Разработка электрической схемы: Разработка принципиальных электрических схем в ElectriCS Pro 7

Разработка принципиальных электрических схем в ElectriCS Pro 7

Михаил Чуйков
Ведущий специалист, команда разработчиков ElectriCS Pro
Светлана Капитанова
Специалист по маркетингу, команда разработчиков ElectriCS Pro

При разработке систем управления одним из основных документов проектной документации является принципиальная схема. Именно она определяет основной состав компонентов электрооборудования и взаимосвязей между ними. Принципиальная схема — фундамент электротехнического проекта, и от правильного ее выполнения зависит дальнейшее выполнение монтажных схем, схем соединений и всей сопроводительной документации. Рассмотрим выполнение принципиальных схем в системе ElectriCS Pro 7.

Для проектирования схем ElectriCS Pro использует графический редактор AutoCAD или nanoCAD. При этом удачно совмещается вся мощь инструментов графического редактора и дополнительные специализированные команды проектирования схем. Следует отметить, что для пользователей, которые привыкли работать в «чистом» AutoCAD, переход на проектирование в ElectriCS Pro происходит достаточно легко: свою коллекцию элементов пользователь может сохранить в библиотеке ElectriCS Pro и сразу же использовать на схеме.

Документ «Схема электрическая принципиальная»

В дереве проектной документации папка с принципиальными схемами имеет набор атрибутов, которые используются в основной надписи на листах схемы. Количество атрибутов и правила их заполнения являются настраиваемыми (рис. 1).

Рис. 1. Атрибуты схемы электрической принципиальной

Листы принципиальной схемы представлены в виде списка с указанием формата листа с возможностью функции предварительного просмотра. В списке можно создать новый лист схемы, открыть его или удалить (рис. 2).

Рис. 2. Перечень листов схемы принципиальной

Если вы дважды щелкнете мышкой по номеру листа, он откроется в окне графического редактора. В графическом редакторе справа от схемы добавлена панель менеджера, на закладках которой представлены все объекты проекта. Также добавлены дополнительные панели инструментов и меню ElectriCS Pro (рис. 3).

Рис. 3. Лист схемы в графическом редакторе

Создание и размещение на схеме электрических устройств

В диалоге создания электрического устройства указываются: его буквенно­позиционное обозначение, шкаф, в котором оно расположено, система. Если в диалоге указать тип по базе изделий, то у устройства будет сформирован элементный состав, автоматически подставится префикс обозначения и следующий свободный порядковый номер (например, у автоматического выключателя сформируется QF3, если в проекте уже были QF1 и QF2). При создании устройства проверяется уникальность его обозначения, в проекте не может быть двух устройств с одинаковым обозначением1 (рис. 4).

Рис. 4. Диалог создания электрического устройства

После создания устройство отобразится в менеджере. Для каждого устройства выводится элементный состав в виде условно­графических обозначений (УГО), при этом УГО, которые еще не размещены на схеме, помечаются зелеными маркерами в левом верхнем углу. Размещение элемента на схеме производится стягиванием соответствующего УГО с панели менеджера на поле схемы. Автоматически проставляется маркировка контактов и обозначение элемента. Контакты, не имеющие подключения, отмечаются маркером на схеме в виде сиреневых квадратов (рис. 5).

Рис. 5. Размещение элемента (УГО) устройства на схеме

В ElectriCS Pro используются УГО двух типов: статические и динамические. Статические УГО содержатся в библиотеке УГО и представляют собой элементы, графика которых не отличается от проекта к проекту, от листа к листу: катушки, контакты реле, двигатели и т.д. Но есть и другой вид электрических устройств, которые на схемах отображаются в виде таблиц контактов и имеют переменный внешний вид: разъемы, блоки управления, контроллеры, частотные преобразователи и т.д. Как правило, при использовании динамических УГО на схему выводятся только задействованные контакты (рис. 6).

Рис. 6. Пример статического (слева) и динамического УГО

Работа с электрическими связями (ЭС)

Удобный инструмент отрисовки позволяет задавать связи между контактами буквально двумя щелчками мыши, связь выстраивается с изломом. Номер связи присваивается автоматически, по порядку следующий из свободных (рис. 7).

Рис. 7. Электрическая связь

Когда же на принципиальную схему наносится элемент устройства, который уже размещен на другом листе схемы и имеет подключения, то от его выводов автоматически отрисуются уже подключенные электрические связи в виде отрезков.

Если пользователь при создании новой связи указал номер уже существующей электрической связи, то программа покажет сообщение­предупреждение, что ЭС с указанным обозначением уже существует, и предложит объединить связи. Так могут объединяться электрические связи, графически разнесенные на одном листе схемы или расположенные на разных листах схемы.

При «подтягивании» одной связи к другой они автоматически объединяются. Существует также обратная операция — разделения электрической связи (рис. 8).

Рис. 8. Пересечение связей и их объединение. На пересечении связей можно установить разрыв

Следует отметить, что ElectriCS Pro позволяет при необходимости на один вывод устройства подключать две электрические связи с разными номерами (рис. 9).

Рис. 9. Возможность подключения на один контакт двух (и более) электрических связей

При перемещении элементов подключенных устройств связи от контактов не отрываются, а вытягиваются, то есть если была задана связь между контактами, то программа обеспечивает целостность связей независимо от расположения элементов на листе схемы (рис. 10).

Рис. 10. Перемещение УГО с подключенными контактами

Для удобства работы с электрическими связями программа ElectriCS Pro предоставляет возможность отрисовки групповых линий связи, в том числе соединение линиями связи сопоставленных друг с другом контактов, создания изломов на линиях и другие полезные команды.

Для отображения перехода электрической связи на другой лист схемы используется несколько типов переходов:

• на следующий (или предыдущий) лист схемы, где отображается данная связь;
• на заданный лист схемы;
• на контакт электрического устройства и т.д.

Для каждого типа перехода можно задать УГО и набор атрибутов. При изменении нумерации листов или обозначения устройства, на контакт которого ссылается переход, атрибуты перехода пересчитываются автоматически (рис. 11).

Рис. 11. Переходы линий электрической связи

Копирование фрагментов схем

Копирование фрагмента схемы применяется при наличии в схеме повторяющихся типовых фрагментов. Достаточно выделить любую часть схемы и скопировать ее для вставки на данный лист либо на другой лист схемы. Также фрагмент может быть вставлен в другой проект. При вставке фрагмента автоматически создаются новые электрические устройства такого же типа, что и исходные, а также новые связи (рис. 12).

Рис. 12. Копирование фрагмента схемы

Перечень элементов схемы электрической принципиальной

Табличный отчет «Перечень элементов» генерируется программой ElectriCS Pro автоматически по данным с принципиальной схемы. Отчет можно получить отдельным документом в формате PDF, RTF, XLS, HTML, DWG, TXT или разместить на листе принципиальной схемы.

В комплект поставки ElectriCS Pro включено несколько вариантов перечня элементов: с зонами и без зон, с основной надписью по ЕСКД или СПДС. Модуль «Мастер отчетов» позволяет пользователю самостоятельно модифицировать отчет (рис. 13).

Рис. 13. Перечень элементов

В заключение следует отметить, что в статье рассматривались только основные моменты отрисовки принципиальных схем в среде ElectriCS Pro. Программа является многофункциональной и гибкой как в плане настроек, так и в последовательности разработки схемы. ElectriCS Pro предоставляет пользователю достаточный набор инструментов для создания любых многолинейных принципиальных схем. При этом качество проектирования существенно повышается за счет сокращения числа ошибок проектировщика. 

---

1 ElectriCS Pro содержит настраиваемую систему обозначений электротехнических компонентов, использование которой позволяет выпускать схемы практически под любой стандарт проектирования. Например, если в одном проекте в разных шкафах допускается наличие одинаковых обозначений у электрических устройств и связей (то есть шкафы являются идентичными), то в этом случае в настройках указывается, что на уникальность обозначения компонента также влияет обозначение шкафа, где расположены данные элементы.

САПР и графика 12`2012

• СиСофт
• inventor
• autodesk
• electrics
• pro
• 7

Разработка принципиальной электрической схемы | Проектирование силового электрооборудования

Подробности

Категория: Учеба

• проектирование
• выбор
• оборудование
• экономичность
• обучение

Содержание материала

• Проектирование силового электрооборудования
• Выбор силового электрооборудования
• Выбор аппаратов управления
• Выбор схемы электрической сети
• Выбор электропроводок
• Разработка принципиальной электрической схемы
• Разработка макетов действующих установок
• Разработка практических тем
• Проект производства электромонтажных работ
• Технология электромонтажных работ
• Графики производства работ
• Мероприятия по экономии электроэнергии
• Рациональное использование электроэнергии в осветительных установках
• Электроснабжение предприятия
• Комплектные трансформаторные подстанции
• Применение шинопроводов
• Компенсация реактивной мощности и выбор трансформаторов

Страница 6 из 17

Принципиальная электрическая схема отражает взаимные связи между отдельными электрическими устройствами, аппаратами, приборами и средствами автоматизации с учетом принципа действия и последовательности работы отдельных ее элементов.

Прежде чем составить схему, необходимо определить систему подключения к сети электродвигателей, приборов, регуляторов и других элементов, выявить их общие коммутационные аппараты и аппараты защиты. Принципиальную электрическую схему изображают в положении отключенного питания, когда на аппараты и их части нет принудительных воздействий. Такое положение является исходным для электрической схемы.
При разработке принципиальной электрической схемы рекомендуется придерживаться определенной последовательности:
1) ознакомиться с назначением, устройством и технологией работы механизма, его особенностями;
составить технические условия (задание на проектирование) на электропривод и схему управления;

вычерчить принципиальную электрическую схему;
изучить схему в целом и выделить типовые схемные решения и узлы;
определить функциональное назначение всего электрооборудования схемы;
указать марки аппаратов схемы;
соединить схему с источниками питания;
В) установить по схеме наличие замкнутых цепей протекания тока или передачи потенциала при подаче питания;
9) рассмотреть, какие аппараты включаются при подаче питания;
установить цепи, в которых переключаются контакты аппаратов;
выбрать режим работы схемы и механизма и найти в схеме аппарат, включением которого начинается работа механизма;
установить взаимодействие аппаратов и электроприводов исполнительных механизмов, начиная с первого этапа его работы;
выделить в схеме, какие дополнительные переключения производятся после первого этапа работы механизма по технологическим факторам;
рассмотреть по схеме аппараты, дающие команду на переход ко второму этапу работы;
установить по схеме момент окончания цикла работы и ее возврата в исходное состояние;
вычертить циклограмму (диаграмму включений) аппаратов схемы;
указать марки проводов принципиальной электрической схемы;
составить перечень элементов электрической схемы.
Технические условия на электропривод и схему управления должны отражать:
назначение привода, режимы его работы, нагрузку и мощность; частоту вращения, плавность и диапазон ее регулирования;
условия пуска, конструктивное исполнение и защиту от окружающей среды, а также способы крепления электродвигателя;
назначение тяговых и тормозных электромагнитов, электромагнитных плит и муфт, их тяговое усилие и момент вращения, а также конструктивное исполнение;
режимы работы схемы управления и работы механизма в целом;
последовательность операций технологического процесса;
параметры управления, контроля и защиты электрической схемы;
необходимость блокировок и ограничения перемещения частей механизма;
необходимость сигнализации и измерений различных технологических параметров.
Описание электрической схемы начинается с рассмотрения состояния аппаратов, когда они отключены, т.е. при отсутствии питания и командных воздействий. При описании схемы отмечается последовательность действия электрооборудования для рабочих и наладочных режимов, т.е. какие аппараты изменяют свое состояние при переходе к первому этапу работы, затем ко второму под воздействием управляющих команд и при взаимодействии между собой, прослеживается прохождение команд по различным цепям и аппаратам схемы. Обращается внимание на блокировки и защиту электрооборудования от ненормальных режимов работы, а также вопросы электробезопасности.
К описываемой схеме необходимо составить перечень элементов электрооборудования, с их обозначением на схеме и техническими данными, а также диаграммы работы переключателей управления и циклограммы срабатывания конечных выключателей, командоаппаратов и т.д. Циклограммы отражают динамику работы схемы и позволяют графически проанализировать ее.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• org/ListItem”> Главная
• Книги
• Учеба
• Конструирование низковольтной аппаратуры

Еще по теме:

• Классификация и выбор взрывозащищенного электрооборудования
• Конструирование низковольтной аппаратуры
• Можно ли предсказать пройдет ли оборудование лабораторные испытания?
• Выбор электротехнического оборудования
• Электрические сети и системы

Как создать собственную схему с нуля

Вы здесь: Главная / Принципиальная схема / Как создать собственную схему с нуля

4 сентября 2014 г. Автор: Øyvind Nydal Dahl 35 комментариев

Как можно с нуля разработать схему любой идеи?

Как вы можете взять идею, которая у вас в голове, и превратить ее в схематическую диаграмму?

Как правильно выбрать компоненты и правильно их собрать?

Многие люди задавали мне эти вопросы. Вчера у меня промелькнуло вдохновение, поэтому сегодня я собираюсь рассказать вам, как именно вы можете это сделать.

Начните с определения вашей идеи

Что вы собираетесь делать?

Это может показаться глупым вопросом, но многие люди на самом деле не знают. Они говорят, что хотят построить робота. Но робот может быть очень многим. Это может быть автономный автомобиль, это может быть умный квадрокоптер, это может быть гуманоид +++

Итак, начните с того, что точно запишите, что вы хотите сделать. С максимально подробной информацией, которую вы можете придумать. Если вы тоже можете это нарисовать, это даже лучше.

Разбейте все на части

Теперь создайте блок-схему, чтобы получить общее представление о вашей схеме. Например, если вы хотите построить автомобиль-робот, вам понадобятся двигатели. И вам понадобится водитель. И вам понадобится какой-то «мозг», чтобы всем управлять, вроде микроконтроллера. И, вероятно, еще несколько вещей.

Перенесите все блоки на бумагу.

Проектирование схем – по одному элементу

Теперь у вас будет блок-схема всех элементов, необходимых для разработки вашей схемы.

На этом этапе люди с опытом смогут двигаться вперед намного быстрее, чем люди без опыта. Но это не значит, что это невозможно для начинающих. Просто не торопитесь и делайте то, что я здесь описываю, и вы также сможете построить любую схему, которую захотите.

Начните с одной детали

Выберите один блок на блок-диаграмме.

Допустим, мы начнем с драйвера двигателя для нашего робота. Во многих случаях вы можете найти интегральную схему, в которой есть все, что вам нужно. И обычно он поставляется с таблицей данных, в которой рассказывается, как его использовать.

Но иногда нет подходящих чипов. Таким образом, вам придется проектировать часть самостоятельно.

«Но я не умею проектировать двигатель!», — скажете вы. “Что я должен делать?”

Ответ на этот вопрос является ключевым. Так что будьте внимательны 😉

Вы научились этому или нашли схему, которую сделал кто-то другой.

Это так просто. Если вы хотите знать, как спроектировать радиопередатчик, научитесь проектировать радиопередатчики. Если вы хотите знать, как спроектировать усилитель, научитесь проектировать усилители. Если вы хотите знать, как спроектировать драйвер двигателя, узнайте, как спроектировать драйверы двигателя.

Так оно и есть. Это похоже на это и для меня. Например, на данный момент я никогда не пытался разработать импульсный источник питания. Так что, если бы я хотел спроектировать это, мне нужно было бы прочитать об этом.

Это не займет много времени

Чтобы научиться проектировать определенный тип схемы, не нужно много времени. Все зависит от того, сколько вы хотите узнать. Если вы просто хотите найти что-то, что работает для вас, просто прочитайте достаточно о предмете, чтобы понять, что вам нужно. Либо из книг по электронике, либо из Интернета. Затем найдите схему от кого-то еще, которая работает для вас. Это не займет много времени.

Но если вы действительно хотите стать мастером проектирования схем такого типа, вам, конечно, придется потратить еще немного времени.

Соедините все части

Если вы прошли описанный выше процесс проектирования схемы для всех частей вашей схемы, все, что вам нужно сделать, это соединить эти части на одной принципиальной схеме.

Подводя итог, вот как можно с нуля разработать схему из собственных идей:

• Определите свою схему
• Составьте блок-схему всех элементов, необходимых для этой схемы
• Спроектировать каждую деталь (А если не умеете – научитесь)
• Соедините детали в одну схему

Когда у вас есть готовые схемы, пора научиться проектировать печатные платы.

Что мешает вам воплотить свои идеи в жизнь? Пишите свои комментарии и вопросы в поле для комментариев ниже.

Возврат из раздела «Проектирование схем с нуля» в раздел «Электронные схемы»

Дополнительные руководства по схематическим схемам

Рубрики: Схематическая схема

Основы процесса проектирования электронных схем

Что понимается под схемотехникой?

Термин «схемотехника» относится к созданию электронных схем. Он может варьироваться от отдельных транзисторов в интегральной схеме до сложных схем. Для простых схем проектирования один человек часто может выполнить весь процесс. Однако схемотехник не нужен для каждого проекта.

Как разработчик, вы должны знать функции, которые хотите создать, чтобы создать схему, которая их выполняет. Затем, как только схема будет завершена, вы должны протестировать и проверить ее, чтобы убедиться, что она соответствует вашим потребностям. Процесс проверки очень математический и иногда включает крупномасштабное компьютерное моделирование. Кроме того, процесс проверки должен следовать определенным правилам, чтобы обеспечить правильную работу схемы.

При проектировании схемы следует учитывать ее функции и расположение. Это поможет вам внести изменения, не тратя деньги на то, что не будет работать. К счастью, программы для проектирования схем делают этот процесс быстрым и легким. Кроме того, эти программы помогают тестировать различные схемы электронных схем, чтобы убедиться, что они будут правильно работать в реальном мире.

Разработчики схем должны быть не только в дизайне, но и в курсе последних тенденций в области безопасности. Таким образом, они могут гарантировать, что их проекты защищены от хакеров. Они также могут информировать своих клиентов о потенциальных атаках. Работа схемотехником — захватывающий выбор карьеры, потому что она позволяет вам работать над разными проектами и использовать свой творческий потенциал. Вы также можете оказать реальное влияние на жизнь людей, разрабатывая новые продукты.

Запросить производство и сборку печатных плат сейчас

Правила создания схемы

При создании схемы нам необходимо идентифицировать узлы и соединения. Узлы — это соединения, которые позволяют электрическому току течь между двумя точками. Соединения — это две точки, имеющие одинаковый электрический потенциал. Количество узлов в цепи зависит от типа цепи.

Цепь обычно состоит из трех основных компонентов: проводящего пути, непроводящего пути и источника питания. Все электрооборудование нуждается в источнике энергии для работы. Источник энергии должен быть способен перемещать электричество из места с низким энергопотреблением в место с высоким энергопотреблением.

Первое правило электрических цепей заключается в том, что замкнутый проводящий путь должен проходить от положительного вывода к отрицательному. Замкнутый проводящий путь также известен как петля. Количество электричества, протекающего через петлю, прямо пропорционально величине сопротивления, известному как падение напряжения. Закон Ома может рассчитать напряжение на ряде резисторов.

Второе правило проектирования электрических цепей – это возможность управления потоком электроэнергии. Цепь не должна генерировать больше электроэнергии, чем ее мощность. В противном случае аккумулятор и провод нагреются и разрядятся.

Процесс

Схемы проектирования состоят из нескольких строительных блоков. К ним относятся транзисторы, резисторы, конденсаторы и провода. Затем строительные блоки соединяются для создания более сложных схем. Наконец, они объединяются для создания более сложных устройств, таких как логические вентили, прецизионные усилители, сумматоры и умножители. Каждый последующий строительный блок усложняется.

Элементы схемы собраны на кремниевой подложке для выполнения целевой функции. Это называется процессом «физического проектирования». Во-первых, мы реализуем основные элементы схемы в виде геометрических фигур на кремниевой подложке. Эти элементы должны соответствовать требуемым спецификациям. Поэтому при проектировании схемы крайне важно учитывать производственный процесс.

При проектировании схемы важно следовать систематическому расположению для удобства просмотра. В то время как мы можем рисовать схемы для простых схем вручную, более сложные схемы требуют использования программного обеспечения ECAD. Во многих случаях клиент указывает программное обеспечение ECAD в описании своей работы. Профессиональный инструмент ECAD будет иметь необходимые функции для создания схем, макетов печатных плат, иллюстраций, спецификаций и файлов Gerber.

Переключатели прерывают ток и активируют различные функции в цепи. Это бинарные устройства — либо включенные, либо выключенные, — которые контролируют работу схемы. Выключатели представляют собой механические устройства с двумя клеммами, соединенными с металлическими контактами.

Процесс проектирования электронных схем состоит из двух основных этапов: анализа и синтеза. Этот процесс требует от разработчика точного прогнозирования напряжения и тока в каждом узле цепи. В идеале разработчик должен иметь возможность прогнозировать выход схемы в каждом узле, включая источники питания. В то время как ручной анализ возможен, компьютерный анализ схем является более эффективным способом создания электронных схем, экономя время и деньги.

Запросить стоимость изготовления и сборки печатных плат сейчас

Стратегии разработки электронных схем

При разработке электронной схемы необходимо учитывать несколько ключевых факторов в цикле разработки продукта. Одним из наиболее важных аспектов является целостность производственного процесса. Крайне важно сообщать о любых изменениях, внесенных в схему, командам по механике и закупкам. Поскольку электронные схемы являются критически важными и жизненно важными, инженерам необходимо использовать простое в использовании программное обеспечение, которое может документировать каждое сделанное изменение.

Цепи должны быть компактными и иметь надежные взаимосвязи между их компонентами. По мере того, как устройства становятся меньше, перекрывающиеся провода вызывают помехи, что может привести к их неисправности.

Базовая схема состоит из источника тока, проводников и нагрузки. Источник и нагрузка подключаются к источнику питания. Основная цель цепи – позволить электричеству течь. Источник напряжения представляет собой двухконтактное устройство, которое обеспечивает разность потенциалов, необходимую для прохождения тока по цепи. Еще одним важным элементом является нагрузка или устройство, потребляющее электроэнергию. Простейшей нагрузкой является лампочка, но более сложные схемы могут содержать множество различных нагрузок.

Факторы, которые необходимо учитывать при создании схемы

При создании схемы необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, вы должны понимать основные строительные блоки схемы и то, как они работают вместе. Зная это, вы можете приступить к проектированию схемы. Собрать вместе эти основные строительные блоки не всегда просто, и для этого может потребоваться некоторая практика.

Параметры интегральных схем

Параметры интегральных схем относятся к спецификациям различных элементов интегральных схем. Эти параметры влияют на производительность ИС, контролируя ее скорость, рассеиваемую мощность и тепловыделение. Следовательно, мы должны учитывать эти параметры на каждом уровне процесса проектирования электронных схем. При реализации усовершенствованной схемы важно помнить о следующих факторах:

Физический дизайн включает в себя создание элементов схемы на кремниевой пластине. Процесс начинается с «плана чипа», в котором описаны функции, входы и выходы чипа. Затем мы помещаем элементы схемы в кремниевую подложку для подготовки к производству. Часто методы нестандартной компоновки отвечают конкретным требованиям дизайна. Для этого используется программный инструмент, называемый редактором компоновки интегральных схем.

Пассивные компоненты

Пассивные компоненты необходимы для электронных схем и устройств. Они могут уменьшить количество электричества, протекающего через цепь, накапливать энергию и создавать индуктивность. Компоненты Passice также могут помочь увеличить напряжение и силу тока. Эти компоненты полезны в большинстве электронных схем. Некоторые распространенные примеры пассивных компонентов включают лампы накаливания и громкоговорители. Громкоговорители используют преобразователи, чтобы заставить их конусы вибрировать, создавая звуковые волны. Преобразователи также полезны в радиочастотных приложениях. Мы можем найти их в устройствах GPS, радиоприемниках, беспроводных маршрутизаторах и модемах.

Пассивные компоненты также важны при проектировании печатных плат. Большинству разработчиков печатных плат приходится включать в свои макеты пассивные электронные компоненты. Они должны уметь находить точные посадочные места для этих компонентов и понимать, как использовать существующие посадочные места для новых компонентов. Однако некоторые программные библиотеки ECAD включают лишь небольшой набор сквозных или SMD-компонентов. Чтобы избежать этой проблемы, проектировщики должны добавлять в свои библиотеки общие посадочные места для печатных плат.

Запросить стоимость изготовления и сборки печатных плат сейчас

Заземляющий слой

При проектировании цепей необходимо учитывать заземляющий слой. Заземляющий слой — это токопроводящий путь от компонента к остальной части схемы. На нем не должно быть токопроводящих колец для предотвращения электромагнитных помех. Это может вызвать контуры заземления и внешние магнитные поля, если это не так. Заземляющий слой должен проходить под электронными компонентами, но не должен покрывать весь нижний слой. Если это невозможно, может потребоваться корректировка компоновки компонентов и трасс.

Плоскости заземления также улучшают целостность сигнала. Использование заземляющего слоя может помочь гарантировать отсутствие перекрестных помех между сигнальными дорожками в цепи. Это уменьшает шум и улучшает целостность сигнала высокоскоростных линий передачи.

Путь обратного тока

Проектирование схем является сложной задачей и требует знания основных строительных блоков и методов. Поняв это, вы сможете разработать работающую электронную схему. К сожалению, собрать эти строительные блоки вместе не всегда легко, и может потребоваться несколько попыток, прежде чем вы добьетесь нужного результата.

Избегайте параллельных дорожек

При проектировании цепей параллельные дорожки могут вызывать перекрестные помехи. Величина перекрестных помех зависит от длины и близости дорожек. Лучше всего держать дорожки разделенными на расстоянии менее 90 градусов, чтобы уменьшить количество перекрестных помех. Кроме того, при проектировании цепей по возможности избегайте использования параллельных дорожек.

Правила проектирования высокоскоростных схем

При проектировании высокоскоростных военных цепей избегание сигналов слишком близко к краям печатной платы является лучшим способом минимизировать ошибки маршрутизации. Однако это может вызвать проблемы с импедансом трассы и целостностью сигнала. Также рекомендуется разделить аналоговые и цифровые заземляющие плоскости. Чтобы упростить разводку, поместите две опорные плоскости, одну для цифровых и одну для аналоговых, и разместите под ними компоненты.

Правила проектирования высокоскоростных электронных схем также включают в себя избегание тупиковых дорожек, которые могут действовать как антенны и вызывать отражения. Распространенным источником шлейфов являются подтягивающие или подтягивающие резисторы, используемые в высокоскоростных сигнальных трактах. Мы также должны тщательно выбирать пути возврата сигнала, так как неправильный выбор может вызвать шумовую связь и проблемы с электромагнитными помехами. Кроме того, хорошей идеей будет избегать использования неиспользуемых контактных площадок в макете.

Запросить производство и сборку печатных плат сейчас

Составные части проектирования электронных схем

Проектирование электронных схем включает анализ и синтез электрических и электронных схем. Он сочетает в себе математику с искусством дизайна. Это необходимо для разработки электронных устройств. Разработка электронных схем быстро развивается и имеет множество приложений в различных областях. Он также включает в себя проектирование цифровых и аналоговых схем и различных интегральных схем.

Аналоговые схемы

Разработка аналоговой схемы — это создание электронной схемы с использованием аналоговых компонентов. Сюда входят диоды, конденсаторы, транзисторы и операционные усилители. Аналоговые схемы намного медленнее, чем их цифровые аналоги, но они имеют преимущество в простоте и гибкости.

В аналоговых схемах используется небольшое количество компонентов. Обычно они подключаются к устройствам, которые собирают сигналы окружающей среды и отправляют их обратно. Напротив, цифровые схемы используют логическую единицу или ноль для представления сигнала. Однако цифровые схемы имеют большую погрешность, поэтому в электронных схемах они используются реже.

Цифровые схемы

Цифровые схемы полезны в самых разных приложениях. Они преобразуют непрерывные потоки аналоговых значений в дискретные, хранящиеся в памяти и обрабатываемые другими цифровыми системами. Эти схемы являются фундаментальными строительными блоками современной электроники. Проще говоря, цифровая схема представляет информацию в виде дискретных напряжений, таких как 0 В и 5 В, которые соответствуют истине и ложности в системе булевой логики. С другой стороны, аналоговая схема представляет информацию как непрерывный диапазон напряжения.

Цифровые схемы состоят из переключателя и одного или нескольких компонентов. В простейших схемах используются диод, резистор, конденсатор и источник питания. Другие схемы используют серию транзисторов или диодов для сложения и вычитания битов.

Испытания и измерения

Электронные схемы нуждаются в тестировании на предмет их производительности и надежности. Мы можем сделать это на этапе проектирования и повседневного обслуживания электронных схем. Среди многих типов доступного контрольно-измерительного оборудования цифровой мультиметр является одним из самых универсальных. Эти приборы позволяют измерять несколько параметров цепи, таких как напряжение, сопротивление и непрерывность.

Для многих приложений требуются цифровые входы и выходы. National Instruments предлагает широкий спектр устройств цифрового ввода/вывода, позволяющих измерять напряжение, скорость и время.

Схемы расположения компонентов

Схемы расположения компонентов показывают расположение электронных схем. Этот тип диаграммы также называется схематической диаграммой. Конденсатор, например, имеет два вывода, один положительный и один отрицательный. Важно отметить, что полярность конденсатора не должна смешиваться, так как это может привести к взрыву батареи.

Размещение компонентов на схеме очень важно. Инженер-компоновщик должен удерживать компоненты в правильном положении в схеме. Например, в схеме радиоприемника вход антенны будет расположен слева, а громкоговоритель справа. Точно так же соединения с положительным и отрицательным источниками питания видны вверху и внизу схемы. Еще один способ сделать схему более удобочитаемой — выделить основные пути прохождения сигнала.

Переключатели-джойстики

Переключатели-джойстики в конструкции электронных схем используют различные методы для определения движения пользователя и преобразования его в электрические сигналы, которые может использовать программное обеспечение устройства. Ранние аналоговые джойстики воспринимали движения с помощью потенциометра и переменного резистора. Движение скользящей щетки стеклоочистителя по неподвижному контакту отражало изменения положения джойстика. Эти ранние системы обычно были чувствительны к износу скользящего компонента.

Современные джойстики используют бесконтактную технологию и генерируют магнитное поле в основании вала. Чувствительная часть обнаруживает это поле, которое затем выдает соответствующее аналоговое напряжение, пропорциональное расстоянию, на которое перемещается джойстик. В результате современные джойстики чрезвычайно долговечны, обычно выдерживают пять миллионов циклов без сбоев. Они также поддерживают множество конфигураций, включая стандартные ортогональные и смешанные сигналы.

Запросить производство и сборку печатных плат

Источники питания

Источники питания имеют решающее значение для успешного проектирования электронных схем. Однако они могут быть дорогими и должны соответствовать определенным требованиям. К счастью, существуют различные инструменты, помогающие разработчикам принимать более обоснованные решения относительно источников питания. Эти инструменты включают инструменты моделирования, которые анализируют конструкции источников питания, чтобы раскрыть важные идеи в области проектирования электроники. Затем, в зависимости от требований к мощности вашей схемы, они могут помочь вам выбрать правильный тип блока питания и комплект компонентов.

Существует два основных типа источников питания: регулируемые и нерегулируемые. Каждый из них имеет различные преимущества и недостатки. Например, регулируемый источник питания обеспечивает стабильное выходное напряжение, тогда как нестабилизированный источник питания имеет широкий диапазон входного напряжения и узкий выходной диапазон.

Использование микроконтроллеров

Микроконтроллеры могут помочь в разработке электронных схем, которые имеют множество функций и имеют небольшие размеры. Микроконтроллер имеет программируемые контакты, которые могут работать как входы или выходы. Микроконтроллер STM32F042, например, имеет контакт 9с маркировкой PA3. Этот вывод запрограммирован для выполнения нескольких функций, включая получение ввода для последовательной связи, выход таймера и вывод ввода-вывода для контроллера емкостного сенсорного датчика.

Микроконтроллеры обычно содержат комплементарную микросхему металл-оксид-полупроводник (КМОП), что делает их восприимчивыми к статическим зарядам. Это делает их подходящими для электронных схем, хотя статические заряды могут повредить эти устройства.

Микроконтроллер имеет порты ввода и вывода, которые подключаются к реальным устройствам. Это могут быть датчики температуры, кнопки или датчики движения. Затем эти сигналы поступают в центральный процессор, который решает, что делать с данными. Мы можем преобразовывать входы в выходы различными способами, а ЦП может посылать сигналы светодиодам или двигателям на основе входов. Например, датчик температуры, подключенный к двигателю, может контролировать температуру в помещении.

В дополнение к своим портам ввода и вывода микроконтроллеры имеют элементы памяти, такие как память данных, для временного хранения данных во время выполнения инструкций. Однако память данных является энергозависимой и сохраняется только при включенном питании устройства. Входные порты получают информацию, как правило, в двоичной форме. Затем процессор отправляет инструкции устройствам вывода, которые выполняют задачи вне микроконтроллера.

Использование развязывающих и разделительных конденсаторов

Конденсаторы необходимы в электронных схемах для фильтрации помех и повышения функциональности схемы. Конденсаторы бывают двух типов: разделительные и разделительные. Развязывающий конденсатор представляет собой небольшой реактивный конденсатор, расположенный между микросхемой и ее нагрузкой на плате. Он служит буфером против входящего шума переменного тока.

Размещение развязывающего конденсатора имеет решающее значение при разработке электронных схем. Вы должны разместить его как можно ближе к чипу, так как он должен разъединяться. Однако правильное размещение развязывающего конденсатора зависит от лежащей в основе физики схемы.

Развязывающим конденсаторам требуется время для зарядки и разрядки перед тем, как обеспечить требуемый ток. Они также должны противостоять быстрым изменениям напряжения и обеспечивать энергию для поддержания стабильного напряжения. Конденсаторы должны быть подходящего размера для схемы и желаемого применения.

Развязывающие конденсаторы также могут снизить чувствительность микросхемы к шуму питания и пульсациям. Развязка или разделение двух цепей снижает шум, действуя как резервуар заряда и шунтируя переходный ток на землю. Это также помогает поддерживать постоянное питание микросхемы.

Запросить производство и сборку печатных плат

Использование подтягивающих и подтягивающих резисторов в электронных компонентах

Подтягивающие и подтягивающие резисторы — это электрические компоненты, которые действуют как ограничители напряжения и тока. Они допускают утечку небольшого количества тока, предотвращая логический низкий уровень на входе. При использовании в электронных схемах они также полезны для цепей, содержащих кнопочный переключатель.

Подтягивающие резисторы предназначены для определения напряжения при отсутствии управляющего сигнала. Его значение может варьироваться в зависимости от приложения, но обычно оно находится в диапазоне 4,7 кОм.

Подтягивающие резисторы необходимы в цифровых логических схемах. Цифровая логическая схема имеет три состояния: высокий, низкий и высокий импеданс. Когда вы не подтягиваете вывод к его логическому уровню, он переходит в состояние высокого импеданса. Используя подтягивающие резисторы, вы можете решить эту проблему.

Подтягивающие резисторы работают так же, как подтягивающие резисторы, но притягивают контакт с низким импедансом. Чтобы использовать подтягивающий резистор в электронных схемах, подключите его между контактом на микроконтроллере и клеммой заземления. Подключение подтягивающего резистора между контактом и клеммой заземления обеспечивает переключение между двумя состояниями.

Использование транзисторных МАССИВОВ/ПАР в проектировании электронных схем

Одним из основных строительных блоков при проектировании схемы является транзистор. Понимание основных строительных блоков и того, как их комбинировать, поможет вам построить схему более эффективно. Однако собрать вместе основные строительные блоки будет непросто, поэтому потребуется практика.

Пара Дарлингтона является распространенным примером схемы транзисторной матрицы/пары. Эта конфигурация схемы объединяет два или три транзистора на кристалле, при этом эмиттер каждого транзистора подключен к базе следующего. Конфигурация схемы имеет высокий коэффициент усиления по току и особенно полезна для управления нагрузками с низким импедансом.

Мощность резистора при проектировании электронных схем

Резисторы помогают регулировать поток электричества в электронных цепях. Они доступны в различных размерах, и мы можем классифицировать их по мощности. Номинал источника питания резистора можно измерить с помощью стандартного уравнения. Так, мощность резистора может варьироваться от нескольких милливатт до нескольких киловатт.

Мощность резистора зависит от его тока и выходного напряжения. Чем выше ток и напряжение, тем выше мощность. Типичное эмпирическое правило заключается в том, чтобы использовать как минимум в два раза больше необходимого количества блоков питания. Таким образом, вы можете поставить два резистора параллельно, чтобы получить более высокую номинальную мощность.

Кроме того, резисторы имеют свои допуски. Как правило, они отображают допуск +5% и -10%. Полоса допуска на резисторе представляет собой золотое или серебряное кольцо. Золотой резистор считается в хорошем рабочем состоянии, когда он попадает в диапазон допустимых значений. Если допуск выше этого значения, его следует заменить.

Мы можем найти резисторы в самых разных упаковках. Например, корпуса СИП-9 содержат восемь отдельных резисторов сопротивлением 47 Ом. Каждый резистор имеет отдельный контакт для внешнего подключения. Остальные концы подключаются к общему штырю. СИП-9упаковка является стандартной упаковкой для пассивных SMD-компонентов, хотя в некоторых конструкциях используются другие упаковки. Все чаще новые конструкции перемещаются в сторону очень маленьких упаковок. Это помогает дизайнерам упаковать больше функций в меньшее пространство.

Понимание времени разрядки батарей в электронных схемах

При проектировании аккумуляторной системы вы должны понимать время разрядки батарей. Аккумуляторы должны заряжаться до момента, когда их время разрядки равно наименьшему напряжению устройства. Это напряжение известно как напряжение холостого хода. При отсутствии нагрузки на батарею напряжение холостого хода равно 0 В. Вы не должны разряжать батареи выше этой точки. Чтобы рассчитать время разряда батареи, вам необходимо знать состояние заряда батареи (SOC) и глубину разряда (DOD).

Время разряда батарей также известно как ток разряда. Это значение служит отправной точкой для определения емкости батареи. Мы измеряем скорость разряда в ампер-часах. Другими словами, скорость потока заряда прямо пропорциональна времени разрядки батареи.

Различные типы аккумуляторов имеют разную скорость зарядки. Например, свинцово-кислотные аккумуляторы никогда не должны полностью разряжаться до их перезарядки. Кроме того, скорость заряда зависит от эффективной площади поверхности электродов.

Время разряда батареи является жизненно важным компонентом конструкции вашей батареи. Важно понимать время разряда батареи, чтобы вы могли выбрать правильную батарею. Емкость аккумулятора указывается в ампер-часах, но она может варьироваться. При проектировании батареи для мощных приложений следует учитывать время ее разрядки.

Запросить производство и сборку печатных плат

Как разрабатывать и прототипировать электронные устройства

Создание прототипа является одним из важнейших шагов в разработке новых электронных продуктов. Это отличный способ устранить проблемы с готовым продуктом и улучшить его функции. Он также может служить реалистичным представлением готового продукта. В этой статье вы найдете советы о том, как разработать успешные прототипы схем для вашего продукта.

Создание прототипов функциональных электронных схем не так сложно, как может показаться. Это похоже на рисование проекта, но вместо того, чтобы просто использовать бумагу и ручки, вам нужно потратить время на его создание из электрических компонентов и оборудования. Процесс разработки электронного прототипа состоит из двух этапов: прототипирование печатной платы и прототипирование фактического продукта. Прототипирование печатных плат включает в себя разработку электронных печатных плат, в то время как прототипирование электронных схем фокусируется на дизайне электронных схем и функциональности готового продукта.

После того, как прототипы схем будут готовы, следующим шагом будет проверка конструкции и оптимизация производства конечного продукта.