Přednáška č. 9 V ELEKTROTECHNICE
Schémata Schéma = Specifický druh technického výkresu. Používá standardizovaných značek pro zobrazení základních elementů celku, které jsou definovaným způsobem propojeny mezi sebou, čímž je naznačen jejich vzájemný vztah či spojení. Každý technický obor - schémata se svými specifickými značkami. Příklady neelektrotechnických schémat Kinematické schéma (schéma kladkostroje)
Energetické schéma schéma bloku paroplynové elektrárny
Regulační schéma blokové schéma regulačního obvodu značka = základní prvek schématu symbolizuje jistou část výrobku, která plní určitou funkci, a nemůže být rozdělena na části se samostatným účelem
Elektrotechnická schémata Účel: za pomocí dohodnuté symboliky znázornit určité elektrotechnické zařízení Je tvořeno elektrotechnickými značkami, propojenými navzájem čarami, které vyjadřují elektrické, logické nebo funkční vztahy Nejdůležitější normy a dokumenty pro kreslení schémat: ČSN 01 3107 Všeobecná pravidla pro kreslení schémat ČSN EN 61082-1 až 4 Zhotovování dokumentů používaných v elektrotechnice Databáze IEC 60617-DB Databáze všech značek pro elektrotechnická a elektronická schémata, nahrazuje ČSN EN 60617-1 až 13, další informace na www.iec.ch. ČSN EN 61346-1 Systém alfanumerického označování komponentů ČSN EN 61175 způsoby označování signálů ve schématech
Základní požadavky na formální provedení schémat Formáty výkresových listů dle ČSN EN ISO 5457 dle ISO A. Velikost formátu se přitom volí se zřetelem na složitost, a z toho vycházející potřebnou přehlednost. Schémata se nekreslí v žádném určitém měřítku a nemusí se při jejich sestavování respektovat skutečné rozmístění prvků zobrazovaného celku Popisové pole stejné základní rozměry jako u strojírenského razítka, přidán název projektu (každý projekt má obvykle několik listů schématu neexistuje výkres sestavení.
Pozn.: Některé CAD programy pro elektroniku neumožňují efektivně používat PP dle vlastního návrhu Příklad OrCAD 9.1
Značky pro elektrotechnická schémata Schématická značka představuje prvek zařízení, což může být: Funkční prvek = část el. obvodu, která samostatně vykonává el. funkci, ale netvoří samostatný konstrukční prvek (např. cívka relé) Součástka = část el. obvodu, která samostatně vykonává el. funkci a tvoří samostatný konstrukční prvek (tranzistor) Funkční jednotka = souhrn součástek, tvořící samostatný konstrukční celek (el. obvod) Funkční celek = souhrn funkčních jednotek Přístroj = několik funkčních jednotek sdružených zpravidla do jedné skříně Zařízení = několik funkčních jednotek, přístrojů k dosažení požadované funkce
Základní pravidla pro kreslení schémat Databáze IEC 60617-DB; vlastní značky z již normalizovaných značek, vysvětlit v legendě V databázi jsou značky uvedeny: bez značek přípojných míst (pokud nejsou součástí značky) obvykle s vývody (přípustné i jejich odlišné umístění, pokud je zaručena jejich nezáměnnost) značky lze natáčet vždy o 90 nebo kreslit zrcadlově, ale pouze ty, u kterých nemůže dojít k záměně významu značky se kreslí v základním stavu, tj. bez působení vnějších sil (el. proudu, teploty apod.)
Velikost značek Není pevně dána. Odpovídat však musí proporce - značky jsou v databázi zakresleny v pomocné čtvercové síti s modulem (velikost jednoho dílku) 2,5 mm (jsou i výjimky ). Velikost modulu lze měnit na schématu dle potřeby, nikdy však menší než použité písmo Lze použít rozdílnou velikost značek k rozlišení hlavních a pomocných obvodů Tloušťka čáry značek = pouze jediná, a stejná jako tloušťka čar použitá na spoje
Tvorba a typy značek Všeobecné Doplňkové Podrobné Blokové Př.: Polovodičová dioda Př.: Neonizující záření Př.: fotodioda Ad Všeobecné = značky, obvykle jednoduché, společné pro typově příbuzné předměty a charakteristiku těchto typově příbuzných předmětů (R, C, L, motor apod.) Ad Doplňkové = značky přidané k jiným značkám pro poskytnutí doplňkové informace Ad Podrobné = Všeobecná s doplňkovou Ad Blokové = jednoduchá značka, představující sestavu předmětů a určená pro indikaci funkce soustavy, bez udání podrobností o předmětech a bez uvažování všech spojení
Vybrané značky Pozn.: Modul neodpovídá databázi, skutečná velikost a další značky viz. značkyx.gif Vidlice a zásuvka = samec a samice = male a female Zapínací kontakt Rozpínací kontakt Svorka (kroužek může být vyplněn) Přepínací kontakt (v klidové poloze sepnutý) Ovládací cívka relé Přepínací kontakt (Se střední klidovou polohu)
Rezistor Rezistor nastavitelný nástrojem (trimr) Thermistor Potenciometr s pohyblivým kontaktem Indučnost, cívka, vinutí
Kondenzátor Kondenzátor nastavitelný nástrojem (trimr) Kondenzátor polarizovaný Kondenzátor proměnný
Krystal LED dioda Zenerova dioda Bipolární PNP tranzistor Polovodičová dioda Tranzistor řízený polem Bipolární PNP tranzistor (kolektor spojený s pouzdrem
Fotoelektrický článek Můstkový usměrňvovač Fototranzistor Primární článek (delší čárka = kladný pól)
Transformátor se dvěma vinutími Transformátor se třemi vinutími
Tavná pojistka Voltmetr Anténa Zapisovací Wattmetr Reproduktor Světelný zdroj
Značky číslicových integrovaných obvodů Skládají se z: Obrysové čáry (obdélníkový nebo čtvercový tvar) Jedné nebo více doplňkových značek Pozn: Značky mohou být relativně komplikované U číslicových IO jsou obvykle uvedeny v katalogových listech (IEC logic symbol) př. viz. 74HC465.pdf Složitější obvod může být správně znázorněn více než jedním způsobem, podle účelu, kterému zobrazení slouží
Základní doplňkové značky pro číslicové IO definice vstupů/výstupů: základní logické funkce: 1 Opakovač 1 OR =1 XOR & AND NOT (=NOT opakovač) NAND (= NOT AND) Lze i kombinovat: Negovaný dynamický vstup
Značky: Jednoduché základní log. Funkce (AND, OR ) Př. 7400 - NAND Složitější (dekodéry, multiplexery ) mají blok řízení a blok vstupů 14 8 Nedílnou součástí jsou čísla vývodů fyzického pouzdra 1 7
Pozn.: Značky IO v knihovnách CAD pro návrh DPS obvykle neodpovídají IEC 60617-DB (a netýká se to zdaleka jenom jich ) Dle IEC 60617-DB V Eagle
Značky analogových IO Stejný princip jako u číslicových IO Základní doplňkové značky analogových IO Příklady značek analogových IO Operační zesilovač Stabilizátor napětí
AD převodník
Označování komponent na schématech Označení komponentů musí být těsně u značky (spoje) přednostně vlevo či nad Součástí označení je i zápis jmenovité hodnoty prvku píše se pod označení komponentu Každá komponenta má musí být označena písmenným kódem (viz. další slide) a pořadovým číslem
Písmenné kódy dle ČSN EN 61346
Označení jmenovité hodnoty Dle ČSN IEC 27 Včetně jednotek např. 3,3 kω, 1,6 pf U jasných případů (R,C apod.) 3,3k Nebo zkrácené označení na schématech nejobvyklejší
Pravidla pro kreslení schémat Metody zobrazování komponentů Nerozložené znázornění části složité značky umístěny pohromadě (např. kontakty relé jsou kresleny v jedné ose s cívkou relé). Dochází k častému křížení čar. Polorozložené znázornění umístění značek funkčně závislých prvků je podřízeno přehlednému rozložení obvodů. Použití u komponentů s mechanickou funkční vazbou (př. opět relé). Rozložené znázornění jednotlivé prvky konkrétní značky jsou umístěny ve schématu s ohledem na dobrou čitelnost rozložení obvodů. Co nejkratší a nejméně zkřížené spoje. Vzájemná příslušnost značek dána písmeno-číselným označením.
Př. Nerozložené znázornění Př. Polorozložené znázornění Př. Rozložené znázornění
Metody zobrazování spojů Vícepólové znázornění každý spoj znázorněn vlastní čarou Jednopólové znázornění více spojů znázorněno jednou čarou Příklady viz. další slide
Jednopólové vs. vícepólové znázornění
Pravidla pro kreslení schémat 1) Schémata se kreslí jednou tloušťkou čáry (značky, spoje) lze ji však volit dle užití schématu (např. budoucí zmenšování) 2) Čáry přednostně vodorovné a svislé, vyjma: Schémata s topografickým znázorněním Některá křížení vodičů
Značení spojů Důvody: označení signálů (u sběrnic), spojení několika schématických listů Využití: dlouhé vodiče přes celé schéma, složitá schémata (zpřehlednění)
Skupiny spojů Dva způsoby Přerušení spoje (obr. A) Sběrnice (obr. B) Označení počtu spojů: jen tam, kde je to nutné (obr. C) obr. C obr. A Sběrnice obr. B Návěští
Odbočení a křížení spojů Vodivé spojení lze provést s tečkou i bez: Spoj T = vodivé spojení (s tečkou i bez) Spoj X = vodivé spojení (s tečkou) křížení ( bez tečky) Většina CADů tečku vyžaduje!!!
Ohraničení komponentů Možné pro větší přehlednost u funkční jednotku, DPS, rozvaděč apod. Pravidla: Pravidelný tvar (polygon) Nesmí protínat žádnou značku Spojení s kostrou, krytem, stínění
Typy el. schémat Přehledové schéma zobrazuje hlavní vztahy nebo spojení uvnitř systému. Komponenty znázorněny blokově, obvykle jednopólové schéma Př.: Televizní vysílač
Blokové schéma přehledové schéma s blokovými značkami komponentů. Vyjadřuje jen základní funkci systému
Obvodové schéma používá schématické značky k podrobnému znázornění jejich skutečného propojení
Obvodové schéma s vyznačením průběhů
Mapa sítě schéma znázorňující např. elektrárny, vedení apod. Zobrazuje skutečné rozmístění prvků a spojů v terénu Nadzemní vedení 400 kv s odbočkou k trafostanici