Разработка и выполнение электрических схем

Основным видом конструкторских документов в электротехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике и связи являются схемы. Правила выполнения и оформления схем регламентируют Государственные стандарты Единой системы конструкторской документации (ЕСКД):

- ГОСТ 2.701 – 84 "ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению";

- ГОСТ 2.702 – 75 "ЕСКД. Правила выполнения электрических схем".

Схемы выполняют без соблюдения масштаба и действительного пространственного расположения составных частей изделия. Необходимое количество типов схем, разрабатываемых на проектируемое изделие, а также количество схем каждого типа определяется разработчиком (студентом) в зависимости от особенностей изделия. Комплект схем должен быть по возможности минимальным, но содержать сведения в объеме, достаточном для проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта изделия. Схему разрешается выполнять на нескольких листах.

На схемах, как правило, используют стандартные условные графические обозначения. Если необходимо использовать не стандартизованные обозначения некоторых элементов, то на схеме делают соответствующие пояснения. При выполнении схем следует добиваться наименьшего числа изломов и пересечений линий связи, сохраняя между параллельными линиями расстояние не менее 3 мм.

В зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, схемы имеют следующие буквенные коды:

Под комбинированной схемой понимается один конструкторский документ, на котором выполнены схемы двух или более видов, выпущенные на одно изделие. Например, схема электрогидравлическая. В зависимости от основного назначения типы схем имеют следующие цифровые коды:

Код схемы состоит из буквы, определяющей вид схемы, и цифры, обозначающей тип схемы, например, ЭЗ – схема электрическая принципиальная, Э4 – схема электрическая соединений.

Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурная схема должна наиболее полно отображать состав разрабатываемого устройства. На структурной схеме изображают все основные структурные части изделия обычно в виде прямоугольников и основные взаимосвязи между ними. На схеме должны быть указаны наименования каждой структурной части, если для ее обозначения применен прямоугольник, а не условное графическое обозначение. Наименования рекомендуется вписывать в прямоугольники. Если полные наименования в прямоугольники не помещаются, в них вписывают аббревиатуры наименований, которые разъясняют в таблице, помещаемой на схеме. Структурные схемы разрабатывают при проектировании изделий (установок) на стадиях, предшествующих разработке схем других типов. Их используют для общего ознакомления с изделием (установкой).

Рисунок 2.1 – Структурная схема усилительного каскада

Функциональная схема служит для разъяснения процессов, протекающих в отдельных функциональных цепях изделия (установки) или в изделии (установке) в целом. Такие схемы используют для изучения принципов работы изделий (установок), а также при их наладке, контроле и ремонте в процессе эксплуатации. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей устройства. На линиях взаимосвязи рекомендуется стрелками указывать направления действия сигналов или потоков энергии. Обычно на структурных и функциональных схемах линия взаимосвязи может обозначать как одну линию электрической связи (два проводника), так и множество линий электрической связи (шина).

Если функциональных частей много, вместо наименований можно присваивать им порядковые номера, возрастающие сверху вниз в направлении слева направо. Номера проставляют справа от изображения или над ним. Наименования функциональных частей указывают в таблице, помещаемой на схеме. Система обозначений на схеме должна быть единая (наименования, аббревиатуры или порядковые номера).

Допускается помещать на схеме поясняющие надписи, диаграммы или таблицы, определяющие процессы во времени, а также указывать параметры в характерных точках (величины токов и напряжений, математические зависимости и т.п.).

Рисунок 2.2 – Функциональная схема универсального регистра

Структурная и функциональная схемы является первой моделью электронного устройства. Достоинством структурной схемы при изучении ЭУ является то, что по ней можно быстро получить представление о составе, структуре и выполняемой им функции (функциях), не отвлекая внимания на схемную реализацию его функциональных частей.

Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает детальное представление о принципах работы изделия (установки). Принципиальные схемы предназначены для изучения принципов работы изделий (установок). Они необходимы при их наладке, контроле и ремонте. Принципиальные схемы используют как основу для разработки других конструкторских документов, например, схем соединений (монтажных) и чертежей.

Рисунок 2.3 – Электрическая схема выходного преобразователя напряжение-ток

Рисунок 2.4 – Принципиальная электрическая схема базового элемента ТТЛ логики

Схема соединений (монтажная) показывает соединения составных частей изделия (установки) и определяет провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода (разъемы, платы, зажимы и т. п.). Схемами соединений пользуются при разработке других конструкторских документов, в первую очередь чертежей, определяющих прокладку и способы крепления проводов, жгутов, кабелей или трубопроводов в изделии. Схемы используют также при контроле, эксплуатации и ремонте изделий (установок) в процессе эксплуатации.

Схема подключения показывает внешние подключения изделия. Схемами подключения пользуются при разработке других конструкторских документов, а также для осуществления подключений изделий и при их эксплуатации.

Общая схема определяет составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации. Схемами пользуются при ознакомлении с комплексами, а также при их контроле и эксплуатации.

Схема расположения определяет относительное расположение составных частей устройства, а при необходимости также проводов, жгутов, кабелей, трубопроводов и т.п. Схемами расположения пользуются при разработке других конструкторских документов, а также при эксплуатации и ремонте.

Объединенная схема в одном конструкторском документе объединяет схемы двух или нескольких типов, выпущенных на одно устройство, например, схема структурная, принципиальная и соединений.

Допускается разрабатывать совмещенные схемы, когда на схемах одного типа помещают сведения, характерные для схемы другого типа, например, на схеме соединений изделия показывают его внешние подключения.

При необходимости допускается разрабатывать схемы прочих типов. К схемам выпускают в виде самостоятельных документов таблицы, содержащие сведения о расположении устройств, соединениях, местах подключения и др. Таким документам присваивают код, состоящий из буквы Т и кода соответствующей схемы. Например, код таблицы соединений к электрической принципиальной схеме – ТЭ3.

Полное обозначение схемы на изделие, например электрической функциональной имеет следующий вид:

АБВГ ХХХХХХ.ХХХ Э2.

В учебных курсовых проектах допускается использовать следующее обозначение схемы на изделие:

БНТУ 113020.013 Э2.

где 113020 – номер учебной группы, 013 – номер зачетной книжки.