Как правильно составить электросхему

Начало изучения радиотехники начинающими

Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму.

Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:

• Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
• Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
• Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.

Закон Ома

Шаг 1: Напряжение, ток, сопротивление

Эти понятия являются фундаментальными и без знакомства с ними продолжать обучение основам было бы бессмысленно. Давайте просто вспомним, что каждый материал состоит из атомов, а каждый атом в свою очередь имеет три типа частиц.

Электрон — одна из этих частицы, имеет отрицательный заряд. Протоны же имеют положительный заряд. В проводящих материалах (серебро, медь, золото, алюминий и т.д.) есть много свободных электронов, которые перемещаются хаотично. Напряжение является той силой, которая заставляет электроны перемещаться в определенном направлении.

Поток электронов, который движется в одном направлении, называется током. Когда электроны перемещаются по проводнику, то они сталкиваются с неким трением. Это трение называют сопротивлением. Сопротивление «ужимает» свободное перемещения электронов, таким образом снижая величину тока.

Более научное определение тока – скорость изменения количество электронов в определенном направлении. Единица измерения тока — Ампер (I). В электронных схемах протекающий ток лежит в диапазоне миллиампера (1 ампер = 1000 миллиампер). Например, свойственный ток для светодиода 20mA.

Единица измерения напряжения – Вольт (В). Батарея – является источником напряжения. Напряжение 3В, 3.3В, 3.7В и 5В является наиболее распространенным в электронных схемах и устройствах.

Напряжение является причиной, а ток – результатом.

Единица измерения сопротивления – Ом (Ω).

Шаг 2: Источник питания

Аккумуляторная батарея — источник напряжения или «правильно» источник электроэнергии. Батарея производит электроэнергию за счет внутренней химической реакции. На внешней стороне у неё присутствуют две клеммы. Одна из них является положительным выводом (+ V), а другая отрицательным (-V), или «землёй». Обычно источники питания бывают двух типов.

• Батареи;
• Аккумуляторы.

Батарейки используются один раз, а затем утилизируются. Аккумуляторы могут быть использованы несколько раз. Батарейки бывают разных форм и размеров, от миниатюрных, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов до батарей размером с комнату, которые обеспечивают резервное питание для телефонных станций и компьютерных центров.

В зависимости от внутреннего состава источники питания могут быть разных типов. Несколько наиболее распространённых типов, используемых в робототехнике и технических проектах:

Батареи 1,5 В

Батарейки с таким напряжением могут иметь различные размеры. Наиболее распространённые размеры АА и ААА. Диапазон ёмкости от 500 до 3000 мАч.

3В литиевая «монетка»

Все эти литиевые элементы рассчитаны номинально на 3 В (при нагрузке) и с напряжением холостого хода около 3,6 вольт. Ёмкость может достигать от 30 до 500мAч. Широко используется в карманных устройствах за счёт их крошечных размеров.

Никель-металлогидридные (NiМГ)

Эти батареи имеют высокую плотность энергии и могут заряжаться почти мгновенно. Другая важная особенность — цена. Такие аккумуляторы дешёвые (в сравнение с их размерами и ёмкостями). Этот тип батареи часто используется в робототехнических самоделках.

3.7 В литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы

Они имеют хорошую разряжающую способность, высокую плотность энергии, отличную производительность и небольшой размер. Литий-полимерный аккумулятор широко используется в робототехнике.

9-вольтовая батарея

Наиболее распространенная форма — прямоугольная призма с округленными краями и клеммами, что расположены сверху. Ёмкость составляет около 600 мАч.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочей лошадкой всей радио-электронной промышленности. Они невероятно дешёвы, перезаряжаются и их легко купить. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в машиностроении, UPS (источниках бесперебойного питания), робототехнике и других системах, где необходим большой запас энергии, а вес не так важен. Наиболее распространенными являются напряжения 2В, 6В, 12В и 24В.

Последовательно-параллельное соединение батарей

Источник питания может быть подключен последовательно или параллельно. При подключении последовательно величина напряжения увеличивается, а когда подключение параллельное – увеличивается текущая величина тока.

Существует два важных момента относительно батарей:

Емкость является мерой (как правило, в Aмп-ч) заряда, хранящейся в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в ней. Ёмкость представляет собой максимальное количество энергии, которую можно извлечь при определенно заданных условиях.

Тем не менее, фактические возможности хранения энергии аккумулятора могут значительно отличаться от номинального заявленного значения, а ёмкость батареи сильно зависит от возраста и температуры, режимов зарядки или разрядки.

Ёмкость батареи измеряется  в ватт-часах (Вт*ч), киловатт-часах (кВт-ч), ампер-часах (А*ч) или миллиампер-час (мА * ч). Ватт-час – это напряжение (В) умноженное на силу тока(I) (получаем мощность – единица измерения Ватты (Вт)), которое может выдавать батарея определенный период времени (как правило, 1 час).

Так как напряжение фиксируемое и зависит от типа аккумулятора (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные, и т.д.), часто на внешней оболочке отмечают лишь Ач или мАч (1000 мАч = 1Aч). Для более продолжительной работы электронного устройства необходимо брать батареи с низким током утечки.

Чтобы определить срок службы аккумулятора, разделите ёмкость на фактический ток нагрузки. Цепь, которая потребляет 10 мА и питается от 9-вольтной батареи будет работать около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов.

Во многих типах аккумуляторов, вы не можете «забрать» энергию полностью (другими словами, аккумулятор не может быть полностью разряжен), не нанося серьезный, и часто непоправимый ущерб химическим составляющим. Глубина разрядки (DOD) аккумулятора определяет долю тока, которая может быть извлечена. Например, если DOD определено производителем как 25%, то только 25% от ёмкости батареи может быть использовано.

Темпы зарядки/разрядки влияют на номинальную ёмкость батареи. Если источник питания разряжается очень быстро (т.е., ток разряда высокий), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи снижается и ёмкость будет ниже. С другой стороны если батарея разряжается очень медленно (используется низкий ток), то ёмкость будет выше.

Температура батареи также будет влиять на ёмкость. При более высоких температурах ёмкость аккумулятора, как правило, выше, чем при более низких температурах. Тем не менее, намеренное повышение температуры не является эффективным способом повышения ёмкости аккумулятора, так как это также уменьшает срок службы самого источника питания.

С-Ёмкость: Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно её емкости. Большинство батарей, за исключением свинцово-кислотных, оценено в 1C. Например, батарея с ёмкостью 1000mAh, выдает 1000mA в течение одного часа, если уровень – 1C. Та же батарея, с уровнем 0.5C, выдает 500mA в течение двух часов. С уровнем 2C, та же батарея выдает 2000mA в течение 30 минут. 1C часто упоминается как одночасовой разряд; 0.5C – как двухчасовой и 0.1C – как 10-часовой.

Ёмкость батареи обычно измеряется с помощью анализатора. Анализаторы тока отображают информацию в процентах отталкиваясь от значения номинальной ёмкости. Новая батарея иногда выдает больше 100 % тока. В таком случае, батарея просто оценена консервативно и может выдержать более длительное время, чем указанно производителем.

Зарядное устройство может быть подобрано с точки зрения ёмкости батареи или величины C. Например зарядное устройство с номиналом C/10 полностью зарядит батарею через 10 часов, зарядное устройство с номиналом в 4C, зарядило бы аккумулятор через 15 минут.

Очень быстрые темпы зарядки (1 час или менее) обычно требуют того, чтобы зарядное устройство тщательно контролировало параметры аккумулятора, такие как предельное напряжение и температура, чтобы предотвратить перезаряд и повреждения батареи.

Напряжение гальванического элемента определяется химическими реакциями, что проходят внутри него. Например, щелочные элементы – 1.5 В, все свинцово- кислотные – 2 В, а литиевые – 3 В. Батареи могут состоять из нескольких ячеек, поэтому вы редко, где сможете увидеть 2-вольтовую свинцово-кислотную батарею.

Обычно они соединены вместе внутри, чтобы выдавать 6 В, 12 В или 24 В. Не стоит забывать о том, что номинальное напряжение в «1.5-вольтовой» батарее типа AA фактически начинается с 1.6 В, затем быстро опускается к 1.5, после чего медленно дрейфует вниз к 1.0 В, при котором батарею уже принято считать ‘разряженной’.

Как лучше выбрать батарею для поделки?

Как вы уже поняли, в свободном доступе, можно найти много типов батарей с разным химическим составом, таким образом, не легко выбрать, какое питание является лучшим для именно вашего проекта.

Если проект очень энергозависимый (большие системы звука и моторизованные самоделки) следует выбирать свинцово-кислотную батарею.

Если вы хотите построить переносную поделку, которая будет потреблять небольшой ток, то следует выбрать литиевую батарею. Для любого портативного проекта (легкий вес и умеренное питание) выбираем литиево-ионный аккумулятор. Вы можете выбрать более дешёвый аккумулятор на основе метало-никелевого гидрида (NIMH), хотя они  более тяжёлые, но не уступают литиево-ионным в остальных характеристиках.

Если вы хотели бы сделать энергоёмкий проект то литиево-ионный щелочной (LiPo) аккумулятор будет лучшим вариантом, потому что он имеет маленькие размеры, лёгок по сравнению с другими типами батарей, перезаряжается очень быстро и выдаёт ток высокого значения.

Хотите, чтобы Ваши аккумуляторы прослужили долгое время? Используйте высококачественное зарядное устройство, которое имеет датчики для поддержания надлежащего уровня заряда и подзарядки малым током. Дешёвое зарядное устройство убьёт ваши аккумуляторы.

Шаг 3: Резисторы

Резистор — очень простой и наиболее распространённый элемент на схемах. Он применяется для того, чтобы управлять или ограничивать ток в электрической цепи.

Резисторы — пассивные компоненты, которые только потребляют энергию (и не могут производить её). Резисторы, как правило, добавляются в цепь, где они дополняют активные компоненты, такие как ОУ, микроконтроллеры и другие интегральные схемы. Обычно они используются, чтобы ограничить ток, разделить напряжения и линии ввода/вывода.

Сопротивление резистора измеряется в Омах. Большие значения могут быть сопоставлены с префиксом кило-, мега-, или гига, чтобы сделать значения легко читаемыми. Часто можно увидеть резисторы с меткой кОм и МОм диапазоне (гораздо реже мОм резисторы). Например, 4,700Ω резистор эквивалентен 4.7kΩ резистору и 5,600,000Ω резистор можно записать в виде 5,600kΩ или (более обычно ) 5.6MΩ.

Существуют тысячи различных типов резисторов и множество фирм, что их производят. Если брать грубую градацию то существуют два вида резисторов:

• с чётко заданными характеристиками;
•  общего назначения, чьи характеристики могут «гулять» (производитель сам указывает возможное отклонение).

Пример общих характеристик:

• Температурный коэффициент;
• Коэффициент напряжения;
• Шум;
• Частотный диапазон;
• Мощность;
• Физический размер.

По своим свойствам резисторы могут быть классифицированы как:

Линейный резистор — тип резистора, сопротивление которого остается постоянным с увеличением разности потенциалов (напряжения), что прикладываются к нему (сопротивление и ток, что проходит через резистор не изменяется от приложенного напряжения). Особенности вольт-амперной характеристики такого резистора — прямая линия.

Не линейный резистор – это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от значения прикладываемого напряжения или протекающего через него тока. Это тип имеет нелинейную вольт-амперную характеристику и не строго следует закону Ома.

Есть несколько типов нелинейных резисторов:

• Резисторы ОТК (Отрицательный Температурный Коэффициент) — их сопротивление понижается с повышением температуры.
• Резисторы ПЕК (Положительный Температурный Коэффициент) — их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
• Резисторы ЛЗР (Светло-зависимые резисторы) — их сопротивление изменяется с изменением интенсивности светового потока.
• Резисторы VDR (Вольт зависимые резисторы) — их сопротивление критически понижается, когда значение напряжения превышает определенное значение.

Не линейные резисторы используются в различных проектах. ЛЗР используется в качестве датчика в различных робототехнических проектах.

Кроме этого, резисторы бывают с постоянным и переменным значением:

Резисторы постоянного значения — типы резисторов, значение которых уже установлено, при производстве и не может быть изменено во время использования.

Переменный резистор или потенциометр – тип резистора, значение которого может быть изменено во время использования. Этот тип обычно имеет вал, который поворачивается или перемещается вручную для изменения значения сопротивления в фиксированном диапазоне, например, от. 0 кОм до 100 кОм.

Магазин сопротивлений:

Этот тип резистора состоит из «упаковки», в которой содержится два или более резисторов. Он имеет несколько терминалов, благодаря которым может быть выбрано значение сопротивления.

По составу резисторы бывают:

Углеродные:

Сердечник таких резисторов отливается из углерода и связующего вещества, создающих требуемое сопротивление. Сердечник имеет чашеобразные контакты, удерживающие стержень резистора с каждой стороны.  Весь сердечник заливается материалом (наподобие бакелита) в изолированном корпусе. Корпус имеет пористую структуру, поэтому углеродные композиционные резисторы чувствительны к относительной влажности окружающей среды.

Эти типы резисторов обычно производит шум в цепи за счёт электронов, проходящих через углеродные частицы, таким образом, эти резисторы, не используются в «важных» схемах, хотя они дешевле.

Осаждения углерода:

Резистор, который сделан путём нанесения тонкого слоя углерода вокруг керамического стержня — называется углеродо-осаждённым резистором. Он изготавливается путем нагревания керамических стержней внутри колбы метана и осаждением углерода вокруг них. Значение резистора определяется количеством углерода, осажденного вокруг керамического стержня.

Пленочный резистор:

Резистор выполнен путем осаждения распыляемого металла в вакууме на керамическую основу прута. Эти типы резисторов очень надежны, имеют высокую устойчивость, а также имеют высокий температурный коэффициент. Хотя они дороже по сравнению с другими, но используются в основных системах.

Проволочный резистор:

Проволочный резистор изготовлен путем намотки металлической проволоки вокруг керамического сердечника. Металлический провод представляет собой сплав различных металлов подобранных согласно заявленным особенностям и сопротивлениям требуемого резистора. Эти тип резистора имеет высокую стабильность, а также  выдерживает большие мощности, но, как правило, они более громоздкие по сравнению с другими типами резисторов.

Метало-керамические:

Эти  резисторы изготовлены путем обжига некоторых металлов, смешанные с керамикой на керамической подложке. Доля смеси в смешанном метало-керамическом резисторе определяет значение сопротивления. Этот тип очень стабилен, а также имеет точно вымеренное сопротивление. Их в основном используют для поверхностного монтажа на печатных платах.

Прецизионные резисторы:

Резисторы, значение сопротивлений которых лежит в пределах допуска, поэтому они очень точны (номинальная величина находится в узком диапазоне).

Все резисторы имеют допуск, который даётся в процентах. Допуск говорит нам, насколько близко к номинальному значению сопротивления может изменяться. Например, 500Ω резистор, который имеет значение допуска 10%, может иметь сопротивление между 550Ω или 450Ω. Если же резистор имеет допуск 1%, сопротивление будет меняться только на 1%. Таким образом, 500Ω резистор может варьироваться от 495Ω 505Ω.

Прецизионный резистор — резистор, у которого уровень допуска всего 0.005%.

Плавкий резистор:

Проволочный резистор, разработан таким образом, чтобы легко перегореть, когда номинальная мощность превысет граничный порог. Таким образом плавкий резистор имеет две функции. Когда питание не превышено, он служит ограничителем тока. Когда номинальная мощность превышена, оа функционирует как предохранитель, после перегорания цепь становится разорванной, что защищает компоненты от короткого замыкания.

Терморезисторы:

Теплочувствительный резистор, значение сопротивления которого изменяется с изменением рабочей температуры.

Терморезисторы показывают или положительный температурный коэффициент (PTC) или отрицательный температурный коэффициент (NTC).

Насколько изменяется сопротивление с изменениями рабочей температуры зависит от размера и конструкции терморезистора. Всегда лучше проверить справочные данные, чтобы узнать все спецификации терморезисторов.

Фоторезисторы:

Резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от светового потока, что падает на его поверхность. В тёмной среде сопротивление фоторезистора очень высоко, несколько M Ω. Когда интенсивный свет попадает на поверхность, сопротивление фоторезистора существенно падает.

Таким образом фоторезисторы — переменные резисторы, сопротивление которых зависит от количества света, что падает на его поверхность.

Выводные и безвыводные типы резисторов:

Выводные резисторы: Этот тип резисторов использовался в самых первых электронных схемах. Компоненты подключались к выводным клеммам. С течением времени, начали использоваться печатные платы, в монтажные отверстия которых впаивались выводы радиоэлементов.

Резисторы поверхностного монтажа:

Этот тип резистора всё более часто стали использовать начиная с введения технологии поверхностного монтажа. Обычно этот тип резистора создается путём использования тонкоплёночной технологии.

Шаг 4: Стандартные или общие значения резисторов

Система обозначений имеет свои истоки, которые выходят с начала прошлого века, когда большинство резисторов были углеродными с относительно плохими производственными допусками. Объяснение довольно простое – используя 10% допуск можно уменьшить число выпускаемых резисторов.

Было бы  малоэффективно производить резисторы с сопротивлением 105 Ом, так как 105 находится в пределах 10%-го диапазона допуска резистора на 100 Ом. Следующая рыночная категория составляет 120 Ом, потому что у резистора на 100 Ом с 10%-й терпимостью, будет диапазон между 90 и 110 Ом.

У резистора на 120 Ом диапазон лежит между 110 и 130 Ом. По этой логики предпочтительно выпускать резисторы с 10% допуском 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (соответственно округлены). Это — ряд E12, показанный ниже.

Терпимость 20% E6,

Терпимость 10% E12,

Терпимость 5% E24 (и обычно 2%-я терпимость),

Терпимость 2% E48,

E96 1% терпимости,

E192 0,5, 0,25, 0,1% и выше допуски.

Стандартные значения резисторов:

Е6 серии: (20% допуска) 10, 15, 22, 33, 47, 68

E12 серии: (10% допуска) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82

E24 серии: (5% допуска) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91

E48 серии: (2% допуска) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 866, 909, 953

E96 серии: (1% допуска) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 294, 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 536, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 959, 976

E192 серии: (0,5, 0,25, 0,1 и 0,05% допуска) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213, 215, 218, 221, 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 287, 291, 294, 298, 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 388, 392, 397, 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 523, 530, 536, 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 706, 715, 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 953, 965, 976, 988

При разработке оборудования лучше всего придерживаться самого низкого раздела, т.е. лучше использовать E6, а не E12. Таким образом, чтобы число различных групп в любом оборудовании было минимизировано.

Как научиться читать электрическую схему

Любая радиоаппаратура включает в себя отдельные радиодетали, которые спаяны между собой при помощи определенного способа. Все эти элементы отражаются на электрической схеме условными графическими значениями.

Чтобы научиться читать документ, необходимо понимать условное обозначение всех проводниковых элементов электроцепи. Каждая деталь имеет свое графическое обозначение и включает в себя условную конструкцию с характерными особенностями.

Простейшая электрическая схема

Проще всего работать с таким элементом как электронный конденсатор с резисторами, динамиками и другим электрооборудованием с автоматизацией. Как правило, их легко узнать без всякой таблицы с условными обозначениями. Учиться на них проще. Сложнее осуществлять работу с полупроводниками, а именно транзисторами, симисторами и микросхемами.

К примеру, каждый биполярный транзистор имеет в себе три вывода, а именно, базу, коллектор и эмиттер. По этой причине необходимы условные изображения и уточняющая информация в виде латинских букв. Изучение их может занять много дней, как и обучение их опознания.

Обратите внимание! Кроме букв на каждой схеме есть цифры. Они говорят о нумерации и технических характеристиках. Стоит указать, что самостоятельно научиться читать документ невозможно, и поэтому нужны уроки и обучающие пособия.

Условные графические значения электросхемы

Основные правила

В ответ на вопрос, как читать электросхемы, стоит уточнить, что это нужно делать слева направо, от начала до самого конца. В этом заключается основное правило. Следующее правило заключается в расчленении единого чертежа на небольшие картинки или простые цепи. Она состоит из источника электротока, приемника тока, прямого привода, обратного провода и одного контакта аппарата.

Поэтому, начиная изучать документ, нужно разбить его на части. Далее обязательно нужно принимать во внимание все детали, с замечаниями, экспликациями, пояснениями и спецификациями. Если в чертеже находятся ссылки, то нужно изучить и их.

Обратите внимание! Чертежи, которые отражают момент работу электропитания, электрозащиты, управления и сигнализации, должны быть изучены на количество источников питания, взаимодействие, согласованность совместной работы, оценку последствий вероятных неисправностей, нарушение проводной изоляции, проверку схемы с отсутствием ложных цепей, оценку надежности электрического питания, режим работы оборудования и проверку выполнения мер, которые обеспечивают безопасное проведение работ.

Разбивка чертежа на несколько частей как основное правило

Условные обозначения

Согласно нормативным документам, есть стандартные графические условные обозначения в однолинейных и двухлинейных схемах. Далее представлена таблица с подобными символами под названием электрические схемы для начинающих условные обозначения. Стоит указать, что в чертежах используются также цифры и буквы. Подобная маркировка регулируется с помощью нормативных документов, а именно гостов.

Условное значение букв на документе

Как составлять схему

Составление электрической схемы должно производиться опытным электриком с учетом существующих гостов, поясняющих и уточняющих работу тех или иных проводников. Бывают согласно госту электрические схемы структурными, функциональными, принципиальными, монтажными, общими и объединенными. Сделать любую из приведенного перечня можно, выстраивая простейшие элементы друг с другом.

Составление документа по госту

Электросхемы? — разберется даже школьник!

Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы.

Безусловно, что для понимания работы сложных электросистем по схемам вам предстоит изучить и другие обозначения. Условное обозначение датчиков также может отличаться, но все они обычно подписаны, как и все другие элементы, преобразующие энергию в электрической сети автомобиля.

У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. Иногда пунктирную линию вообще не рисуют, а у контактов просто указывают принадлежность к реле K1.

Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем. В различных схемах изображение таких элементов может меняться, но элементы всегда подписаны и интуитивно понятно нарисованы, по-этому, ниже будут приведены только некоторые из них, иначе эта статья растянется надолго.

Этот важнейший вопрос, к сожалению, часто недооценивают, поэтому одной из основных задач чтения схемы является проверка: сможет ли устройство прийти из любого промежуточного состояния в рабочее и не произойдут ли при этом непредвиденные оперативные переключения.

Детектор скрытой проводки

Индикатор скрытой проводки – это специальное устройство для обнаружения электросети, проложенной в штробах под штукатуркой стены. Без него не обходится даже простой ремонт домашней электропроводки и розеток. Прибор необходим, когда старая проводка в стенах была проложена без исполнительных схем, и определить место её укладки в отсутствие специального прибора невозможно.

При выполнении ремонтных работ целостность изоляции скрытой проводки может быть нарушена сверлом или гвоздем. Подобные действия могут вызвать поражение электрическим током, а также вывести из строя всю домашнюю сеть.

Микросхема детектора для скрытой проводки

Для обнаружения скрытой проводки в большинстве случаев будет достаточно устройства, выполненного из стрелочного или цифрового омметра с полевым транзистором. Корпусом радиоэлемента проводят по участку стены и, если он «видит» проводку, то значения на омметре сразу же меняются. Модифицированный детектор изображен на схеме ниже. Для его изготовления нужны:

• Батарейка;
• Светодиод для индикации;
• Транзистор;
• Резисторы на 1 Мом, 100 кОм, 330 Ом и 220 Ом;
• Переключатель для начала в работы.

Детали для детектора

Автоматический регулятор оборотов кулера

Это устройство будет полезным как для простых людей, так и для специалистов по ремонту и обслуживанию ПК. Зачастую производители комплектующих для компьютерной техники подключают питание кулера, охлаждающего процессор или материнскую плату, напрямую.

Из-за этого устройство непрерывно вращается на максимальной скорости, несмотря на то, что ПК бездействует. Установив самодельный автоматический регулятор, можно не беспокоиться о температуре процессора, ведь датчик будет включать охлаждение автоматически, когда это действительно необходимо.

Регулятор оборотов не только увеличит срок службы кулера, но и снизит громкость шумов в помещении. Сделать его можно на основе двух транзисторов, резистора и термистора.

Самоделка в виде регулятора кулера

Беспроводной светодиод

Этот примитивный прибор не имеет какой-либо практической ценности, но способен удивить далеких от электроники людей. Он представляет собой светодиод, который начинает светиться, будучи не подключенным к источнику питания.

Схема основана на одном транзисторе, который является практически полноценным генератором тока высокой частоты. Индуктор представлен в виде обычной проволоки, которая согнута в форме кольца. У светодиода имеется приемная петля, получающая на некотором расстоянии от индуктора электрический сигнал и заставляющая лампочку гореть.

Схема беспроводного светодиода

Для схемы понадобятся:

• 6 пальчиковых батареек;
• Светодиод;
• Транзистор (БФ494);
• Конденсатор на 0.1 мкФ;
• Резистор на 33 кОм;
• Индуктор 330 мкГ;
• Провода.

«Магический» светодиод

Простейший инвертер без транзисторов

Как известно из теоретического курса физики, инвертер преобразует постоянный электрический ток в переменный. Примечательно то, что в большинстве случаев при сборке такого прибора вполне можно обойтись без пайки. Достаточно соединить все контакты простой скруткой.

Инвертер, конечно, будет недолговечным, так как реле рано или поздно выйдет из строя, но купить его снова не составит больших проблем. Иногда можно даже найти ненужный переключатель от старого прибора или выпаять его самостоятельно.

Важно! Процесс создания инвертера поможет понять принцип работы постоянного и переменного тока, конвертации одного типа в другой.

Схема инвертора

Для прибора понадобятся:

• Трансформатор от радиоприемника, с обмоткой на 220 и 12 Вольт;
• Реле на 12 Вольт;
• Провода для соединения деталей;
• Нагрузка на схему в виде обычной лампочки.

Инвертер простой конструкции без пайки

Автоматический выключатель

Схема аппарата крайне проста, но очень надежна. Принцип работы выключателя основан на работе конденсаторе. Когда происходит нажатие на кнопку, загорается светодиод или лампа. Когда конденсатор будет полностью разряжен, источник света погаснет.

Принцип работы следующий: при нажатии кнопки с возвратом происходит зарядка конденсатора, и он превращается в «питательный» элемент. Когда выключатель разомкнет контакт, радиоэлемент будет разряжаться и питать собой цепь, в которой установлена лампа.

Вам это будет интересно  Установка УЗИП — схемы подключения, правила монтажа

Электросхема выключателя на кнопке

 Важно! Так как конденсатор не может вечно держать заряд, то свет рано или поздно  погаснет. Когда это произойдет – сказать сложно, так как все зависит от характеристик радиоэлементов, используемых в приборе.

Полезно такое устройство будет, например, в погребе или техническом подполье. Человек нажимает кнопку, берет необходимые ему вещи и, чтобы не тянуться к выключателю с грузом в руках, просто выходит из подвала. Когда конденсатор полностью разрядится, лампочка потухнет.

Собранный выключатель

Описание работы

Если электросхема построена правильно, то и работать она будет исправно. Работает все так. От источника питания идет заряд, который попадает под клеммник в проводник и электромагнитную катушку реле. Через катушку электроток устремляется к контактам. Как только ток попадает в контакты, начинает работать вся сеть, включается диод. Благодаря электродвижущей силе поддерживается первоначальный электроток, и он достигает наибольших значений.

Обратите внимание! Стоит указать, что без электродвижущей самоиндукции поддержание тока в контуре невозможно, поскольку при большом значении амплитуды, радиоэлементы начинают плохо работать. Благодаря этому импульсу, пробиваются полупроводниковые переходы, и выводится аппарат из функционирования. Сегодня диоды уже встраиваются в реле. Это позволяет работать электросхеме правильно.

В целом, в дополнение к теме, как научиться читать электрические принципиальные схемы, стоит отметить, что читать их необходимо с опорой на обучающий материал, в котором указывается информация о том, что значат те или иные условные обозначения. Только после получения полной информации, можно приступать к работе, если производятся соответствующие действия в электропроводке.

Помогла вам статья?

Понятие электрической схемы

Электрическая схема — это совокупность графических элементов, описывающая порядок их соединения и взаимодействия.

Там также могут обозначаться механические связи, например, между реле и его контактами. Электрические схемы упрощают сборку, наладку и проверку собранных по ним устройств.

Виды электрических схем

Для того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область.

Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению.

В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и монтажные электрические схемы, однолинейные, полнолинейные и развернутые.

Каждая из них имеет свои специфические особенности.

К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию.

Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования.

Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки.

Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы.

Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.

Важно

На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования.

Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети.

К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план.

В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие.

Порядок изучения чертежей

Как читать электрические схемы правильно и понимать представленную на чертеже информацию? Достаточно уметь ориентироваться в условно-графических обозначениях ГОСТа, это основа каждого разработанного проекта.

Сначала определяют тип чертежа. Согласно по ГОСТ 2.702-75, каждому графическому документу соответствует индивидуальный код. Все электрические чертежи имеют буквенное обозначение «Э» и соответствующее цифровое значение от 0 до 7. Электрической принципиальной схеме соответствует код «Э3».

Чтение принципиальной схемы:

• Визуально ознакомится с представленным чертежом, обратить внимание на указанные примечания и технические требования.
• Найти на схематическом изображении все компоненты, указанные в перечне документа;
• Определить источник питания системы и род тока (однофазный, трехфазный);
• Найти основные узлы, и определить их источник электропитания;
• Ознакомится с элементами и устройствами защиты;
• Изучить способ управления, обозначенный на документе, его задачи и алгоритм действий. Понять последовательность действий устройства при запуске, остановке, коротком замыкании;
• Анализировать работу каждого участка цепи, определить основные составляющие, вспомогательные элементы, изучить техническую документацию перечисленных деталей;
• На основе изученных данных документа, сделать вывод о процессах, протекающих в каждом звене цепи, представленной на чертеже.

Зная последовательность действий, буквенно-графические обозначения, можно прочитать любую электрическую схему.

Чтение схем

Условное обозначение элементов

Но прежде чем изучать даже самую простую схему нужно познакомиться с основными элементами и их условными обозначениями.

Как обозначаются источники питания

Любая схема, насколько бы она ни была сложна или наоборот проста не будет работать без электропитания. Принципиально различают два вида источника питания:

1. Постоянный ток;

2. Переменный ток.

На данном этапе мы будем рассматривать с вами исключительно источники постоянного тока, к которым относятся: батарейки, аккумуляторы, разнообразные блоки питания и т. д.

Несмотря на все разнообразие существующих элементов на схемах они имеют практически идентичное обозначение (есть некоторые различия).

Батарейка (единичный гальванический элемент)

Итак, батарейка. Причем не имеет значения какого она будет типа (АА, ААА и т.д.) обозначается двумя черточками разной длины. Причем линия большей длины обозначает «+», а меньшей «-».

Батарейка имеет стандартное буквенное обозначение “G”

Но многие радиолюбители вместо «G» используют обозначение «Е». Это указывает на то, что данный элемент является источником ЭДС (электродвижущей силы).

Если используется гальваническая группа элементов, то источник питания обозначается так:

И уже батарея будет иметь следующее буквенное обозначение: «GB».

Обозначение проводов и их соединения на схеме

Электрические провода выполняют самую главную функцию: соединяют все элементы в единую сеть и по факту заставляют работать всю нашу схему.

У проводов есть множество характеристик: сечение, материал, изоляция, и т. д.

Но в схемах чаще всего используются монтажные гибкие провода.

На печатных платах роль проводов выполняют токопроводящие дорожки. При этом на чертежах, что дорожки, что провода обозначаются одинаково – прямыми линиями.

Давайте рассмотрим простейший пример. Для того, чтобы зажечь самую простую лампу накаливания на 12 Вольт,

необходимо при помощи соединительных проводов, напряжение от аккумулятора подать на лампочку. И тогда по замкнутой цепи от плюса к минусу потечет ток и, проходя через лампу, спровоцирует нагрев спирали, и лампа загорится.

В сложных и многоэлементных цепях проводники довольно часто пересекаются. При этом если в месте пересечения не образуется электрическая связь, то на схеме точка не ставится.

А если в месте пересечения образуется электрическая связь, то тогда на чертеже ставится точка и это соединение теперь является электрическим узлом .

В таком узле вполне могут пересекаться сразу несколько проводников.

Как обозначается общий провод

В достаточно сложных схемах, чтобы улучшить читаемость и не перегружать чертеж, очень часто проводники, соединяемые с общим «минусом» не обозначают. А в место них используют специальные знаки.

Так же в иностранных схемах с таким знаком встречается надпись GND или GRAUND, что переводится как «земля».

Но учтите следующий момент, что не во всех схемах общий провод «минус». Если вы будете читать старые советские схемы, то там часто общим проводом является «плюс».

Давайте рассмотрим следующую схему

Когда речь заходит о том, что потенциал в точке «1» равен, например, 10 Вольтам, это значит, что напряжение нужно измерять между данной точкой и «землей»(минусом элемента питания). Метод указывания всего одной точки удобен с практической стороны.

Как обозначаются радиодетали на схемах

Радиодетали — это фундамент любого устройства и к ним относятся: резисторы, транзисторы, светодиоды, конденсаторы, диодные мосты и т. д.

Для того, чтобы читать схемы, вы просто обязаны знать условное графическое обозначение базовых радиодеталей:

Давайте теперь попробуем прочесть следующую простую схему питания светодиода:

В этой схеме для нас есть два новых элемента: это резистор и светодиод. Главным параметром резистора является его сопротивление, которое указывается прямо на схеме рядом с условным обозначением сопротивления. Так же зачастую указывается и мощность рассеивания.

Параметры светодиода на схеме не указываются, а записываются в спецификации к схеме.

Итак, наша схема замкнута, а это значит по ней протекает электрический ток. Причем все элементы соединены последовательно. Это свидетельствует тому, что сила тока везде будет одинакова.

Принято считать, что ток «I» протекает от положительной обкладки источника питания, через резистор «R», светодиод «VD» к отрицательной обкладке.

Принцип работы схемы предельно прост: протекающий ток заставляет светиться светодиод, а для того, чтобы он (светодиод) не сгорел, сопротивление выполняет функцию ограничителя тока.

При этом если мы с вами измерим напряжение на резисторе и светодиоде, то согласно второму закону Кирхгофа оно будет различно.

И если сложить полученные напряжения, то их сумма будет равна напряжению источника питания.

Элементы электрических цепей, приборы

Номер на рисункеОписаниеНомер на рисункеОписание

УГО реле времени, кнопки, выключатели, концевые выключатели, часто используют при разработке схем электропривода.

Схематическое изображение плавкого предохранителя. При чтении электрической схемы следует внимательно учитывать все линии и параметры чертежа, чтобы не спутать назначение элемента. Например, предохранитель и резистор имеют незначительные отличия. На схемах силовая линия изображается проходящей через предохранитель, резистор чертится без внутренних элементов.

Изображение автоматического выключателя на полной схеме

Контактный коммутационный аппарат. Служит автоматической защитой электрической сети от аварий, короткого замыкания. Приводится в действие механическим, либо электрическим способом.

Автоматический выключатель на однолинейной схеме

Трансформатор представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками. Бывает одно и трехфазный, повышающий и понижающий. Также подразделяется на сухой и масляный, в зависимости от способа охлаждения. Мощность варьируется от 0.1 МВА до 630 МВА (в России).

УГО трансформаторов

Обозначение трансформаторов тока на полной (а) и однолинейной (в) схеме

Графическое обозначение электрических машин (ЭМ)

Электрические моторы, зависит от вида, способны не только потреблять энергию. При разработке промышленных систем, используют моторы, которые при отсутствии нагрузки генерируют энергию в сеть, тем самым сокращая затраты.

А — Трехфазные электродвигатели:

1 — Асинхронный с короткозамкнутым ротором

2 — Асинхронный с короткозамкнутым ротором, двухскоростной

3 — Асинхронный с фазным ротором

4 — Синхронные электродвигатели; генераторы.

В — Коллекторные электродвигатели постоянного тока:

1 — с возбуждением обмотки от постоянного магнита

2 — Электрическая машина с катушкой возбуждения

В связке с электромоторами, на схемах показаны магнитные пускатели, устройства мягкого пуска, частотный преобразователь. Эти устройства служат для запуска электрических моторов, бесперебойной работы системы. Последние два элемента уберегают сеть от «просадки» напряжения в сети.

УГО магнитного пускателя на схеме

Переключатели выполняют функцию коммутационного оборудования. Отключают и включают в работу определенные участки сети, по мере необходимости.

Графические обозначения в электрических схемах механических переключателей

Условные графические обозначения розеток и выключателей в электрических схемах. Включают в разработанные чертежи электрификации домов, квартир, производств.

Звонок на электрической схеме по стандартам УГО с обозначенным размером

Учимся читать схемы с транзисторами

На данном чертеже мы видим транзистор VT1 и двигатель M1. Для определенности будем применять транзистор типа 2N2222, который работает в режиме электронного ключа.

Чтобы транзистор открылся, нужно на его базу подать положительный потенциал относительно эмиттера – для n–p–n типа; для p–n–p типа нужно подавать отрицательный потенциал относительно эмиттера.

Кнопка SA1 с фиксацией, то есть он сохраняет свое положение после нажатия. Двигатель M1 постоянного тока.

В исходном состоянии цепь разомкнута контактами SA1. При нажатии кнопки SA1 создается несколько путей протеканию тока. Первый путь – «+» GB1 – контакты SA1 – резистор R1 – переход база-эмиттер транзистора VT1 – «-» GB1. Под действием протекающего тока через переход база-эмиттер транзистор открывается и образуется второй путь току – «+»GB1 – SA1 – катушка реле K1 – коллектор-эмиттер VT1 – «-» GB1.

Получив питание, реле K1 замыкает свои разомкнутые контакты K1.1 в цепи двигателя M1. Таким образом, создается третий путь: «+» GB1 – SA1 – K1.1 – M1 – «-» GB1.

Теперь давайте все подытожим. Для того чтобы научиться читать электрические схемы, на первых порах достаточно лишь четко понимать законы Кирхгофа, Ома, электромагнитной индукции; способы соединения резисторов, конденсаторов; также следует знать назначение всех элементом. Также поначалу следует собирать те устройства, на которые имеются максимально подробные описания назначения отдельных компонентов и узлов.

Что такое даташит и для чего он нужен

Даташит (Datasheet) — это техническая спецификация, в которой указывается полная информация о радиодетали. Вся техническая информация, основная схема включения, параметры и типы корпусов указываются именно в этом документе.

Даташиты бывают на разных языках, в основном на английском. Есть и переведенные варианты.

Документация на микросхему NE555. Нарисован корпус и внешний вид детали.

Здесь подробно описывается микросхема, ее параметры и условия работы.

Такая документация есть на любую деталь. Это очень удобно и информативно, особенно при поиске аналогов. А помощью интернета поиск аналога деталей или схемы стал еще проще.

Еще даташит позволяет опознать неизвестную деталь или микросхему. Достаточно написать ее название в поисковике, добавить слово даташит, и в результатах поиска будет вся документация.

Как составлять схему

Составление электрической схемы должно производиться опытным электриком с учетом существующих гостов, поясняющих и уточняющих работу тех или иных проводников. Бывают согласно госту электрические схемы структурными, функциональными, принципиальными, монтажными, общими и объединенными. Сделать любую из приведенного перечня можно, выстраивая простейшие элементы друг с другом.

Составление документа по госту

Советы начинающему электрику

Использование электричества сегодня позволяет решать огромное количество задач. Это приводит к тому, что многие начинают интересоваться данным явлением и изучать его досконально.

Основные моменты

Чтобы стать хорошим электриком, необходимо придерживаться нескольких основных правил:

1. В первую очередь следует ознакомиться с основами. Изучите теорию электричества, чтобы понять основные процессы, происходящие в таких системах.
2. Старайтесь практиковаться у опытных специалистов. Это поможет вам получить определенные навыки и научит вас работать в «боевых» условиях.
3. Обязательно читайте специальную литературу и изучайте рынок новых материалов или методик в данной сфере.

Пособие для начинающего электрика

На сегодняшний день существует огромное количество ресурсов, на которых каждый желающий сможет получить базовые знания по электротехнике, а также углубить уже имеющиеся. Особенно полезны такие курсы, как электрика для начинающих видео – уроки. В них не только рассказывается теоретический материал, но и демонстрируется, как применить его на практике.

Также большую роль в освоении профессии электрика является умение чертить схемы, ведь именно по ним производятся все монтажные и ремонтные работы. Для этого необходимо освоить такое направление, как черчение, а также более узкую его специализацию – составление электросхем.

Для получения этих знаний лучше всего воспользоваться услугами специальных курсов или образовательных учреждений, но для старта достаточно просто освоить пособие «Электрика для начинающих – схемы». Комплексный подход в изучении физики, черчения и электротехники, а также постоянная практика позволят стать настоящим профессионалом своего дела.

Полезная информация

Для начинающего электрика важно понимать некоторые элементарные вещи:

• Выбор соответствующего сечения кабеля к определенному устройству выполняется по простому правилу. Для этого следует учитывать простой закон напряжения «Мощность=НапряжениеСилу тока». Согласно данной формуле можно вычислить все основные параметры, которые вы знаете или вам нужно определить. Затем с помощью специальных таблиц можно уже подбирать сечение кабелей и других продуктов.
• Прокладка электрических проводов должна выполняться только горизонтально или под углом в 90 градусов. Не разрешается использовать другие способы. При этом желательно делать отступ от стены или потолка около 20 см. Если в комнате присутствуют трубы, то от них нужно удалять кабель на расстояние до 40 см.
• Щитки необходимо монтировать на высоте около 1,2 м (размер конструкции 0,6 м) и на уровне 1 м, когда щит превышает ранее указанные габариты. При этом следует соблюдать небольшое расстояние между отдельными элементами, чтобы обеспечить оптимальную вентиляцию системы.
• Используйте для защиты электрических систем специальные устройства УЗО, которые позволяю контролировать утечки тока и при необходимости отключать все механизмы.

Путь к настоящему электрику длительный и лежит сквозь постоянную практику и усовершенствование навыков. Постарайтесь получать удовольствие от этой работы и вы станете настоящим профессионалом.

Заключение по теме

Итак, вопрос, как научится читать схемы электрические, не самый простой. Вам потребуется не только знание УЗО, но и знание, касающиеся параметров каждого элемента, его структуры и конструкции, а также принципа работы, и для чего он необходим. То есть, придется учить все азы радио- и электротехники. Сложно? Не без этого. Но если вы поймете, как все работает, то для вас откроются горизонты, о которых вы и не мечтали.

Помогла ли вам статья?