Умовні позначення схем часто використовуються в електричних та електронних схемах, що показують, як з'єднане коло. Умовні позначення схем – це основні компоненти для побудови та проектування будь-якого електричного або електронного кола. Зображення різних електричних компонентів в електричному колі або схемі називається електричним символом. Схема складається з багатьох умовних позначень, таких як резистори, конденсатори, котушки індуктивності, транзистори, діоди, батареї, перемикачі тощо. Кожен умовний позначення схеми має свою власну характеристику та значення. 

Ця стаття допоможе вам прочитати, вивчити та зрозуміти найчастіше використовувані умовні позначення для аналізу та проектування схем.

2. Загальні електричні символи в схемах

i. Умовні позначення схеми джерела живлення

Батарея:

Акумулятор — це електричний компонент, який забезпечує постійну різницю електричних потенціалів (фіксовану напругу) на своїх клемах. Акумулятор складається з електрохімічного елемента(ів), який(і) може легко перетворювати хімічну енергію в електричну. Він є основною частиною кола. Акумулятор складається з трьох основних частин: електроліт, катод та анод.

Джерело постійної напруги

У будь-якій системі електропостачання існують дві категорії джерел електричної енергії, тобто джерела постійної та змінної напруги. Постійна напруга означає напругу постійного струму. Це джерело напруги з постійною полярністю, яке забезпечує постійний струм (DC). Зазвичай джерело постійної напруги або живлення забезпечується батареями. Але іноді для тієї ж мети можна використовувати паливні елементи та сонячні елементи.

Джерело напруги змінного струму

Джерело змінної напруги відноситься до джерела змінного струму. Величина змінної напруги коливається, і потужність не завжди залишається постійною. Коливання напруги або потужності спричинені електричними пристроями, підключеними до джерела змінної напруги. Умовне позначення джерела змінної напруги на схемі кола наведено нижче.

Підстави:

Заземлення в електричних колах захищає ваші електронні пристрої та схеми від будь-яких коротких замикань, несправностей або електричних перевантажень. Заземлення в електричних схемах забезпечує шлях з низьким опором для струмів високого короткого замикання до землі, що захищає вашу енергосистему або обладнання. Без заземлення електричне коло або система будуть пошкоджені. Загальний електричний символ заземлення наведено нижче.

s

ii. Пасивні електричні символи

резистор:

Резистор — це пасивний елемент в електричному колі, який регулює потік електричного струму в будь-якому електричному або електронному колі. Резистор споживає енергію. Ось чому його називають пасивним електричним компонентом. Найпоширенішим символом резистора в електричному колі є зигзагоподібна лінія, як показано нижче.

 конденсатори:

Конденсатори – це пасивні електричні компоненти, що складаються з двох або більше пластин провідного матеріалу, розділених діелектричним матеріалом (ізолятором). Призначення конденсатора в електричних схемах полягає в накопиченні енергії у вигляді електричних зарядів, що створюють різницю потенціалів між його пластинами. Конденсатори також широко використовуються у виробництві та складанні друкованих плат. Ємність конденсатора позначається L. Найпоширеніший символ, що використовується в схемі для позначення конденсатора, – це ...

Котушки індуктивності:

Індуктор — це двополюсний пасивний електричний компонент, який протистоїть різкій зміні струму. Його також називають дроселями або котушками. Індуктор накопичує енергію у вигляді електромагнітного поля. Індуктори поверхневого монтажу (SM) монтуються на верхній частині друкованої плати на контактних майданчиках, тоді як індуктори наскрізного монтажу (TH) розміщуються на верхній частині друкованої плати з виводами, прокладеними через отвори в друкованій платі. Основний умовний символ індуктора показано нижче.

iii. Перемикачі, реле та трансформатори

Перемикачі:

В електричній схемі перемикач – це компонент, який розмикає або замикає коло. Розмикання кола означає вимкнення кола від системи живлення, тоді як замикання кола означає пропускання струму та підключення кола до джерела живлення. Існує багато типів перемикачів, таких як однополюсні однопозиційні (SPST), однополюсні двопозиційні, двополюсні однопозиційні (DPST) та двополюсні двопозиційні (DPDT).

Умовне позначення схеми реле та трансформаторів:

В електроенергетичній системі трансформатор – це пасивний пристрій, який передає електричну енергію за допомогою електромагнітної індукції. Основна функція трансформатора – підвищення або зниження напруги. Трансформатор може бути однофазним або трифазним. В електричному колі або енергосистемі він представлений так:

реле В електричних колах перемикачі насправді є перемикачами, які розмикають або замикають ланцюги електронним або електромеханічним способом. Реле спрацьовує автоматично, коли отримує сигнали від зовнішніх джерел. Реле зазвичай використовуються в системах промислової автоматизації, побутовій техніці, системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря тощо. Поширений символ, який використовується для реле в схемі кола:

3. Загальні символи електронних схем  

i. Діоди та транзистори (символи активної електроніки)

Діод, стабілітрон, світлодіод:

Діод — це двополюсний напівпровідниковий електронний пристрій, який діє як односторонній перемикач струму. Зазвичай він виготовлений з кремнію та пропускає струм в одному напрямку. Коли діод використовується як випрямляч, він перетворює змінну напругу на постійну. Загальний символ у схемі, що використовується для діода, такий:

Стабілітрон – це специфічний тип діода, який пропускає струм у зворотному напрямку при перевищенні певної напруги (порогової напруги). Процес зворотної провідності струму стабілітрона називається ефектом стабілітрона. Символ стабілітрона представлений у схемі так:

Світлодіод (LED)) також є напівпровідниковим приладом, який випромінює світло, коли через нього проходить струм. Цей процес світлодіодів називається електролюмінесценцією. Вони використовуються в широкому застосуванні.

Біполярний транзистор (BJT):

Біполярний транзистор (БДТ) – це напівпровідниковий твердотільний пристрій, керований струмом. Він складається з двох PN-переходів, які з'єднують три виводи, що називаються виводами емітера, бази та колектора. Розташування цих трьох шарів відрізняє два основні типи БДТ, тобто NPN та PNP.

Команда NPN-транзистор складається з двох напівпровідників n-типу, розділених тонким шаром p-типу.

У той час як PNP-транзистори складаються з двох напівпровідників p-типу, розділених тонким шаром n-типу.

МОЗФЕТ:

Польовий транзистор на основі металоксиду-напівпровідника (MOSFET) – це польовий транзистор зі структурою MOS. Це трививідний пристрій з виводами затвор (G), витік (S) та стік (D). MOSFET в основному використовується як перемикач, пристрій струму, керований напругою, або як підсилювач. Існує два основних типи MOSFET, тобто N-канальний та P-канальний.

ii. Інтегральні схеми та мікроконтролери

Операційний підсилювач (OP-Amp):

Операційний підсилювач — це інтегральна схема, яка може підсилювати слабкі сигнали або різницю напруги між двома входами. Операційний підсилювач підсилює як постійний, так і змінний сигнали.

Логічні ворота:

Логічний вентиль використовується для виконання логічних операцій шляхом подання на нього вхідних даних та забезпечення виходом 0 або 1 залежно від типу вентиля та вхідних даних. Робота логічних вентилів базується на математиці або булевій алгебрі. Деякі з основних символів схем логічних вентилів наведені нижче.

мікроконтролери:

Мікроконтролер — це одноблочна інтегральна схема (ІС), що має характеристики центрального процесора, розрядність якого варіюється від 4-бітних до 32- або 64-бітних процесорів. Мікроконтролери використовуються в промислових системах керування, електроніці, пристроях Інтернету речей тощо.

4. Як читати та розуміти умовні позначення та схеми електричних кіл

Розуміння умовних позначень схем важливе для представлення електричних та електронних схем. Ці символи допомагають інженерам-електрикам, розробникам друкованих плат, виробникам електронних пристроїв та технікам легко аналізувати та проектувати схеми. Ви можете зрозуміти умовні позначення та схеми схем наступним чином:

1. Визначте джерело живлення, яке може бути змінним або постійним.
2. Визначте напрямок струму, тобто позитивний та негативний виводи кола.
3. Шукайте основні компоненти схеми, тобто резистори, конденсатори та індуктори.
4. Зрозумійте з'єднання в ланцюзі, яке може бути послідовним або паралельним.
5. Шукайте номінали компонентів, наприклад, резистор 10 кОм, конденсатор 100 мкФ, 50 мкГн тощо.
6. Визначте сигнали керування, шляхи зворотного зв'язку або потік даних на схемі кола.

6. Як використовувати умовні позначення схем у реальних проектах

Ви можете використовувати умовні позначення схем у своєму реальному проекті, пояснюючи схему та визначаючи компоненти схеми. Потім зберіть компоненти схеми на основі їхніх значень та характеристик. Зберіть, проаналізуйте та протестуйте свою електричну або електронну схему на макетній платі, використовуючи з'єднання дротів схеми.

Після перевірки скористайтеся програмним забезпеченням для проектування друкованих плат, щоб перетворити вашу схему на макет друкованої плати, забезпечивши правильну трасування та розміщення компонентів. Для вашого професійного проекту з друкованою платою, Wonderful PCB може допомогти вам перетворити ваші схеми на високоякісну друковану плату.

Висновок

Умовні позначення схем важливі для розуміння, проектування та усунення несправностей у схемах. Умовні позначення на схемах допомагають інженерам-електрикам, Дизайнери друкованих плат, а також виробників електроніки для аналізу поведінки схем та проектування системи електропостачання або електронного пристрою. Розуміння умовних позначень схем дозволяє ефективно працювати та керувати своїми електричними та електронними системами. Wonderful PCB запропонує точні умовні позначення схем для вашого електронного проекту та дизайну друкованої плати.