκευές IoT κ.λπ.

4. Πώς να διαβάζετε και να κατανοείτε σύμβολα κυκλωμάτων και σχηματικά κυκλωμάτων

Η κατανόηση των συμβόλων των κυκλωμάτων είναι σημαντική για την αναπαράσταση των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών σχηματικών. Αυτά τα σύμβολα βοηθούν τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς, τους σχεδιαστές πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, τους κατασκευαστές ηλεκτρονικών συσκευών και τους τεχνικούς να αναλύουν και να σχεδιάζουν κυκλώματα εύκολα. Μπορείτε να κατανοήσετε τα σύμβολα και τα διαγράμματα των κυκλωμάτων ως εξής:

1. Προσδιορίστε την πηγή ενέργειας που μπορεί να είναι είτε AC είτε DC.
2. Προσδιορίστε τη ροή ρεύματος, δηλαδή τους θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες του κυκλώματος.
3. Αναζητήστε βασικά εξαρτήματα κυκλώματος, δηλαδή αντιστάσεις, πυκνωτές και επαγωγείς.
4. Κατανοήστε τη σύνδεση του κυκλώματος, η οποία μπορεί να είναι είτε σειριακή είτε παράλληλη.
5. Αναζητήστε τιμές εξαρτημάτων, π.χ. αντίσταση 10kΩ, πυκνωτής 100µF, 50µH, κ.λπ.
6. Προσδιορίστε τα σήματα ελέγχου, τις διαδρομές ανάδρασης ή τη ροή δεδομένων στο διάγραμμα κυκλώματος.

6. Πώς να χρησιμοποιείτε σύμβολα κυκλωμάτων σε πραγματικά έργα

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σύμβολα κυκλωμάτων στο πραγματικό σας έργο εξηγώντας το σχηματικό διάγραμμα του κυκλώματος και προσδιορίζοντας τα εξαρτήματα του κυκλώματος. Στη συνέχεια, συναρμολογήστε τα εξαρτήματα του κυκλώματος με βάση τις τιμές και τις προδιαγραφές τους. Κατασκευάστε, αναλύστε και δοκιμάστε το ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό σας κύκλωμα σε μια πλακέτα breadboard χρησιμοποιώντας συνδέσεις καλωδίων κυκλώματος.

Αφού επαληθευτεί, χρησιμοποιήστε λογισμικό σχεδίασης PCB για να μετατρέψετε το κύκλωμά σας σε διάταξη τυπωμένου κυκλώματος, διασφαλίζοντας τη σωστή δρομολόγηση και τοποθέτηση εξαρτημάτων. Για το επαγγελματικό σας έργο PCB, Wonderful PCB μπορεί να σας βοηθήσει να μετατρέψετε τα σχηματικά σας σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος υψηλής ποιότητας.

Συμπέρασμα

Τα σύμβολα κυκλωμάτων είναι σημαντικά για την κατανόηση, το σχεδιασμό και την αντιμετώπιση προβλημάτων σχηματικών κυκλωμάτων. Τα σύμβολα κυκλωμάτων στα σχηματικά κυκλώματα βοηθούν τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς, Σχεδιαστές PCBκαι κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών για την ανάλυση της συμπεριφοράς των κυκλωμάτων και τον σχεδιασμό του ηλεκτρικού συστήματος ισχύος ή της ηλεκτρονικής συσκευής. Κατανοώντας τα σύμβολα των κυκλωμάτων, μπορείτε να εργαστείτε και να διαχειριστείτε αποτελεσματικά τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά σας συστήματα. Wonderful PCB θα προτείνει τα ακριβή σύμβολα κυκλωμάτων για το ηλεκτρονικό σας έργο και το σχεδιασμό της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.