Виды и типы электрических схем: их классификация и назначение по ГОСТ

Общая классификация

Само понятие предполагает набор символов, предназначенных для обозначения каких-либо конструктивных элементов или деталей. В соответствии с правилами и требованиями ГОСТ 2.701-84 выделяют несколько типов, различающихся как областью применения, так и видом установленных обозначений.

Разбивка по типам представлена ​​в таблице ниже:

Таблица: диаграмма вариаций

№	Отображение диаграммы	Буквенное обозначение
1	Электрический	Е
2	Гидравлический	Грамм
3	Пневматический	П
4	Газ (кроме пневматического)	Х
5	Кинематический	К
6	Вакуум	НА
7	Оптический	Л
8	Энергия	Р
девять	Подразделения	Е
10	Комбинированный	ИЗ

Так, для одного и того же устройства или объекта при необходимости может быть разработано одновременно несколько схем, поясняющих принцип подключения, работу или выполнение функций. Для электрооборудования схемы делятся на несколько видов:

• Базовый или полный – обозначается цифрой 3;
• Структурный – обозначается цифрой 1;
• Функциональный – обозначается цифрой 2;
• Общий — обозначен цифрой 6;
• Схемы сборки или подключения — обозначены цифрой 4;
• Соединения — обозначены цифрой 5;
• Места и комбинированные — обозначаются цифрами 7 и 0 соответственно.

При составлении конкретной схемы, как правило, используются буквенно-цифровые обозначения, например, для электрической функциональной маркировки она будет иметь вид Е2, для газовой конструкции Х1 и так далее

Принципы графического обозначения всех элементов на схемах определяются отраслевыми и государственными стандартами. Они также устанавливают требования к расположению компонентов, их размерам, использованию кодов, наименований или знаков.

Особенности чтения схем

На принципиальных схемах проводники (или дорожки) изображаются линиями.

Это термин для проводников, пересекающихся друг с другом, но не имеющих общего соединения и электрически не связанных друг с другом.

А вот так они выглядят, если между ними есть связь. Черная точка — узел на диаграмме. Узел – это соединение нескольких проводников или частей между собой. Они электрически связаны друг с другом.

Общая точка

Часто у начинающих радиолюбителей возникает вопрос — что это за обозначение на схеме?

Это общая точка (GND, земля). Раньше его называли общим проводом. Так обозначается один шнур питания. Обычно это отрицательный источник питания. Раньше на схемах могли сделать общий провод и плюсовой ток.

Ее также называют общей точкой, потому что все остальные точки на диаграммах могут быть измерены относительно нее. Например, щуп мультиметра поставить в общую точку, а другим щупом можно проверить любой участок цепи на схеме.

Почему его можно назвать землей (GND)? Раньше в качестве общего провода можно было использовать ходовую часть корпуса прибора. Из-за этого возникла путаница между землей и землей. Он интерпретируется в связи с формой. Схема, которую разобрали выше — общая точка (земля) это только минус питания. Другое дело — двухполярные источники питания и заземление.

Двуполярное питание и общая точка

В биполярном питании общей точкой является средний контакт между плюсом и минусом.

Заземление

Примером заземления является фильтр в блоках питания компьютеров.

От конденсаторного фильтра помехи идут на корпус блока питания. Это заземление. А от блока питания они должны идти в розетку, если у вас есть заземление, иначе сам корпус блока питания может быть под напряжением. Течения там не большие, опасности для жизни не представляют. Это сделано для снижения импульсных помех в блоке питания и безопасности.

Иногда в блоках питания вместо корпуса помехи идут от конденсатора на общую точку. Все зависит от конструкции и схемы. В этом случае помех будет больше, чем при заземлении.

В общем, на цепях есть разные основания. Например, в цифровой технике аналоговая земля отделена от цифровой земли, чтобы не нарушать режимы работы схемы. Импульсный шум может повлиять на аналоговую часть схемы.

Номиналы радиодеталей

В целом по этому поводу есть разногласия. Согласно ГОСТ, в настоящее время номиналы деталей на принципиальных схемах не указываются. Это сделано для того, чтобы не загромождать схему информацией.

Схема сопровождается списком деталей, электрической и блок-схемой, а также печатной платой.

Есть еще один общепринятый стандарт. На схемах показана классификация отдельных частей и их рабочие напряжения.

Например, в этой схеме два резистора.

По умолчанию сопротивление без префикса записывается просто как число. R2 имеет сопротивление 220 Ом. А у R3 после цифры стоит буква. Сопротивление этого резистора 2,2 кОм (2200 Ом).

Рассмотрим два конденсатора на схеме.

В данном случае С5 представляет собой неполяризованный конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Микрофарады могут обозначаться как uF, так и uF. А конденсатор С6 полярный и электролитический. На это указывает знак «плюс» рядом с UGO. Емкость С6 470 мкФ. Номинальное рабочее напряжение указано в вольтах. Вот для С6 это 16 В.

Нанофарады обозначаются как nF.

Если на схеме нет приставки микрофарад (мкФ, мкФ) или нанофарад (нФ, нФ), емкость этого конденсатора измеряется в пикофарадах (пФ, пФ). Такое условие не является общепринятым, поэтому внимательно изучите схему, которую собираетесь читать или собирать. В фарадах (Ф) мало емкостей, поэтому используются мкФ, нФ и пФ.

Как научиться читать электрические схемы

Любое радиоэлектронное оборудование состоит из отдельных радиодеталей, спаянных (соединенных) друг с другом определенным образом. Все радиодетали, их соединения и дополнительные обозначения показаны на специальном чертеже. Такой чертеж называется электрической схемой. Каждый радиодеталь имеет свое обозначение, которое по праву называется условным графическим обозначением, сокращенно УГО. Мы вернемся к UGO позже в этой статье.

В принципе, можно выделить два шага по улучшению чтения электрических схем. Первый этап характерен для сборщиков радиоэлектронной аппаратуры. Они просто собирают (паивают) устройства, не вникая в назначение и принцип работы основных узлов.

На самом деле это скучная работа, хотя паять хорошо, но учиться надо. Лично мне гораздо интереснее паять то, что я полностью понимаю как это работает. Вариантов маневров много.

 

 

Вы понимаете, какой номинал, например резистор или конденсатор, в данном случае критичен, а каким можно пренебречь и заменить другим. Какой транзистор можно заменить аналогом, а где использовать только транзистор указанной серии. Поэтому лично мне ближе второй этап.

Второй этап присущ разработчикам электронной техники. Этот этап самый интересный и творческий, так как совершенствовать разработку электронных схем можно бесконечно.

В этом направлении написаны целые тома книг, наиболее известной из которых является «Искусство схемотехники». Именно к этому этапу мы и будем стремиться приблизиться. Однако здесь уже требуются глубокие теоретические знания, но оно того стоит.

Будем учиться читать электрические схемы на самых простых примерах и постепенно двигаться дальше.

Обозначение источников питания

Любое электронное устройство способно выполнять свои функции только при наличии электричества. В основном, существует два типа источников питания: постоянный ток и переменный ток. В этой статье рассматриваются исключительно источники постоянного тока. К ним относятся аккумуляторы или гальванические элементы, аккумуляторные батареи, различные виды блоков питания и т д.

В мире существуют тысячи и тысячи различных аккумуляторов, гальванических элементов и т д., которые отличаются как внешним видом, так и конструкцией. Однако всех их объединяет общее функциональное назначение — питание электронной аппаратуры постоянным током. Поэтому на чертежах электрических схем источники обозначают единообразно, но все же с некоторыми небольшими отличиями.

Электрические схемы принято рисовать слева направо, то есть так же, как и писать текст. Однако это правило не всегда соблюдается, особенно радиолюбителями. Но тем не менее такое правило следует принять и использовать в дальнейшем.

Гальванический элемент или батарея, независимо от типа «пальчик», «маленький» или таблетка, обозначаются так: две параллельные линии разной длины. Более длинная линия указывает на положительный полюс – плюс «+», а короткая – на минус «-».

Для большей наглядности также могут быть прикреплены обозначения полярности батареи. Гальванический элемент или батарея имеют стандартное буквенное обозначение G.

Однако радиолюбители не всегда соблюдают такую ​​шифровку и часто пишут букву Е вместо Г, что означает, что данный гальванический элемент является источником электродвижущей силы (ЭДС). Значение ЭДС также можно ввести рядом, например 1,5 В.

Иногда вместо изображения источника питания показаны только клеммы.

Группа гальванических элементов, которые можно многократно перезаряжать от батареи. На чертежах электрических схем их обозначают так же.

Только между параллельными линиями проходит пунктирная линия и используется буквенное обозначение GB. Вторая буква как раз и означает «батарея».

Обозначение проводов и их соединений на схемах

Электропроводка выполняет функцию объединения всех электронных элементов в единую цепь. Они действуют как «трубопровод» — снабжают электронные компоненты электронами. Кабели характеризуются многими параметрами: сечением, материалом, изоляцией и т.д. Мы возьмем на себя монтаж гибких кабелей.

На печатных платах токопроводящие дорожки действуют как провода. Независимо от вида проводника (провод или дорожка), на чертежах электрических цепей их обозначают одинаково — прямой линией.

Например, чтобы зажечь лампу накаливания, необходимо подать напряжение от аккумулятора с помощью соединительных проводов на лампочку. Тогда цепь замкнется и в ней начнет протекать ток, который заставит нить накала лампы накаливания разогреться до свечения.

Проводник должен быть отмечен прямой линией: горизонтальной или вертикальной. По стандарту провода или токоведущие дорожки можно прокладывать под углом 90 или 135 градусов.

В ответвлениях проводники часто пересекаются. Если при этом не образуется электрическое соединение, точка в соединении не устанавливается.

Если в месте пересечения проводников образуется электрическое соединение, это место обозначается точкой, называемой электрическим узлом. Несколько проводов могут одновременно пересекаться в узле. Здесь советую ознакомиться с первым законом Кирхгофа.

Обозначение общего провода

В сложных электрических схемах для улучшения читаемости схемы часто не изображают проводники, присоединяемые к минусовому выводу источника тока. А вместо них используются знаки, указывающие на минусовой провод, который еще называют общим или заземлением или шасси или заземлением.

Рядом со знаком заземления часто, особенно на англоязычных схемах, стоит надпись GND made, сокращение от GRAUND — заземление.

Однако следует знать, что общий провод не обязательно должен быть отрицательным, он может быть и положительным. Особенно часто его брали за плюсовой общий провод в старых советских схемах, где в основном использовались транзисторы с p-n-p-структурой.

Поэтому, когда говорят, что потенциал в точке цепи равен напряжению, это означает, что напряжение между указанной точкой и «минусом» источника питания равно соответствующему значению.

Например, если напряжение в точке 1 равно 8 В, а в точке 2 имеет значение 4 В, нужно установить положительный щуп вольтметра в соответствующую точку, а отрицательный щуп общего провода или минусовой Терминал.

Такой подход используется достаточно часто, так как он очень удобен с практической точки зрения, так как достаточно указать только одну точку.

Это особенно часто используется при настройке или настройке электронного оборудования. Поэтому гораздо проще научиться читать электрические схемы, используя потенциалы в определенных точках.

Условное графическое обозначение радиодеталей

Радиодетали составляют основу любого электронного устройства. К ним относятся резисторы, светодиоды, транзисторы, конденсаторы, различные микросхемы и т д. Чтобы научиться читать электрические схемы, необходимо ознакомиться с графическими обозначениями всех радиодеталей.

Например, рассмотрим следующий рисунок. Он состоит из батареи гальванических элементов GB1, резистора R1 и светодиода VD1. Условное графическое обозначение (УГО) резистора имеет вид прямоугольника с двумя проводами. На чертежах обозначается буквой R, после которой ставится порядковый номер, например R1, R2, R5 и т д

Так как важным параметром сопротивления, помимо сопротивления, является мощность рассеяния, в обозначении указывается и его значение.

УГО светодиода имеет форму треугольника с риской наверху; и две стрелки, кончики которых направлены от треугольника. Один конец светодиода называется анодом, а другой — катодом.

Светодиод, как и «обычный» диод, пропускает ток только в одном направлении — от анода к катоду. Этот полупроводниковый прибор обозначается ВД, а его тип указывается в спецификации или в описании схемы. Характеристики того или иного типа светодиодов приведены в справочниках или «паспортах».

Как читать электрические схемы реально

Вернемся к простейшей схеме, состоящей из батареи гальванических элементов GB1, резистора R1 и светодиода VD1.

Как мы видим, цепь замкнута. Следовательно, в нем протекает электрический ток I, который имеет одинаковую величину, так как все элементы соединены последовательно. Направление электрического тока I от положительного вывода GB1 через резистор R1 светодиода VD1 к отрицательному выводу.

Назначение всех элементов вполне понятно. Конечная цель состоит в том, чтобы светодиод загорелся. Но чтобы он не перегрелся и не вышел из строя, резистор ограничивает величину тока.

Величина напряжения, согласно второму закону Кирхгофа, на всех элементах может меняться и зависит от сопротивления резистора R1 и светодиода VD1.

Если измерить напряжение на R1 и VD1 вольтметром, а затем сложить полученные значения, то их сумма будет равна напряжению на GB1: V1 = V2 + V3.

Мы разобрались, как читать электрические схемы с минимальным набором радиодеталей. Теперь мы можем перейти к более сложной версии.

Добавляем радиодетали

Рассмотрим следующую схему, состоящую из четырех параллельных ветвей. Первая — это просто батарея GB1, с напряжением 4,5 В. Во второй ветке последовательно соединены нормально замкнутые контакты К1.1 электромагнитного реле К1, сопротивление R1 и светодиод VD1. Далее на рисунке кнопка SB1.

Третья параллельная ветвь состоит из электромагнитного реле К1, зашунтированного в обратном направлении диодом VD2.

Четвертая ветвь имеет нормально разомкнутые контакты К1.2 и бустер ВА1.

Здесь есть элементы, которые мы ранее не рассматривали в этой статье: SB1 — кнопка без фиксации положения. Пока она нажата, контакты замкнуты. Но как только перестаем нажимать и убираем палец с кнопки, контакты размыкаются. Такие кнопки также называются кнопками часов.

Следующий элемент – электромагнитное реле К1. Принцип его действия следующий. При подаче напряжения на катушку ее разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутые размыкаются.

Все контакты, соответствующие реле К1, обозначаются К1.1, К1.2 и т д. Первая цифра означает, что они принадлежат соответствующему реле.

Бузер

Следующим элементом, ранее неизвестным нам, является дух. Boozer в какой-то степени можно сравнить с маленькой колонкой. При подаче на выходы переменного напряжения слышен звук соответствующей частоты. Однако в нашей цепи нет переменного напряжения. Поэтому будем использовать активный бустер, в котором есть встроенная динамо-машина.

В исходном состоянии контакты К1.1 находятся в замкнутом положении. Следовательно, ток по цепи течет от GB1 к K1.1, R1, VD1 и возвращается к GB1.

При нажатии кнопки SB1 контакты замыкаются, и создается путь для протекания тока через катушку К1. При срабатывании реле его нормально замкнутые контакты К1.1 размыкаются, а нормально замкнутые контакты К1.2 замыкаются. В результате светодиод VD1 гаснет и слышен звук зуммера ВА1.

Теперь вернемся к параметрам электромагнитного реле К1. В спецификации или на чертеже должна быть указана серия используемого реле, например, HLS-4078-DC5V. Такое реле рассчитано на номинальное рабочее напряжение 5 В. Однако GB1 = 4,5 В, но реле имеет определенный допустимый рабочий диапазон, поэтому оно будет хорошо работать и при напряжении 4,5 В.

Чтобы выбрать усилитель, часто достаточно знать только напряжение, но иногда нужно знать и ток. Также не следует забывать о типе – пассивном или активном.

Диод VD2 в серии 1N4148 предназначен для защиты элементов, размыкающих цепь, от перенапряжения. В этом случае можно обойтись и без него, так как кнопка SB1 размыкает цепь. Но если он открыт транзистором или тиристором, необходимо установить VD2.

Читайте также: Двухуровневый потолок из гипсокартона своими руками): как сделать двухуровневую конструкцию с подсветкой

Определение и назначение каждой электросхемы

Каждый вид электрической схемы реализуется в виде чертежа или графического изображения, созданного вручную или с помощью печатных средств. Основные отличия связаны с описанием тех или иных функций, указанием последовательности, принципа работы или привязки к чему-либо.

Принцип построения цепей регламентируется стандартом ЕСКД, который реализуется рядом нормативных документов, среди которых достаточно важными считаются ГОСТ 2.702-2011 и ГОСТ 2.708-81.

Они устанавливают:

• требования к фотографии;
• принципы расположения компонентов;
• подготовка чертежей;
• маркировка и технические характеристики.

Далее подробно рассмотрим характеристики каждого типа электрической цепи.

Принципиальная (полная)

Принципиальная схема предназначена для пояснения принципа работы устройства. Чаще всего его используют для различных выключателей в силовых цепях, всех устройствах и так далее

Схематический пример

На принципиальных схемах обязательно указывают электрические компоненты в работе и соединения между ними, силовые контакты и электрические узлы, соединяющие радиодетали. В свою очередь такие электрические схемы делятся на два подвида: однолинейные и комплектные.

Однолинейные цепи также называются первичными цепями; как правило, указывают силовую часть оборудования или электроустановки. С другой стороны, однолинейная схема широко используется для обозначения трехфазных цепей, где все оборудование на трех фазах имеет идентичную компоновку и подключение.

Из-за этого в однолинейном варианте показана только одна фаза с некоторыми отклонениями в местах, где оборудование на разных фазах разное.

Помимо силовых цепей существуют также слаботочные цепи силовых предохранителей, измерительной аппаратуры и различных электронных устройств.

Такие схемы вторичных цепей называются полными, так как они показывают полную картину всего оборудования, и даже подсвечивают состояние некоторых контактов и частей оборудования. Увы, из-за сложности современного оборудования не все устройства можно изобразить на одном листе, поэтому комплектные элементарны и распределены.

Полная договоренность

Структурная

Блок-схемы дают общее представление об устройстве, где все компоненты или отдельные узлы выполнены в виде блоков, обозначающих оборудование, а связи между блоками могут указывать на определенные операции, соединяющие отдельные блоки друг с другом.

Структурная схема

Этот вид графических изображений призван дать общее представление об устройстве и принципе действия, поэтому к ним часто прикрепляются стрелки, имеются поясняющие надписи и другие символы, упрощающие понимание процесса или поясняющие суть процесса работы устройства.

Для работы с такой картинкой не нужно иметь диплом инженера-электрика, так как обозначения будут понятны даже человеку, не имеющему опыта работы с электричеством.

Функциональная

Функциональная схема представляет собой более подробную версию структурной схемы; на нем все элементы также изображены отдельными блоками. Основное отличие состоит в том, что каждый блок имеет индивидуальную форму обозначения в соответствии с его функциональным назначением. Также есть возможность выбирать разные типы соединений между деталями, объединять детали в блоки и так далее

Функциональная схема

Схема соединений (монтажная)

Схема подключения используется для графического представления точек подключения электрооборудования. Указывает на конкретную привязку к частям зданий, распределительным устройствам, по отношению к которым должен производиться монтаж электрооборудования, в связи с чем такой вид расположения еще называют монтажным.

Чаще всего электрические схемы используются для обозначения разводки электрических цепей в здании; их широко применяют при ремонте для обозначения мест прокладки проводки, установки распределительных коробок и мест подключения приборов и разъемов приборов.

Схема подключения

На рисунке выше показан пример схемы подключения, как видите, для каждого варианта можно задать свои обозначения, указанные отдельно. Есть привязки к каждому конкретному помещению и планируемому электрооборудованию, осветительным приборам и т д. В дальнейшем он используется не только для монтажных работ, но и может применяться при эксплуатации.

Подключений

Схема соединений используется для обозначения принципов соединения различных электрических или электронных компонентов в единую систему. Иногда предполагается, что устройства географически разделены, в других ситуациях они могут находиться в пределах одного распределительного устройства, сборной шины или стойки. Пример показан на рисунке ниже:

Схема подключения

В зависимости от сложности графического изображения и количества показанных соединений оно может быть дополнено таблицами соединений для уточнения порядка выводов и соединения с изделием.

Расположения

Он также входит в состав проектной документации и помогает определить расположение всех частей электроустановки по отношению друг к другу и другим важным объектам.

План размещения

На схеме компоновки могут быть использованы:

• составные части всего объекта и, при необходимости, связи между всеми частями;
• соединение проводов, тросов, проводов и так далее в упрощенном виде;
• наименование каждого элемента, его тип и документ, на основании которого он используется.

Такое изображение может быть выполнено как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. Но в любом случае изображение должно соответствовать масштабу по отношению к реальным размерам и расстояниям.

3D макет

Объединенная

Унифицированное расположение

Комбинированная схема строится на основе нескольких типов изображений, которые мы рассмотрели ранее. Такая конструкция призвана упростить работу электриков или проектировщиков за счет объединения разной информации в единое целое.

Но на практике далеко не всегда разумно сочетать несколько видов графических элементов. Это связано со сложностью некоторых устройств и узлов, где из-за количества элементов достаточно сложно совместить разные изображения.

Размеры УГО в электрических схемах

На схемах используются параметры элементов, включенных в чертеж. Пишется полная информация об элементе, емкость если это конденсатор, номинальное напряжение, сопротивление для резистора. Это сделано для удобства, чтобы не ошибиться при установке, чтобы не тратить время на расчеты и подбор компонентов устройства.

Иногда номинальные данные не указывают, в этом случае параметры элемента не имеют значения, можно выбрать и установить ссылку с минимальным значением.

Принятые размеры УГО прописаны в ГОСТах стандарта ЕСКД.

Размеры в ЕСКД

Размеры графических и буквенных изображений на чертеже, толщина линий не должны различаться, но допускается их пропорциональное изменение на чертеже. Если в условных обозначениях различных ГОСТ электрических схем присутствуют элементы, не имеющие сведений о размерах, то эти элементы выполняются в размерах, соответствующих стандартному изображению УГО всей схемы.

Элементы УГО, входящие в состав основного изделия (агрегата), могут быть вычерчены в меньшем размере по сравнению с другими элементами.

Буквенные обозначения

Вместе с УГО для более точного определения наименования и назначения элементов на схемах используется буквенное обозначение. Это обозначение используется для ссылок в текстовых документах и ​​для рисования на объекте. С помощью буквенного обозначения определяют наименование элемента, если это не ясно из чертежа, технические параметры, количество.

Кроме того, при буквенном обозначении указывается одна или несколько цифр, обычно они поясняют параметры. Дополнительный буквенный код, обозначающий наименование, модель, дополнительные данные, прописывается в сопроводительных документах, либо указывается в таблице на чертеже.

Чтобы научиться читать электрические схемы, необязательно знать наизусть все буквенные обозначения, графические изображения различных элементов, достаточно ориентироваться в соответствующих ГОСТах ЕСКД. Стандарт включает 64 документа ГОСТ, раскрывающих основные положения, правила, требования и обозначения.

Основные обозначения, используемые на схемах по стандарту ЕСКД, приведены в табл. 1 и 2.