Как читать электрические схемы. Виды электрических схем. Часть 2

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В первой части статьи мы познакомились с тремя основными видами схем, которые используются в радиоэлектронике и электротехнике. Теперь каждую схему рассмотрим более подробно.

1. Структурная схема.

Когда хотят в общих чертах рассказать о каком-либо электрическом устройстве (приборе), то при объяснении используют упрощенный вариант схемы устройства, составленный лишь из основных функциональных частей (блоков) с указанием их назначения и взаимосвязей. Такую упрощенную схему называют структурной.

На структурной схеме основные блоки прибора изображают прямоугольниками, внутри которых вписывают наименование блока. Связи между блоками и направление сигнала от одного блока к другому указывают соединительными линиями со стрелками. Блоки располагают в соответствии с последовательностью направления сигнала, а чтобы это было наиболее наглядно и читабельно, их стараются располагать в один ряд слева направо.

Для примера нарисуем структурную схему настольной лампы, но возьмем ее упрощенный вариант. То есть уберем корпус и оставим только провод, штепсельную вилку, выключатель и патрон с лампой накаливания.

Теперь нарисуем структурную схему упрощенной настольной лампы, где первый прямоугольник будет условно представлять штепсельную вилку, второй – выключатель, третий – лампу накаливания.

Схема в общих чертах дает представление об устройстве настольной лампы, из каких функциональных блоков она состоит, последовательность расположения блоков и как они между собой связаны. Что же находится внутри блоков, на схеме не указывается, чтобы не отвлекать внимание на ненужные детали, которые на этапе разработки или ознакомления не существенны.

Из схемы понятно, что для настольной лампы необходимы три составляющие: вилка, выключатель и лампа накаливания (светодиодная, энергосберегающая), но при этом совершенно не важно, какими будут эти элементы. Главное понимать, что лампа состоит из трех взаимосвязанных между собой элементов и при отсутствии хотя бы одного работать не будет.

Схема также определяет, что для работы настольной лампы необходимо напряжение, которое через вилку, провода и выключатель поступает на лампу накаливания, т.е. раскрывает принцип работы настольной лампы и назначение ее отдельных блоков.

Иногда внутри блока указывают его порядковый номер с последующим описанием функциональности или изображают условные графические обозначения элементов, поясняющие общее назначение каждого блока.

И все же сделать такое простое устройство, как настольная лампа, пользуясь только структурной схемой, невозможно. Слишком мало дано информации о каждом блоке, из-за чего трудно понять, как они работают. Поэтому, чтобы знать и понимать из каких элементов состоит устройство, как эти элементы взаимодействуют друг с другом и как они соединяются электрически, были разработаны принципиальные электрические схемы.

2. Принципиальная электрическая схема.

На принципиальной схеме сохраняется последовательность и строение структурной схемы, но вместо общих функциональных блоков показывается полный состав элементов устройства (прибора), изображенных в виде условных графических обозначений. Каждая деталь изображена с тем числом выводов, которые имеются у реальных деталей, а соединения между выводами показаны таким образом, чтобы можно было детально проследить все цепи и соединения, и легко понять происходящие процессы и принцип работы прибора.

Для удобства чтения рядом с условным изображением детали указывают ее буквенно-цифровое обозначение, определяющее сведения о детали: функциональное назначение, место расположения и маркировку в схеме. Буквенно-цифровые обозначения указываются в сокращенной форме и состоят из определенного числа букв латинского алфавита и арабских цифр, записанных последовательно, в одну строку и без пробелов.

Буквенное обозначение берется из названия детали и указывается одной или двумя первыми буквами, например, R – резистор, С – конденсатор, VD – диод, VT – транзистор, SA – выключатель, ХР – двухполюсная вилка, EL – лампа осветительная и т.д.

Цифровое обозначение указывает порядковый номер однотипных деталей в схеме, например, R1, R2, R3 и т.д., либо VD10, VD11 и т.д.

Нарисуем принципиальную электрическую схему настольной лампы, а для удобства чтения схемы, на первом этапе, ее основные элементы выделим прямоугольниками зеленого цвета.

Глядя на схему можно сказать, что для питания настольной лампы используется переменное напряжение электрической сети 220 В, которое через штепсельную вилку XР1 и выключатель SA1 подается на лампочку EL1. Что все элементы рассчитаны на рабочее переменное напряжение 220 В, и что работа лампы осуществляется положением контакта выключателя SA1: при замыкании контакта лампочка EL1 загорается, при размыкании — гаснет.

Из схемы видно, что верхний вывод вилки XР1 соединен с левым по схеме выводом контакта выключателя SA1, правый вывод контакта выключателя соединен с верхним выводом лампочки EL1, а нижний вывод лампочки соединен с нижним выводом вилки XР1. Контакт выключателя SA1 показан в разомкнутом состоянии, что соответствует его начальному положению и отключенному состоянию настольной лампы. Электрическая связь между выводами элементов изображена отрезками горизонтальных и вертикальных линий.

И в то же время принципиальная схема нам не дает полного представления о настольной лампе, так как на ней не указаны сведения о конструкции лампы и размерах деталей. Дело в том, что при изучении принципа работы нет необходимости знать, как, например, выполнена лампочка (размер и форма колбы, тип и размер цоколя, сопротивление спирали и т.д.), какую конструкцию имеет выключатель или вилка. Если бы все эти сведения указывались на схеме, они бы только отвлекали внимание на ненужные подробности, не имеющие принципиального значения.

Но все же для расширения функциональности на принципиальных схемах указывают некоторую часть конструктивных данных элементов (мощность, тип, способ соединения), потому как в ряде случаев именно она оказывается главным и единственным документом, на который ориентируются при изготовлении, налаживании, обслуживании и ремонте аппаратуры.

Если же сравнивать структурную и принципиальную схемы, то общим для них является порядок расположения элементов и путь прохождения сигнала (в нашем случае электрического тока), который идет слева направо, т.е. в направлении привычном для обычного чтения. Однако на монтажных платах, шасси или панелях реальных устройств элементы могут располагаться иначе, подчиняясь правилам, направленным на сведение к минимуму паразитных связей между отдельными элементами, узлами, блоками. Поэтому расположение элементов внутри реального устройства может не соответствовать принципиальной схеме.

Рассмотренные структурная и принципиальная схемы предназначены в основном для изучения принципа работы, и в зависимости от вида дают наглядное представление о функциональной или элементной структуре. Чтобы иметь представление о конструктивном исполнении настольной лампы, примерном расположении элементов и способах соединения между ними служит схема соединений или монтажная схема.

3. Схема соединений (монтажная схема).

Схема соединений или монтажная схема создается на основе принципиальной и представляет собой упрощенный конструктивный чертеж, изображающий устройство в одной или нескольких проекциях. На схеме изображают все элементы, входящие в состав устройства, их реальное расположение внутри и снаружи устройства, все электрические связи между элементами. В некоторых случаях монтажной схемой может служить четкая фотография расположения элементов с указанием цифровых и буквенных обозначений.

В процессе изготовления сложных электрических приборов часть соединений между отдельными крупными блоками, узлами, элементами или монтажными платами осуществляются соединительными проводами, которые увязывают в жгуты или пропускают внутри экранирующих рукавов. И если при ремонте или обслуживании такого оборудования не использовать монтажную схему, то в некоторых случаях очень сложно проследить прохождение сигнала по отдельным проводам, осуществляющим связь между узлами и элементами. Иногда даже приходится отпаивать провода с обоих концов жгута и вызванивать их соответствие.

На монтажной схеме элементы изображают в виде условных графических изображений или в виде упрощенных контурных рисунков реальных элементов. Рядом с символами элементов указывают их буквенно-цифровые обозначения согласно принципиальной схеме. Провода и кабели показывают отдельными линиями с указанием «адресов» их внешних подключений, а при необходимости указывают марку, сечение и расцветку проводов, характеристики и наименование внешних цепей (напряжение, частота, вид сигнала и т.п.).

Взглянем на монтажную схему упрощенной настольной лампы. Выключатель SA1 и лампочка EL1 изображены в виде контурных рисунков, а вилка ХР1 в виде графического символа.

Из приведенной схемы видно, что верхний вывод вилки подключен к среднему выводу выключателя, правый вывод выключателя подключен к нижнему выводу лампочки. Боковой вывод лампочки, контактируемый с корпусом цоколя, подключен к нижнему выводу вилки.

Конечно, приведенная схема настольной лампы проста, и по ней трудно показать все моменты построения монтажной схемы, но все же сам принцип построения на ней виден.

Здесь главное понимать, что монтажная схема во всем повторяет принципиальную, и что все детали на монтажной схеме соединяются также, как и на принципиальной. Единственным отличием между схемами может являться расположение и соединение деталей, которые при сборке реального устройства из-за соображений упрощения монтажа или уменьшения влияния одного элемента на другой могут быть разнесены в разные стороны.

Вот мы и рассмотрели три основных вида схем, с которыми Вы будете сталкиваться при конструировании, обслуживании или ремонте радиолюбительских или электрических устройств. И хотя это далеко не весь перечень схем, так как существуют еще функциональные, подключения, общие, схемы расположения, но чтобы разобраться в устройстве или принципе работы радиоэлектронного или электрического прибора рассмотренных трех хватит вполне.

Следующая статья из серии как читать электрические схемы будет посвящена соединительным проводам и линиям электрической связи.
Удачи!

Литература:

1. ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

2. Фролов В.В. Язык радиосхем.

3. Згут М.А. Условные обозначения и радиосхемы.