Любое радиотехническое или электротехническое устройство состоит из определенного количества различных электро- и радиоэлементов (радиодеталей). Возьмем, к примеру, самый обычный утюг: в нем есть регулятор температуры, лампочка, нагревательный элемент, предохранитель, провода и штепсельная вилка.
Утюг представляет собой электротехническое устройство, собранное из специального набора радиоэлементов, обладающих определенными электрическими свойствами, где работа утюга основана на взаимодействии этих элементов между собой.
Для осуществления взаимодействия радиоэлементы (радиодетали) соединяются друг с другом электрически, а в некоторых случаях их размещают на небольшом расстоянии друг от друга и взаимодействие происходит путем образованной между ними индуктивной или емкостной связи.
Самый простой способ разобраться в устройстве утюга — это сделать его точную фотографию или рисунок. А чтобы представление было исчерпывающим можно сделать несколько фотографий внешнего вида крупным планом с разных ракурсов, и несколько фотографий внутреннего устройства.
Однако, как Вы заметили, этот способ представления об устройстве утюга нам вообще ничего не дает, так как на фотографиях видна только общая картинка о деталях утюга. А из каких радиоэлементов он состоит, какое их назначение, что они представляют, какую функцию в работе утюга выполняют и как связаны между собой электрически нам не понятно.
Вот поэтому, чтобы иметь представление, из каких радиоэлементов состоят подобные электрические устройства, разработали условные графические обозначения радиодеталей. А чтобы понимать, из каких деталей составлено устройство, как эти детали взаимодействуют друг с другом и какие при этом протекают процессы, были разработаны специальные электрические схемы.
Электрическая схема представляет собой чертеж, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части (радиоэлементы) электрического устройства и соединения (связи) между ними. То есть электрическая схема показывает, как осуществляется соединение радиоэлементов между собой.
Радиоэлементами электрических устройств могут являться резисторы, лампы, конденсаторы, микросхемы, транзисторы, диоды, выключатели, кнопки, пускатели и т.д., а соединения и связи между ними могут быть выполнены монтажным проводом, кабелем, разъемным соединением, дорожками печатных плат и т.д.
Электрические схемы должны быть понятны всем кому приходится с ними работать, и потому их выполняют в стандартных условных обозначениях и применяют по определенной системе, установленной государственными стандартами: ГОСТ 2.701-2008; ГОСТ 2.710-81; ГОСТ 2.721-74; ГОСТ 2.728-74; ГОСТ 2.730-73.
Различают три основных вида схем: структурные , принципиальные электрические , схемы электрических соединений (монтажные ).
Структурная схема (функциональная) разрабатывается на первых этапах проектирования и предназначена для общего ознакомления с принципом работы устройства. На схеме прямоугольниками, треугольниками или символами изображаются основные узлы или блоки устройства, которые между собой связываются линиями со стрелками, указывающими направление и последовательность соединений друг с другом.
Принципиальная электрическая схема определяет, из каких радиоэлементов (радиодеталей) состоит электро- или радиотехническое устройство, как эти радиодетали связаны между собой электрически, и как они взаимодействуют друг с другом. На схеме детали устройства и порядок их соединения изображают условными знаками, символизирующими эти детали. И хотя принципиальная схема не дает представления о габаритах устройства и размещении его деталей на монтажных платах, щитах, панелях и т.п., зато она позволяет детально разобраться в его принципе работы.
Схема электрических соединений или ее еще называют монтажная схема , представляет собой упрощенный конструктивный чертеж, изображающий электрическое устройство в одной или нескольких проекциях, на котором показываются электрические соединения деталей между собой. На схеме изображаются все радиоэлементы, входящие в состав устройства, их точное расположение, способы соединения (провода, кабели, жгуты), места присоединений, а также входные и выходные цепи (соединители, зажимы, платы, разъемы и т.п.). Изображения деталей на схемах даются в виде прямоугольников, условных графических обозначений, или в виде упрощенных рисунков реальных деталей.
Разница между структурной, принципиальной и монтажной схемой будет показана дальше на конкретных примерах, но главный упор мы будем делать на принципиальные электрические схемы.
Если внимательно рассмотреть принципиальную схему любого электрического устройства, то можно заметить, что условные обозначения некоторых радиодеталей часто повторяются. Подобно тому, как слово, фраза или предложение состоят из чередующихся в определенном порядке букв собранных в слова, так и электрическая схема состоит из чередующихся в определенном порядке отдельных условных графических обозначений радиоэлементов и их групп.
Условные графические обозначения радиоэлементов образуются из простейших геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, треугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по системе, предусмотренной стандартом ЕСКД (единая система конструкторской документации), дает возможность легко изобразить радиодетали, приборы, электрические машины, линии электрической связи, виды соединений, род тока, способы измерения параметров и т.п.
В качестве графического обозначения радиоэлементов взято их предельно упрощенное изображение, в котором либо сохранены их наиболее общие и характерные черты, либо подчеркнут их основной принцип действия.
Например. Обычный резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой , обладающий определенным электрическим сопротивлением. Поэтому на электрических схемах резистор так и обозначают в виде прямоугольника , символизирующего форму трубки.
Благодаря такому принципу построения запоминание условных графических обозначений не представляет особого труда, а составленная схема получается удобной для чтения. И для того, чтобы научиться читать электрические схемы, прежде всего, нужно изучить условные обозначения, так сказать «азбуку» электрических схем.
На этом мы закончим. В разберем три основных вида электрических схем, с которыми Вам часто придется сталкиваться при разработке или повторении радиоэлектронной или электротехнической аппаратуры.
Удачи!
Для примера как всегда возьмём наш любимый Шевроле Лачетти.
Особенно сложно даётся новичкам чтение схем иностранных автомобилей, потому что сразу бросают в ступор аббревиатуры на английском языке и непонятные условные обозначения.
Но не стоит сразу пугаться и отказываться от цели разобраться в схеме. Достаточно потратить несколько минут на изучение справочной информации и потихоньку всё встанет на свои места, а электрическая схема уже не будет казаться чем-то страшным и непонятным.
Каждая схема состоит из элементов, узлов и механизмов, а соединяется это всё при помощи проводов разного цвета и сечения.
Вот схема для примера
Понятно, что на ней изображено? Если нет, тогда разберёмся по порядку.
Красным пунктиром обведены отдельные элементы схемы и обозначены для наглядности латинскими буквами от А до Н:
|
Номер блока питания |
Состояние блока питания |
|
Питание от аккумуляторной батареи (В+) при замке зажигания в положении «ON» и «ST» (IGN 1) |
|
|
Питание от аккумуляторной батареи (В+) при замке зажигания в положении «ON» (IGN 2) |
|
|
Питание от аккумуляторной батареи (В+) при замке зажигания в положении «ON» и «АСС» |
|
|
Питание от аккумуляторной батареи (В+) непосредственно, независимо от положения замка зажигания |
|
|
Масса соединена с аккумуляторной батареей (-) |
|
|
Питание от аккумуляторной батареи (В+) при переключателе фар в положении 1 и 2 (цепь подсветки) |
|
УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ |
ЗНАЧЕНИЕ |
|
Предохранитель в блоке предохранителей в моторном отсеке |
|
|
Предохранитель в блоке предохранителей в салоне автомобиля |
|
|
Контактная колодка (соединительный разъем) |
|
Сокращение |
Цвет |
Сокращение |
Цвет |
|
Коричневый |
|||
|
Фиолетовый |
|||
Здравствуйте, друзья! Сегодня мы рассмотрим один из этапов проектирования электрических устройств – составление электрических схем
. Однако рассматривать их мы будем очень поверхностно, поскольку многое из того, что необходимо для проектирования, нам еще неизвестно, а минимальные знания уже необходимы. Тем не менее, эти начальные знания помогут нам в дальнейшем при чтении и составлении электрических схем. Тема довольно скучная, но правила есть правила и их необходимо соблюдать. Итак…
Что же такое электрическая схема? Какие они бывают? Зачем нужны? Как их составлять и как их читать? Начнем с того, какие же вообще схемы существуют. Для того, чтобы унифицировать составление технической документации (а схемы есть ни что иное, как часть этой документации) в нашей стране, Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29 августа 1984 г. № 3038 был введен Государственный Стандарт (ГОСТ) «Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению», иначе именуемый ГОСТ 2.701-84, которому должны подчиняться любые схемы, выполненные вручную или автоматизированным способом, изделий всех отраслей промышленности, а также электрические схемы энергетических сооружений (электрических станций, электрооборудования промышленных предприятий и т. п.). Этим документом определены следующие виды схем:
Нас в первую очередь будет интересовать самый первый пункт – электрические схемы, которые составляются для электрических устройств. Однако ГОСТ определено так же несколько типов схем в зависимости от основного назначения:
Сегодня мы рассмотрим электрические принципиальные схемы
и основные правила их составления. Остальные виды схем имеет смысл рассматривать после того, как будут изучены электрические компоненты, и обучение подойдет к этапу проектирования сложных устройств и систем, тогда другие виды схем будут иметь смысл. Что же такое электрическая принципиальная схема и зачем она нужна? Согласно ГОСТ 2.701-84 схема принципиальная – схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия (установки). Такие схемы, например, поставлялись в документации к старым советским телевизорам. Это были огромные листы бумаги формата А2 или даже А1, на которых указывались абсолютно все составляющие телевизора. Наличие такой схемы существенно облегчало процесс ремонта. Сейчас такие схемы практически не поставляются с электронными приборами, потому как продавец надеется, что пользователю проще будет выкинуть прибор, чем его ремонтировать. Такой вот маркетинговый ход! Но это уже тема для отдельного разговора. Итак, принципиальная схема устройства необходима, во-первых, для того, чтобы иметь представление о том, какие элементы входят в состав устройства, во-вторых, как эти элементы соединены между собой и, в-третьих, какие характеристики имеют эти элементы. Так же, согласно ГОСТ 2.701-84 принципиальная схема должна давать понимание принципов работы устройства. Приведем пример такой схемы:
Рисунок 7.1 – Усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с термостабилизацией рабочей точки. Схема электрическая принципиальная
Однако перед нами встаёт небольшая проблема: а никаких, собственно, электронных элементов мы и не знаем… Что, например, за прямоугольники или параллельные черточки нарисованы на рисунке 7.1? Что обозначают надписи C2, R4, +Eпит? Рассмотрение электронных компонентов мы начнём через урок и постепенно узнаем основные характеристики каждого из них. И обязательно изучим принцип работы этого устройства с таким страшным названием по его принципиальной схеме. Сейчас же мы изучим основные правила рисования принципиальных электрических схем. Вообще правил много, но в основном они направлены на увеличение наглядности и понятности схемы, поэтому со временем запомнятся. Знакомиться с ними будем по мере необходимости, чтобы сразу не забивать голову лишней, пока не нужной информацией. Начнём с того, что каждый электрический компонент на электрической схеме обозначается соответствующим условным графическим обозначением (УГО). УГО элементов мы будем рассматривать параллельно с самими элементами, либо вы можете сразу посмотреть их в ГОСТ 2.721 – 2.768.
Правило 1. Порядковые номера элементам (устройствам) следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов (устройств), которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, R1, R2, R3 и т.д., C1, C2, С3 и т.д. Не допускается пропуск одного или нескольких порядковых номеров на схеме.
Правило 2. Порядковые номера должны быть присвоены в соответствии с последовательностью расположения элементов или устройств на схеме сверху вниз в направлении слева направо. При необходимости допускается изменять последовательность присвоения порядковых номеров в зависимости от размещения элементов в изделии, направления прохождения сигналов или функциональной последовательности процесса.
Правило 3.
Позиционные обозначения проставляют на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов и (или) устройств с правой стороны или над ними. Кроме того, не допускается пересечение позиционного обозначения линиями связи, УГО элемента или любыми другими надписями и линиями.
Рисунок 7.2 – К правилу 3
Правило 4. Линии связи должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее количество изломов и взаимных пересечений. В отдельных случаях допускается применять наклонные отрезки линий связи, длину которых следует по возможности ограничивать. Пересечение линий связи, которого не удаётся избежать, выполняется под углом 90°.
Правило 5. Толщина линий связи зависит от формата схемы и размеров графических обозначений и выбирается из диапазона 0.2 – 1.0мм. Рекомендуемая толщина линий связи – 0.3 – 0.4мм. В пределах схемы все линии связи должны быть изображены одинаковой толщины. Допускается использование нескольких (не более трех) различных по толщине линий связи для выделения функциональных групп в пределах изделия.
Правило 6. Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, кратный 90°, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. Допускается условные графические обозначения поворачивать на угол, кратный 45°, или изображать зеркально повернутыми.
Правило 7.
При указании около условных графических обозначений номиналов элементов (резисторов, конденсаторов) допускается применять упрощенный способ обозначения единиц измерения:
Рисунок 7.3 – К правилу 7
Правило 8. Расстояние между линиями связи, между линей связи и УГО элемента, а так же краем листа должно быть не менее 5мм.
Для начала этих восьми правил вполне достаточно, чтобы научиться правильно составлять простые электрические принципиальные схемы. В мы рассматривали источники питания электрических схем, в частности, «сухие» элементы и аккумуляторные батареи, а в уроке 6 была рассмотрена лампа накаливания в качестве потребителя электрической энергии. Давайте исходя из описанных выше правил попробуем составить простейшую принципиальную схему, состоящую из трех элементов: источника (аккумуляторная батарея), приемника (лампа накаливания) и выключателя. Но сначала приведем УГО этих элементов:
А теперь последовательно включим эти элементы, собрав электрическую цепь:
Рисунок 7.4 – Первая принципиальная электрическая схема
Контакт SA1 называется нормально разомкнутым контактом, потому что в изначальном положении он разомкнут и ток через него не течет. При замыкании SA1 (например, это может быть выключатель, которым мы все зажигаем дома свет) лампа HL1 загорится, подпитываясь энергией батареи GB1, и гореть она будет до тех пор, пока не разомкнется ключ SA1, либо не кончится заряд аккумулятора.
Данная схема абсолютно точно и наглядно показывает последовательность соединения элементов и тип этих элементов, что исключает ошибки при сборке устройства на практике.
На сегодня пожалуй всё, еще один ужасно скучный урок на этом закончен. До скорых встреч!
О том, как читать принципиальные схемы я уже рассказывал в первой части . Теперь хотелось бы раскрыть данную тему более полно, чтобы даже у новичка в электронике не возникало вопросов. Итак, поехали. Начнём с электрических соединений.
Не секрет, что в схеме какая-либо радиодеталь, например микросхема может соединяться огромным количеством проводников с другими элементами схемы. Для того чтобы высвободить место на принципиальной схеме и убрать "повторяющиеся соединительные линии" их объединяют в своеобразный "виртуальный" жгут - обозначают групповую линию связи. На схемах групповая линия связи обозначается следующим образом.
Вот взгляните на пример.
Как видим, такая групповая линия имеет большую толщину, чем другие проводники в схеме.
Чтобы не запутаться, куда какие проводники идут, их нумеруют.
На рисунке я отметил соединительный провод под номером 8 . Он соединяет 30 вывод микросхемы DD2 и 8 контакт разъёма XP5. Кроме этого, обратите внимание, куда идёт 4 провод. У разъёма XP5 он соединяется не со 2 контактом разъёма, а с 1, поэтому и указан с правой стороны соединительного проводника. Ко 2-му же контакту разъёма XP5 подключается 5 проводник, который идёт от 33 вывода микросхемы DD2. Отмечу, что соединительные проводники под разными номерами электрически между собой не связаны, и на реальной печатной плате могут быть разнесены по разным частям платы.
Электронная начинка многих приборов состоит из блоков. А, следовательно, для их соединения применяются разъёмные соединения. Вот так на схемах обозначаются разъёмные соединения.
XP1 - это вилка (он же "Папа"), XS1 - это розетка (она же "Мама"). Всё вместе это "Папа-Мама" или разъём X1 (X2 ).
Также в электронных устройствах могут быть механически связанные элементы. Поясню, о чём идёт речь.
Например, есть переменные резисторы, в которые встроен выключатель. Об одном из таких я рассказывал в статье про переменные резисторы . Вот так они обозначаются на принципиальной схеме. Где SA1 - выключатель, а R1 - переменный резистор. Пунктирная линия указывает на механическую связь этих элементов.
Ранее такие переменные резисторы очень часто применялись в портативных радиоприёмниках. При повороте ручки регулятора громкости (нашего переменного резистора) сначала замыкались контакты встроенного выключателя. Таким образом, мы включали приёмник и сразу той же ручкой регулировали громкость. Отмечу, что электрического контакта переменный резистор и выключатель не имеют. Они лишь связаны механически.
Такая же ситуация обстоит и с электромагнитными реле . Сама обмотка реле и его контакты не имеют электрического соединения, но механически они связаны. Подаём ток на обмотку реле - контакты замыкаются или размыкаются.
Так как управляющая часть (обмотка реле) и исполнительная (контакты реле) могут быть разнесены на принципиальной схеме, то их связь обозначают пунктирной линией. Иногда пунктирную линию вообще не рисуют , а у контактов просто указывают принадлежность к реле (K1 .1) и номер контактной группы (К1.1 ) и (К1.2 ).
Ещё довольно наглядный пример - это регулятор громкости стереоусилителя. Для регулировки громкости требуется два переменных резистора. Но регулировать громкость в каждом канале по отдельности нецелесообразно. Поэтому применяются сдвоенные переменные резисторы, где два переменных резистора имеют один регулирующий вал. Вот пример из реальной схемы.
На рисунке я выделил красным две параллельные линии - именно они указывают на механическую связь этих резисторов, а именно на то, что у них один общий регулирующий вал. Возможно, вы уже заметили, что эти резисторы имеют особое позиционное обозначение R4.1 и R4.2 . Где R4 - это резистор и его порядковый номер в схеме, а 1 и 2 указывают на секции этого сдвоенного резистора.
Также механическая связь двух и более переменных резисторов может указываться пунктирной линией, а не двумя сплошными.
Отмечу, что электрически эти переменные резисторы не имеют контакта между собой. Их выводы могут быть соединены только в схеме.
Не секрет, что многие узлы радиоаппаратуры чувствительны к воздействию внешних или "соседствующих" электромагнитных полей. Особенно это актуально в приёмопередающей аппаратуре. Чтобы защитить такие узлы от воздействия нежелательных электромагнитных воздействий их помещают в экран, экранируют. Как правило, экран соединяют с общим проводом схемы. На схемах это отображается вот таким образом.
Здесь экранируется контур 1T1 , а сам экран изображается штрих-пунктирной линией, который соединён с общим проводом. Экранирующим материалом может быть алюминий, металлический корпус, фольга, медная пластина и т.д.
А вот таким образом обозначают экранированные линии связи. На рисунке в правом нижнем углу показана группа из трёх экранированных проводников.
Похожим образом обозначается и коаксиальный кабель. Вот взгляните на его обозначение.
В реальности экранированый провод (коаксиальный) представляет собой проводник в изоляции, который снаружи покрыт или обмотан экраном из проводящего материала. Это может быть медная оплётка или покрытие из фольги. Экран, как правило, соединяют с общим проводом и тем самым отводят электромагнитные помехи и наводки.
Повторяющиеся элементы.
Бывают нередкие случаи, когда в электронном устройстве применяются абсолютно одинаковые элементы и загромождать ими принципиальную схему нецелесообразно. Вот, взгляните на такой пример.
Здесь мы видим, что в схеме присутствуют одинаковые по номиналу и мощности резисторы R8 - R15. Всего 8 штук. Каждый из них соединяет соответствующий вывод микросхемы и четырёхразрядный семисегментный индикатор. Чтобы не указывать эти повторяющиеся резисторы на схеме их просто заменили жирными точками.
Ещё один пример. Схема кроссовера (фильтра) для акустической колонки. Обратите внимание на то, как вместо трёх одинаковых конденсаторов C1 - C3 на схеме указан лишь один конденсатор , а рядом отмечено количество этих конденсаторов. Как видно из схемы, данные конденсаторы необходимо соединить параллельно , чтобы получить общую ёмкость 3 мкФ.
Аналогично и с конденсаторами C6 - C15 (10 мкФ) и C16 - C18 (11,7 мкФ). Их необходимо соединить параллельно и установить на место обозначенных конденсаторов.
Следует отметить, что правила обозначения радиодеталей и элементов на схемах в зарубежной документации несколько иные. Но, человеку, получившему хотя бы базовые знания по данной теме разобраться в них будет гораздо проще.
Итак, идем дальше. С нагрузкой, работой и мощностью мы вроде как разобрались в прошлой статье. Ну а теперь, дорогие мои криворукие друзья, в этой статье мы будем читать схемы и анализировать их, используя прошлые статьи.
От балды я нарисовал схемку. Ее функция – управление 40 Ваттной лампой с помощью 5 Вольт. Давайте же рассмотрим ее подробнее.
На микроконтроллеры эта схема вряд ли подойдет, так как ножка МК не потащит ток, который жрет реле.
Первый вопрос, которым мы должны себе задать: “Чем питается схема и откуда она берет питание? Сколько источников питания имеет? Как вы здесь видите, схема имеет два разных источника питания с напряжением +5 Вольт и +24 Вольта.
Вспоминаем предназначение каждого радиоэлемента, который встречается в схеме. Пытаемся понять, для чего разработчик его здесь нарисовал.
Клеммник
Сюда мы загоняем или цепляем либо , либо другой кусок схемы. В нашем случае, на верхний клеммничек мы загоняем +5 Вольт, а нижний, следовательно, ноль. То же самое и +24 Вольта. На верхний клеммник мы загоняем +24 Вольта, а нижний также ноль.
Заземление на корпус.
В принципе называть этот значок землей вроде как бы можно, но не желательно. В схемах так обозначается потенциал в ноль Вольт. От него отсчитываются и измеряются все напряжения в схеме.
Как он действует на электрический ток ? Когда он в разомкнутом положении, то ток через него не протекает. Когда он в замкнутом положении, то электрический ток беспрепятственно начинает через него течь.
Диод .
Он пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока. Для чего он нужен в схеме, объясню ниже.
Катушка электромагнитного реле.
Если на нее подать электрический ток, то она создаст магнитное поле. А раз попахивает магнитом, то к катушке устремятся разного рода железки. На железке находятся контакты ключа 1-2, и они замкнутся между собой. Более подробно про принцип работы электромагнитного реле можно почитать в этой статье.
Лампочка
Подаем на нее напряжение – лампочка горит. Все элементарно и просто.
В основном схемы читаются слева-направо, если, конечно, разработчик хоть немного знает правила оформления схем. Функционируют схемы тоже слева-направо. То есть слева мы загоняем какой-либо сигнал, а справа его снимаем.
Пока ключ S у нас выключен, схема находится в нерабочем состоянии:
Но что случится, если мы замкнем ключ S? Вспоминаем главное правило электрического тока: ток течет от бОльшего потенциала к меньшему , или в народе, от плюса к минусу. Следовательно, после замыкания ключа, наша схема будет выглядеть уже вот так:
Через катушку побежит электрический ток, она притянет за собой контакты 1-2, которые в свою очередь замкнутся и вызовут электрический ток в цепи +24 Вольта. В результате загорится лампочка. Если вы в курсе, что такое диод, то наверняка поймете, что через него электрический ток протекать не будет, так как он пропускает только в одном направлении, а сейчас направление тока для него противоположное.
Итак, для чего нужен диод в этой схеме?
Не стоит забывать свойство индуктивности, которое гласит: при размыкании ключа в катушке образуется ЭДС самоиндукции, которое поддерживает первоначальный ток и может достигать очень больших значений . При чем здесь вообще индуктивность? В схеме значка катушки индуктивности нигде не встречается… но есть катушка реле, которая как раз и представляет из себя индуктивность. Что будет, если мы резко откинем ключик S в исходное положение? Магнитное поле катушки сразу же преобразуется в ЭДС самоиндукции, которая устремится поддержать электрический ток в цепи. И чтобы куда-то девать этот возникший электрический ток, у нас как раз в схеме стоит диод;-). То есть при выключении картина будет такая:
Получается замкнутый контур катушка реле —-> диод , в котором происходит затухание ЭДС самоиндукции и преобразование ее в тепло на диоде.
А теперь давайте предположим, что у нас в схеме нет диода. При размыкании ключа картина была бы такой:
Между контактами ключа проскочила бы маленькая искра (выделил синим кружочком), так как ЭДС самоиндукции всеми силами пытается поддержать ток в контуре. Эта искорка негативно сказывается на контактах ключа, так как на них остается нагар, который со временем их изнашивает. Но еще не это самое страшное. Так как ЭДС самоиндукции бывает очень большой по амплитуде, то это также негативно сказывается на радиоэлементах, которые могут идти ДО катушки реле.
Этот импульс может с легкостью пробить полупроводников и навредить им вплоть до полного отказа функционирования. В настоящее время диоды уже встроены в самом реле, но еще не во всех экземплярах. Так что не забывайте звонить катушку реле на предмет встроенного диода.
Думаю, теперь всем понятно, как должна работать схема. В этой схеме мы рассмотрели, как ведет себя напряжение. Но электрической ток – это ведь не только напряжение. Если вы не забыли, электрический ток характеризуется такими параметрами, как направленность, напряжение и сила тока . Также не забываем про такие понятия, как мощность , выделяемая на нагрузке, и сопротивление нагрузки. Да-да, это все надо учитывать.
При рассмотрении схем, нам не надо с точностью до копейки вычислять силу тока, мощность и тд. Достаточно приблизительно понять, какая примерно сила тока будет в этой цепи, какая мощность будет выделяться на этом радиоэлементе и тд.
Итак, давайте пробежимся по силе тока в каждой ветви схемы уже при включении ключа S.
Первым делом рассмотрим диод. Так как на катод диода в данном случае идет плюс, следовательно, он будет заперт. То есть в данный момент через него сила тока будет какие-то микроамперы. Можно сказать, почти ничего. То есть он никак не влияет на включенную схему. Но как я уже писал выше, он нужен для того, чтобы гасить скачок ЭДС самоиндукции при выключении схемы.
Катушка реле. Уже интереснее. Катушка реле – это соленоид. Что такое соленоид? Это провод, намотанный на цилиндрический каркас. А у нас провод обладает каким-то сопротивлением, следовательно, можно сказать в данном случае катушка реле – это резистор. Следовательно, сила тока в цепи катушки будет зависеть от того, какой толщиной провода она намотана и из чего сделан провод. Для того, чтобы не мерять каждый раз, есть табличка, которую я спер у своего кореша-конкурента со статьи электромагнитное реле :
Так как катушка реле у нас на 5 Вольт, то получается, что ток через катушку будет около 72 миллиампер, а потребляемая мощность составит 360 милливатт. О чем вообще говорят нам эти цифры? Да о том, что источник питания на 5 Вольт должен как минимум выдавать в нагрузку более 360 милливатт. Ну вот и разобрались с катушкой реле, и заодно с источником питания на 5 Вольт.
Далее, контакты реле 1-2. Какая сила тока будет проходить через них? Лампа у нас 40 Ватт. Следовательно: P=IU, I=P/U=40/24=1,67 Ампер. В принципе нормальная сила тока. Если бы получили какую-либо аномальную силу тока, например, более 100 Ампер, то стоило бы насторожиться. Также не забываем и про питание 24 Вольта, чтобы этот источник питания мог не напрягаясь выдать мощность более, чем 40 Ватт.
Схемы читаются слева-направо (бывают редкие исключения).
Определяем, где у схемы питание.
Вспоминаем значение каждого радиоэлемента.
Смотрим направление электрического тока в схеме.
Смотрим, что должно произойти в схеме, если на нее подано питание.
Вычисляем приблизительно силу тока в цепях и мощность, выделяемую на радиоэлементах, для того, чтобы удостовериться, что схема реально будет работать и в ней нет аномальных параметров.
При большом желании можно прогнать схему через симулятор, например через современный Every Circuit, и глянуть различные интересующие нас параметры.
