Schaltplan

Vergleich der Bild- und schematischen Arten von Schaltplänen
Häufige schematische Diagrammsymbole (US -Symbole)
Das Schaltplan für einen Vier-Bit Ttl Zähler, eine Art von Zustandsmaschine

A Schaltplan (Schaltplan, elektrisches Diagramm, Elementardiagramm, elektronisches Schema) ist eine grafische Darstellung eines Stromkreis. EIN Bild Schaltpläne verwendet einfache Bilder von Komponenten, während a schematische Darstellung Zeigt die Komponenten und Zusammenhänge der Schaltung unter Verwendung standardisierter symbolischer Darstellungen an. Die Präsentation der Zusammenhänge zwischen Schaltungskomponenten im schematischen Diagramm entspricht nicht unbedingt den physikalischen Anordnungen im fertigen Gerät.[1]

Im Gegensatz zu a Blockdiagramm oder Layout -Diagramm, ein Schaltplan zeigt das tatsächliche elektrische Anschlüsse. Eine Zeichnung, die die physische Anordnung der Drähte und die von ihnen verbundenen Komponenten darstellen soll Kunstwerk oder Layout, physisches Design, oder Schaltplan.

Für das Design werden Schaltpläne verwendet (Schaltungsdesign), Bau (wie z. PCB Layout) und Wartung von elektrischen und elektronischen Geräten.

Im Informatik, Schaltpläne sind nützlich, wenn Sie die Ausdrücke verwenden boolsche Algebra.[2]

Symbole

Schaltpläne sind Bilder mit Symbolen, die sich von Land zu Land unterschieden und sich im Laufe der Zeit verändert haben, aber jetzt international standardisiert sind. Einfache Komponenten hatten häufig Symbole, die eine Funktion der physischen Konstruktion des Geräts darstellen sollen. Zum Beispiel stammt das Symbol für einen Widerstand auf die Zeit zurück Spule. Diese Drahtwundwiderstände werden jetzt nur in Hochleistungsanwendungen verwendet, wobei kleinere Widerstände gegossen werden Kohlenstoffzusammensetzung (eine Mischung aus Kohlenstoff und Füllstoff) oder als Isolierrohr oder Chip mit einem Metallfilm hergestellt. Das international standardisierte Symbol für einen Widerstand wird daher nun zu einem langen vereinfacht, manchmal mit dem Wert in Ohm Innen geschrieben anstelle des Zick-Zack-Symbols. Ein weniger häufiges Symbol ist einfach eine Reihe von Peaks auf einer Seite der Linie, die den Leiter darstellt, und nicht von Hin und Her.

Draht -Crossover -Symbole für Schaltpläne. Das CAD Das Symbol für isolierte Kreuzungsdrähte ist das gleiche wie das ältere, nicht-kad-Symbol für nicht isolierte Kreuzungsdrähte. Um Verwirrung zu vermeiden, wird das Symbol "Jump" (Semicle) für isolierte Drähte in Nicht-CAD-Schematik (Semi-Kreis) empfohlen (im Gegensatz zur Verwendung des CAD-Symbols für keine Verbindung), um Verwirrung mit dem ursprünglichen, älteren zu vermeiden Stilsymbol, was genau das Gegenteil bedeutet. Der neuere, empfohlene Stil für 4-Wege-Drahtverbindungen sowohl in CAD- als auch in Nicht-Cad-Schaltplänen besteht darin, die Verbindungsdrähte in T-Junction zu taumeln.[3]

Die Verknüpfungen zwischen Leads waren einst einfache Kreuzungen von Linien. Mit der Ankunft der computergestützten Entwürfe wurde die Verbindung von zwei kreuzenden Drähten durch eine Überquerung von Drähten mit einem "Punkt" oder "Blob" gezeigt, um eine Verbindung anzuzeigen. Gleichzeitig wurde der Crossover vereinfacht, als dieselbe Überquerung zu sein, jedoch ohne "Punkt". Es bestand jedoch die Gefahr, die Drähte zu verwirren, die auf diese Weise verbunden und nicht verbunden waren, wenn der Punkt zu klein oder versehentlich weggelassen wurde (z. B. konnte der "Punkt" nach mehreren Pässen durch eine Kopiermaschine verschwinden).[4] Als solche besteht die moderne Praxis zur Darstellung einer 4-Wege-Drahtverbindung darin, einen geraden Draht zu zeichnen und dann die anderen Drähte mit "Punkten" als Anschlüsse (siehe Diagramm) entlang zu zeichnen, um zwei separate T-Junctions zu bilden Das ist keine Verwirrung und ist eindeutig kein Crossover.[5][6]

Für das Überqueren von Drähten, die voneinander isoliert sind, wird häufig ein kleines Semi-Kreis-Symbol verwendet[3][7][8] (ähnlich wie bei der Verwendung von Springerkabeln).

Eine häufige, hybride Zeichnungsstil kombiniert die T-Junction-Crossovers mit "Punkt" -Benken und den Draht-Semi-Kreis-Symbol für isolierte Kreuzungen. Auf diese Weise kann ein "Punkt", der zu klein ist, um sie zu sehen, oder der versehentlich verschwunden ist, kann immer noch deutlich von einem "Sprung" unterschieden werden.[3][7]

Auf einem Schaltplan die Symbole Für Komponenten werden mit einem Deskriptor oder gekennzeichnet Referenzbezeichnung Übereinstimmung mit dieser auf der Liste der Teile. Zum Beispiel ist C1 der erste Kondensator, L1 ist der erste Induktor, Q1 ist der erste Transistorund R1 ist der erste Widerstand. Oft wird der Wert oder die Typbezeichnung der Komponente auf dem Diagramm neben dem Teil angegeben, detaillierte Spezifikationen würden jedoch auf die Teileliste stehen.

Detaillierte Regeln für Referenzbezeichnungen sind im internationalen Standard bereitgestellt IEC 61346.

Organisation

Es ist eine übliche (wenn auch nicht universelle) Konvent Signal oder Strompfad. Beispielsweise kann ein Schaltplan für einen Funkempfänger mit dem Antenneneingang links von der Seite beginnen und mit dem Lautsprecher rechts enden. Positive Stromversorgungsverbindungen für jede Stufe werden bis zum oberen Rand der Seite mit Gründen, negativen Vorräten oder anderen Rückkehrpfaden nach unten angezeigt. Schematische Zeichnungen, die für die Wartung bestimmt sind, können die Hauptsignalwege hervorgehoben haben, um den Signalfluss durch die Schaltung zu verstehen. Komplexere Geräte haben mehrseitige Schaltpläne und müssen sich auf Kreuzversicherungssymbole verlassen, um den Signalfluss zwischen den verschiedenen Blättern der Zeichnung zu zeigen.

Detaillierte Regeln für die Erstellung von Schaltplänen und andere in der Elektrotechnologie verwendete Dokumenttypen sind im internationalen Standard bereitgestellt IEC 61082-1.

Schaltpläne werden häufig mit demselben standardisierten Titelblock und Rahmen wie anderer gezeichnet Ingenieurszeichnungen.

Relaislogik Zeilendiagramme, auch genannt Leiterlogik Diagramme, verwenden Sie eine weitere häufige standardisierte Konvention für die Organisation von schematischen Zeichnungen mit einer vertikalen Stromversorgungsschiene links und einer weiteren rechts und Komponenten zwischen ihnen wie den Sprossen einer Leiter.

Kunstwerk

Das Nest einer Ratte

Sobald das Schema gemacht wurde, wird er in ein Layout umgewandelt, das auf eine gedruckte Leiterplatte (PCB) hergestellt werden kann. Schematisches Layout beginnt mit dem Prozess von Schematische Erfassung. Das Ergebnis ist das, was als Rattennest bezeichnet wird. Das Nest der Ratte ist ein Durcheinander von Drähten (Linien), die sich gegenseitig zu ihren Zielknoten kreuzen. Diese Drähte werden entweder manuell oder automatisch unter Verwendung von EDA -Tools (Electronics Design Automation) weitergeleitet. Die EDA -Werkzeuge arrangieren und ordnen die Platzierung von Komponenten an und finden Pfade für Tracks zum Anschließen verschiedener Knoten. Dies führt zum Finale Layout Kunstwerk für die Integrierter Schaltkreis oder gedruckte Leiterplatte.[9]

Ein verallgemeinerter Entwurfsfluss kann wie folgt sein:

Schema → schematische Erfassung → Netzliste → Rattennest → Routing → Kunstwerk → PCB -Entwicklung und -Tching → Komponentenmontage → Tests

Ausbildung

Das Unterrichten über das Funktionieren von elektrischen Schaltkreisen liegt häufig in den Lehrplänen der Grund- und Sekundarschule.[10] Von den Schülern wird erwartet, dass sie die Grundlagen der Schaltpläne und deren Funktionsweise verstehen. Die Verwendung von diagrammatischen Darstellungen von Schaltplänen kann das Verständnis der Elektrizitätsprinzipien unterstützen.

Prinzipien der Physik der Schaltpläne werden häufig unter Verwendung von Analogien unterrichtet, z.[11]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Schaltpläne und Komponentenlayouts
  2. ^ Herzfeld, Noreen (2012). Computerkonzepte und Anwendungen. Minnesota: College of Saint Benedict/st. Johns Universität. S. 9 [6] –9 [12].
  3. ^ a b c "Schaltungssymbole". Electronicsclub.info. Abgerufen 2. August 2014.
  4. ^ "Es ist eine gute Praxis, niemals eine + Verbindung mit einem Punkt zu verwenden. Warum? Der Punkt kann verschwinden, wenn das Schema zum 12. Mal kopiert wird." - -"Anmerkungen zum Lesen von Schaltplänen" Archiviert 2011-10-08 bei der Wayback -Maschine
  5. ^ "Wir empfehlen es, einen 4-Wege-Verbindungspunkt zu verwenden ... Verwenden Sie nur Drei-Wege-Verbindungen, um Verwirrung zu vermeiden." - -"Design News Gadget Freak Submission -Richtlinien" Archiviert 2011-09-29 bei der Wayback -Maschine
  6. ^ "Drähte, die an 'Crossroads' verbunden sind, sollten leicht gestaffelt sein, um zwei T-Junctions zu bilden"-"The Electronics Club: Schaltungssymbole"
  7. ^ a b "Elektronische Schaltungssymbole". www.circuitStoday.com. Archiviert von das Original am 13. Oktober 2014. Abgerufen 2. August 2014.
  8. ^ Elektronikschaltungssymbole
  9. ^ R. S. Khandpur (2005). Gedruckte Leiterplatten: Entwurf, Herstellung, Baugruppe und Tests. Tata McGraw-Hill. p. 10. ISBN 978-0-07-058814-1.
  10. ^ BBC BITSIZE. Schaltungen. https://www.bbc.com/education/topics/zq99q6f
  11. ^ Walker, M. D. & Garlovsky, D. (2016). Mit dem Fluss gehen: Verwenden von Analogien zur Erklärung von elektrischen Schaltungen. School Science Review, 97 (361), 51–58.

Externe Links