Obvodové symboly sa často používajú v elektrických a elektronických schémach zapojenia a zobrazujú, ako je obvod zapojený. Obvodové symboly sú základné komponenty pre konštrukciu a návrh akéhokoľvek elektrického alebo elektronického obvodu. Obrazové znázornenie rôznych elektrických komponentov v elektrickom obvode alebo schéme sa nazýva elektrický symbol. Schéma zapojenia pozostáva z mnohých obvodových symbolov, ako sú rezistory, kondenzátory, induktory, tranzistory, diódy, batérie, spínače atď. Každý obvodový symbol má svoju vlastnú charakteristiku a hodnotu. 

Tento článok vám pomôže prečítať si, naučiť sa a pochopiť najčastejšie používané symboly obvodov na analýzu a navrhovanie schém zapojenia.

2. Bežné elektrické symboly v schémach

i. Symboly obvodu elektrického zdroja energie

Batéria:

Batéria je elektrický komponent, ktorý na svojich svorkách vytvára konštantný rozdiel elektrického potenciálu (fixné napätie). Batéria sa skladá z elektrochemického článku (článkov), ktorý (ktoré) dokáže (dokážu) ľahko premieňať chemickú energiu na elektrickú energiu. Je základnou súčasťou obvodu. Batérie sa skladajú z troch hlavných častí: elektrolytu, katódy a anódy.

Zdroj jednosmerného napätia

V každom elektrickom systéme existujú dve kategórie elektrických zdrojov, a to zdroje jednosmerného a striedavého napätia. Jednosmerné napätie znamená jednosmerné napätie. Vzťahuje sa na zdroj napätia s konštantnou polaritou, ktorý poskytuje jednosmerný prúd (DC). Zdroj jednosmerného napätia alebo energie je zvyčajne dodávaný batériami. Niekedy však môžete na rovnaký účel použiť palivové články a solárne články.

Zdroj striedavého napätia

Zdroj striedavého napätia označuje zdroj striedavého prúdu. Veľkosť striedavého napätia kolíše a výkon si nie vždy udržiava konštantnú hodnotu. Kolísanie napätia alebo výkonu je spôsobené elektrickými zariadeniami pripojenými k zdroju striedavého napätia. Symbol zdroja striedavého napätia v schéme zapojenia je nasledujúci.

prízemie:

Uzemnenie v elektrických obvodoch chráni vaše elektronické zariadenia a obvody pred skratmi, poruchami alebo elektrickým preťažením. Uzemnenie v elektrických schémach poskytuje cestu s nízkym odporom pre vysoké poruchové prúdy smerom k zemi, ktorá chráni váš energetický systém alebo zariadenie. Bez uzemnenia sa elektrický obvod alebo systém poškodí. Bežný elektrický symbol pre uzemnenie je uvedený nižšie.

s

ii. Pasívne elektrické symboly

odpor:

Rezistor je pasívny prvok v elektrickom obvode, ktorý reguluje tok elektrického prúdu v akomkoľvek elektrickom alebo elektronickom obvode. Rezistor spotrebúva energiu. Preto sa nazýva pasívny elektrický komponent. Najbežnejším symbolom pre rezistor v obvode je kľukatá čiara, ako je znázornené nižšie.

 Kondenzátory:

Kondenzátory sú pasívne elektrické súčiastky, ktoré pozostávajú z dvoch alebo viacerých dosiek z vodivého materiálu oddelených dielektrickým materiálom (izolantom). Účelom kondenzátora v elektrických schémach je ukladať energiu vo forme elektrických nábojov, ktoré vytvárajú rozdiel potenciálov medzi jeho doskami. Kondenzátory sa tiež široko používajú pri výrobe a montáži dosiek plošných spojov. Kapacita kondenzátora sa označuje L. Najbežnejším symbolom v obvode používaným pre kondenzátor je.

Induktory:

Induktor je dvojpólový pasívny elektrický komponent, ktorý odoláva náhlej zmene prúdu. Sú tiež známe ako tlmivky alebo cievky. Induktor ukladá energiu vo forme elektromagnetického poľa. Povrchovo montované induktory (SM) sú namontované na vrchu dosky plošných spojov na podložkách, zatiaľ čo induktory s priechodným otvorom (TH) sú umiestnené na vrchu dosky plošných spojov s vývodmi prevedenými cez otvory v doske plošných spojov. Základný symbol induktora v obvode je znázornený nižšie.

iii. Spínače, relé a transformátory

Prepínače:

V elektrickej schéme je spínač komponent, ktorý otvára alebo zatvára obvod. Otvorenie obvodu znamená vypnutie obvodu z napájacieho systému, zatiaľ čo zatvorenie obvodu znamená spustenie toku prúdu a pripojenie obvodu k zdroju napájania. Existuje mnoho typov spínačov, ako napríklad jednopólové jednopolohové (SPST), jednopólové dvojpolohové, dvojpólové jednopolohové (DPST) a dvojpólové dvojpolohové (DPDT).

Symbol obvodu relé a transformátorov:

V elektrickej energetickej sústave je transformátor pasívne zariadenie, ktoré prenáša elektrickú energiu prostredníctvom elektromagnetickej indukcie. Základnou funkciou transformátora je zvyšovať alebo znižovať napätie. Transformátor môže byť jednofázový alebo trojfázový. V elektrickom obvode alebo energetickej sústave je znázornený ako:

relé V elektrických obvodoch sú v skutočnosti spínače, ktoré elektronicky alebo elektromechanicky otvárajú alebo zatvárajú obvody. Relé pracuje automaticky, keď prijíma signály z externých zdrojov. Relé sa bežne používajú v priemyselných automatizačných systémoch, domácich spotrebičoch, systémoch HVAC atď. Bežný symbol obvodu používaný pre relé v schéme zapojenia je:

3. Bežné symboly elektronických obvodov  

i. Diódy a tranzistory (aktívne elektronické symboly)

Dióda, Zenerova dióda, LED dióda:

Dióda je dvojpólový polovodičový elektronický prvok, ktorý funguje ako jednosmerný spínač prúdu. Zvyčajne je vyrobený z kremíka a prepúšťa prúd v jednom smere. Keď sa dióda používa ako usmerňovač, prevádza striedavé napätie na jednosmerné. Bežný symbol v obvode používaný pre diódu je nasledovný:

Zenerova dióda je špecifický typ diódy, ktorá umožňuje prúd v opačnom smere, keď je prekročené určité napätie (prahové napätie). Proces spätného vedenia prúdu Zenerovou diódou sa nazýva Zenerův efekt. Znázornenie symbolu Zenerovej diódy v obvode je:

Svetelná dióda (LED)) je tiež polovodičová súčiastka, ktorá vyžaruje svetlo, keď ňou prechádza prúd. Tento proces LED sa nazýva elektroluminiscencia. Používajú sa v širokých aplikáciách.

Bipolárny tranzistor (BJT):

Bipolárny tranzistor (BJT) je polovodičový, prúdom riadený prvok v tuhom skupenstve. Skladá sa z dvoch PN prechodov, ktoré spájajú tri svorky nazývané emitor, báza a kolektor. Usporiadanie týchto troch vrstiev rozlišuje dva hlavné typy BJT, t. j. NPN a PNP.

NPN tranzistor pozostáva z dvoch polovodičov typu n oddelených tenkou vrstvou typu p.

Zatiaľ čo PNP tranzistory pozostávajú z dvoch polovodičov typu p oddelených tenkou vrstvou typu n.

MOSFET:

MOSFET (metaloxidový polovodičový tranzistor s efektom poľa) je tranzistor s efektom poľa so štruktúrou MOS. Je to trojpólový prvok s vývodmi Gate (G), Source (S) a Drain (D). MOSFET sa v podstate používa ako spínač, napäťovo riadené prúdové zariadenie alebo ako zosilňovač. Existujú dva hlavné typy MOSFET, a to N-kanálový a P-kanálový.

ii. Integrované obvody a mikrokontroléry

Operačný zosilňovač (OA):

Operačný zosilňovač je integrovaný obvod, ktorý dokáže zosilniť slabé signály alebo rozdiely napätia medzi dvoma vstupmi. Operačný zosilňovač zosilňuje jednosmerné aj striedavé signály.

Logické brány:

Logická brána sa používa na vykonávanie logických operácií tak, že jej pridáva vstup a výstup poskytuje hodnotu 0 alebo 1 v závislosti od typu brány a daného vstupu. Činnosť logických brán je založená na matematike alebo boolovskej algebre. Niektoré z hlavných symbolov obvodov logických brán sú nasledovné.

Mikrokontroléry:

Mikrokontrolér je jednodielny integrovaný obvod (IO) s vlastnosťami centrálnej procesorovej jednotky, ktorá má procesory od 4-bitových až po 32 alebo 64-bitové. Mikrokontroléry sa používajú v priemyselných riadiacich systémoch, elektronike, zariadeniach internetu vecí atď.

4. Ako čítať a rozumieť symbolom obvodov a schémam zapojenia

Pochopenie symbolov obvodov je dôležité pre znázornenie elektrických a elektronických schém. Tieto symboly pomáhajú elektrotechnikom, návrhárom dosiek plošných spojov, výrobcom elektronických zariadení a technikom ľahko analyzovať a navrhovať obvody. Symboly a schémy obvodov môžete pochopiť nasledovne:

1. Identifikujte zdroj napájania, ktorý môže byť buď striedavý alebo jednosmerný.
2. Určte tok prúdu, t. j. kladný a záporný pól obvodu.
3. Hľadajte základné súčiastky obvodu, t. j. rezistory, kondenzátory a induktory.
4. Pochopte zapojenie obvodu, ktoré môže byť sériové alebo paralelné.
5. Hľadajte hodnoty súčiastok, napr. rezistor 10 kΩ, kondenzátor 100 µF, 50 µH atď.
6. Identifikujte riadiace signály, cesty spätnej väzby alebo tok údajov v schéme zapojenia.

6. Ako používať symboly obvodov v reálnych projektoch

Symboly obvodov môžete použiť vo svojom reálnom projekte vysvetlením schémy zapojenia a identifikáciou komponentov obvodu. Potom zostavte komponenty obvodu na základe ich hodnôt a špecifikácií. Zostavte, analyzujte a otestujte svoj elektrický alebo elektronický obvod na nepájivom poli pomocou pripojení vodičov obvodu.

Po overení použite softvér na návrh DPS na prevod vášho obvodu do rozloženia dosky plošných spojov, čím zabezpečíte správne smerovanie a umiestnenie súčiastok. Pre váš profesionálny projekt DPS, Wonderful PCB vám môže pomôcť previesť vaše schémy na vysoko kvalitnú dosku plošných spojov.

Záver

Symboly obvodov sú dôležité pre pochopenie, navrhovanie a riešenie problémov so schémami zapojenia. Symboly obvodov v schémach zapojenia pomáhajú elektrotechnikom, Dizajnéri plošných spojova výrobcov elektroniky na analýzu správania obvodov a návrh elektrického napájacieho systému alebo elektronického zariadenia. Pochopením symbolov obvodov môžete efektívne pracovať s vašimi elektrickými a elektronickými systémami a riadiť ich. Wonderful PCB navrhne presné symboly obvodov pre váš elektronický projekt a návrh dosky plošných spojov.