Символы цепи часто используются в электрических и электронных схемах цепей, которые показывают, как соединена цепь. Символы цепи являются основными компонентами для построения и проектирования любой электрической или электронной цепи. Графическое представление различных электрических компонентов в электрической цепи или схеме называется электрическим символом. Схема цепи состоит из множества символов цепи, таких как резисторы, конденсаторы, индукторы, транзисторы, диоды, батареи, переключатели и т. д. Каждый символ цепи имеет свою собственную характеристику и значение. 

Эта статья поможет вам прочитать, изучить и понять наиболее часто используемые условные обозначения для анализа и проектирования принципиальных схем.

2. Распространенные электрические символы в схемах

i. Символы цепей источников электропитания

Аккумулятор:

Аккумулятор — это электрический компонент, который обеспечивает постоянную разность электрических потенциалов (фиксированное напряжение) на своих клеммах. Аккумулятор состоит из электрохимических ячеек, которые могут легко преобразовывать химическую энергию в электрическую. Это основная часть цепи. Существует три основных части аккумуляторов: электролит, катод и анод.

Источник постоянного напряжения

В любой системе электропитания есть две категории источников электроэнергии, а именно источники постоянного и переменного напряжения. Постоянное напряжение означает напряжение постоянного тока. Это относится к источнику напряжения с постоянной полярностью, который обеспечивает постоянный ток (DC). Обычно источник постоянного напряжения или питания обеспечивается батареями. Но иногда вы можете использовать топливные элементы и солнечные батареи для той же цели.

Источник переменного напряжения

Источник переменного напряжения относится к источнику переменного напряжения. Величина переменного напряжения колеблется, а мощность не всегда остается постоянной. Колебания напряжения или мощности вызываются электрическими устройствами, подключенными к источнику переменного напряжения. Символ цепи для источника переменного напряжения на принципиальной схеме следующий.

Основание:

Заземление в электрических цепях защищает ваши электронные устройства и цепи от любых коротких замыканий, неисправностей или электрических перегрузок. Заземление в электрических схемах обеспечивает низкоомный путь для больших токов короткого замыкания, чтобы они текли к земле, что защищает вашу систему питания или оборудование. Без заземления электрическая цепь или система будут повреждены. Общепринятый электрический символ для заземления дается следующим образом.

s

ii. Пассивные электрические символы

Резистор:

Резистор — это пассивный элемент в электрической цепи, который регулирует поток электрического тока в любой электрической или электронной цепи. Резистор потребляет мощность. Вот почему его называют пассивным электрическим компонентом. Наиболее распространенным символом цепи для резистора является зигзагообразная линия, как показано ниже.

 Конденсаторы:

Конденсаторы — это пассивные электрические компоненты, состоящие из двух или более пластин из проводящего материала, разделенных диэлектрическим материалом (изолятором). Назначение конденсатора в электрических схемах — хранить энергию в виде электрических зарядов, которые создают разность потенциалов на его пластинах. Конденсаторы также широко используются в производстве и сборке печатных плат. Емкость конденсатора обозначается буквой L. Наиболее распространенный символ схемы, используемый для конденсатора, — .

Катушки индуктивности:

Индуктор — это двухконтактный пассивный электрический компонент, который сопротивляется внезапному изменению тока. Их также называют дросселями или катушками. Индуктор хранит энергию в форме электромагнитного поля. Индукторы поверхностного монтажа (SM) монтируются на верхней части печатной платы на контактных площадках, в то время как индукторы сквозного отверстия (TH) размещаются на верхней части печатной платы с выводами, пропущенными через отверстия в печатной плате. Базовый символ схемы для индуктора показан ниже.

iii. Переключатели, реле и трансформаторы

Переключатели:

В электрической схеме переключатель — это компонент, который размыкает или замыкает цепь. Размыкание цепи означает отключение цепи от системы питания, в то время как замыкание цепи означает создание потока тока и подключение цепи к источнику питания. Существует много типов переключателей, таких как однополюсные однопозиционные (SPST), однополюсные двухпозиционные, двухполюсные однопозиционные (DPST) и двухполюсные двухпозиционные (DPDT).

Символ цепи реле и трансформаторов:

В системе электропитания трансформатор — это пассивное устройство, передающее электрическую энергию посредством электромагнитной индукции. Основная функция трансформатора — повышать или понижать напряжение. Трансформатор может быть однофазным или трехфазным. В электрической цепи или системе электропитания он представлен как:

Реле в электрических цепях на самом деле являются переключателями, которые размыкают или замыкают цепи электронным или электромеханическим способом. Реле работает автоматически, когда получает сигналы от внешних источников. Реле обычно используются в системах промышленной автоматизации, бытовой технике, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т. д. Общепринятый символ цепи, используемый для реле в принципиальной схеме:

3. Общие символы электронных схем  

i. Диоды и транзисторы (активные электронные символы)

Диод, стабилитрон, светодиод:

Диод представляет собой двухконтактный полупроводниковый электронный прибор, который действует как односторонний переключатель для тока. Обычно он состоит из кремния и пропускает ток в одном направлении. Когда диод используется в качестве выпрямителя, он преобразует переменное напряжение в постоянное. Общепринятое обозначение схемы, используемое для диода, следующее:

Стабилитрон это особый тип диода, который позволяет току течь в обратном направлении при превышении определенного напряжения (пороговое напряжение). Процесс обратного проведения тока диода Зенера называется эффектом Зенера. Представление символа схемы для диода Зенера:

Светодиод (LED)) также является полупроводниковым прибором, который излучает свет при прохождении через него тока. Этот процесс светодиода называется электролюминесценцией. Они используются в широких областях применения.

Биполярный переходной транзистор (BJT):

Биполярный транзистор (БПТ) — это полупроводниковый, твердотельный, управляемый током прибор. Он состоит из двух PN-переходов, которые соединяют три вывода, называемые эмиттером, базой и коллектором. Расположение этих трех слоев отличает два основных типа БПТ, т. е. NPN и PNP.

NPN-транзистор состоит из двух полупроводников n-типа, разделенных тонким слоем p-типа.

В то время как PNP-транзисторы состоят из двух полупроводников p-типа, разделенных тонким слоем n-типа.

МОП-транзистор:

Полевой транзистор на основе металл-оксида-полупроводника (МОП-транзистор) — это полевой транзистор со структурой МОП. Это трехконтактное устройство с выводами затвора (G), истока (S) и стока (D). МОП-транзистор в основном используется как переключатель, управляемое напряжением токовое устройство или как усилитель. Существует два основных типа МОП-транзисторов: N-канальные и P-канальные.

ii. Интегральные схемы и микроконтроллеры

Операционный усилитель (ОУ):

Операционный усилитель — это интегральная схема, которая может усиливать слабые сигналы или разности напряжений между двумя входами. Операционный усилитель усиливает как сигналы постоянного, так и переменного тока.

Логические ворота:

Логический вентиль используется для выполнения логических операций, подавая на него вход и обеспечивая выход в виде 0 или 1 в зависимости от типа вентиля и заданного входа. Работа логических вентилей основана на математике или булевой алгебре. Некоторые из основных символов схем логических вентилей приведены ниже.

Микроконтроллеры:

Микроконтроллер — это интегральная схема (ИС) с одним блоком, имеющая функции центрального процессора, который варьируется от 4-битных до 32- или 64-битных процессоров. Микроконтроллеры используются в промышленных системах управления, электронике, устройствах IoT и т. д.

4. Как читать и понимать символы и принципиальные схемы цепей

Понимание символов схем важно для представления электрических и электронных схем. Эти символы помогают инженерам-электрикам, проектировщикам печатных плат, производителям электронных устройств и техникам легко анализировать и проектировать схемы. Вы можете понять символы схем и диаграммы следующим образом:

1. Определите источник питания, который может быть как переменного, так и постоянного тока.
2. Определите направление тока, т. е. положительные и отрицательные клеммы цепи.
3. Найдите основные компоненты схемы, т. е. резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
4. Понять схему соединения, которая может быть последовательной или параллельной.
5. Ищите значения компонентов, например, резистор 10 кОм, конденсатор 100 мкФ, 50 мкГн и т. д.
6. Определите сигналы управления, пути обратной связи или потоки данных на принципиальной схеме.

6. Как использовать условные обозначения схем в реальных проектах

Вы можете использовать символы схемы в вашем реальном проекте, объяснив схему схемы и определив компоненты схемы. Затем соберите компоненты схемы на основе их значений и спецификаций. Соберите, проанализируйте и протестируйте вашу электрическую или электронную схему на макетной плате, используя соединения проводов схемы.

После проверки используйте программное обеспечение для проектирования печатных плат, чтобы преобразовать вашу схему в макет печатной платы, обеспечив правильную маршрутизацию и размещение компонентов. Для вашего профессионального проекта печатной платы, Wonderful PCB может помочь вам преобразовать ваши схемы в высококачественную печатную плату.

Заключение

Символы цепей важны для понимания, проектирования и устранения неисправностей схем цепей. Символы цепей в схемах цепей помогают инженерам-электрикам, Конструкторы печатных плат, и производители электроники для анализа поведения схемы и проектирования электроэнергетической системы или электронного устройства. Понимая символы схемы, вы можете эффективно работать и управлять своими электрическими и электронными системами. Wonderful PCB предложит точные условные обозначения для вашего электронного проекта и конструкции печатной платы.