Проектирование схем электрических: Проектирование электрических схем | Аксоним

Содержание

Проектирование электрических схем | Аксоним

Услуги проектирования принципиальных электрических схем

Проектирование электронных схем с использованием актуальных комплектующих, оптимизация решения по различным критериям согласно ограничениям и условиям, задаваемым в техническом задании, устройства с батарейным питанием, моделирование схемотехнических решений, полный пакет конструкторской документации.

Разработка схемотехнического решения включает в себя:
  • расчет, подбор элементов и проверка их производственного статуса;
  • соединение элементов в соответствии с функциональной и структурной схемой технической системы в техническом задании;
  • моделирование системы питания на соответствие требованиям технического задания;
  • подготовку предварительного перечня элементов;
  • проверку доступности элементов и оценки сроков по доставке, в случае необходимости подбор аналогов;
  • согласование перечня с Заказчиком.

Axonim Devices — electronics hardware development — услуги проектирования принципиальных электрических схем по доступной цене! 

+7 495280-79-00


далее: разработка печатных плат, тестирование печатных плат.

Работа любого современного электрического прибора становится возможной именно благодаря грамотно собранной электросхеме. Электрическая схема обеспечивает энергоснабжение всех основных узлов техники, позволяет регулировать их работу, обеспечивает подачу тока от распределителей к потребителям в определенных количествах, определенной силы, частоты и напряжения.

Однако для того, чтобы прибор работал корректно, необходимы профессиональные услуги проектирования принципиальных электрических схем. Доверив разработку специалистам, вы гарантированно получите схемотехническое решение, которое обеспечит оптимальную работу вашего устройства. Компания AXONIM предлагает клиентам разработку электрических схем под ключ. Мы подготовим проект и проведем моделирование, выполним все необходимые тесты работоспособности и разработаем всю требующуюся документацию для серийного выпуска.

Виды и особенности электрических схем

Проектирование электрических схем зависит от вида электросхемы. У каждой из них есть характерные особенности. Рассмотрим эти виды более подробно.

  • Структурная. Такая схема предполагает описание функциональных частей объектов, и на ней отображается последовательность подключения и работы этих частей, а также направление хода процессов. В данном случае, отображается работа всего устройства в целом.
  • Функциональная. Данный тип электрической схемы предусматривает описания работы отдельных процессов в электротехнике и электронике. Электросхемы подобного рода используются для наглядного отображения последовательности работы оборудования в том или ином процессе.
  • Принципиальная. На ней отображаются основные электрические устройства и компоненты, которые обеспечивают работу электрических процессов в технике. Также на принципиальной схеме отображаются взаимосвязи и элементы начала и конца электроцепи. Кроме того, здесь могут быть изображены соединительные и монтажные элементы. Принципиальная схема разрабатывается для устройств, которые находятся в положении “Отключено”.
  • Монтажная схема. Специализированная схема, где графически изображают входные и выходные элементы. На нее наносят все зажимы, платы, соединительные элементы. Проектирование и моделирование электронных схем подобного типа необходимо для наиболее эффективного расположения входных и выходных элементов.
  • Схема подключения. На ней графически изображаются входные и выходные элементы, а также места и принципы соединения и подачи тока через кабели и проводники. На схеме указываются концы проводов и соединительных элементов, а также размещается информация о подключении.
  • Общая схема подключения. На такую схему наносятся все элементы устройств, а также все соединительные элементы – кабели, жгуты, проводники и т.д.
  • Схема расположения. На схемах расположения конкретный прибор или печатная плата размещается на общих чертежах изделия. Таким образом, определяется расположение в финальной версии устройства.

Разработка схемотехнических решений может предусматривать создание как одной конкретной схемы, так и всего комплекса. Компания AXONIM осуществляет полный комплекс работ по разработке электронных схем любого назначения. Мы выполним работы в любом объеме.

Что включают в себя схемы?

Основой схемы является, конечно же, изображение непосредственно электрической схемы. Оно может изготавливаться в различном масштабе, в соответствии с техническим заданием. Кроме того, к электрической схеме прилагается и ряд дополнительных элементов, что упрощает чтение и понимание элементов системы. К числу таковых относятся:

  • диаграммы;
  • таблицы переключения контактов.

Эти документы прилагаются для сложных устройств, к примеру, для переключателей, в которых предусмотрено несколько позиций. 

Также на схемах присутствует спецификация, содержащая информацию об использованных устройствах и деталях, изображенных на чертеже. Для пояснения особенностей схемы делают дополнительные поясняющие надписи.

Услуги компании Axonim

Компания Axonim предлагает услуги для клиентов, которым необходимо проектирование электронных схем, разработка схемотехнических проектов и т.д. Специалисты нашей компании обладают большим опытом в проектировании схем для различного оборудования. Axonim осуществляет разработку решений для проектов любой сложности. Мы готовим схемотехнические решения как для устройства в целом, так и для отдельных комплектующих в частности (например, для печатных плат).

Компания Axonim – это коллектив профессионалов с колоссальным опытом в проектировании электрических схем. Наша команда включает в себя 30 штатных специалистов и более 400 сотрудников, которые работают на удаленной основе. В нашей команде есть сотрудники, которые специализируются на разных видах оборудования. Мы гарантируем решение задач любой сложности.

Axonim осуществляет разработку схемотехнических решений под ключ. Мы выполняем полный комплекс работ, необходимых для создания электрической схемы. 

Специалисты нашей компании разработают проект, выполнят его моделирование, проведут тестирование и адаптируют документацию для производства устройств с данной схемой. Специалисты Axonim производят разработку строго по техническому заданию, которое составляется с учетом всех требований и пожеланий клиентов.

Главный офис Axonim находится в Беларуси, но мы реализуем заказы для клиентов из разных стран. В том числе, мы работаем с клиентами из России, Украины, стран Европейского Союза, США и т.д. Axonim – это готовое схемотехническое решение для устройств любого типа.

sPlan

sPlan — программа для черчения электронных схем.

Редактор схем sPlan разрабатывается с начала 2000-х годов немецкой фирмой ABAKOM. Программа поддерживается и в настоящее время, на данный момент последняя версия sPlan 7.0. В конце 2014 г. компания заявила, что ведет разработки новой версии sPlan 8.0. С документацией по всем функциям программы можно ознакомиться, используя встроенную справку (на английском языке).

sPlan очень удобен в использовании. Добавляемые компоненты просто «перетаскиваются» с находящейся слева панели, справа от которой находится панель инструментов для рисования линий и различных геометрических форм, добавления надписей, вставки растровых изображений и т.д. Нумерация компонентам может присваиваться как автоматически, так и вручную. Режим можно выбрать правой кнопкой мыши через свойства компонента (Properties), в том же окне редактируются дополнительные атрибуты, в том числе текстовое поле (в нём можно написать, например, номинал данной детали и т.д.). В комплект программы включено большое количество готовых библиотек электронных компонентов, возможно создание и сохранение собственных шаблонов  компонентов. Редактор может работать с несколькими страницами (в виде вкладок), имеются функции экспорта документа в графический файл и печати с предварительным просмотром. В  последней версии удобно реализовано масштабирование при помощи колёсика мыши, возможна печать больших листов на обычном принтере, рассчитанном на лист формата А4.

Программа платная, в бесплатной версии отключены функции сохранения, экспорта и печати файлов. Предлагается также отдельная бесплатная программа для просмотра и печати файлов (sPlan Viewer). Официальной русской версии нет, но в Интернете можно найти неофициальные русифицированные варианты, в том числе и версию portable (не требующую установки).

Программа работает в среде Windows NT, 2000, XP, Vista, 7, 8, 10 x32/64, к конфигурации компьютера каких-либо специфических требований нет.

Распространение программы: Shareware (платная), цена — 40 евро

Официальный сайт sPlan:

http://www.abacom-online.de/uk/html/splan.html

Форматы файлов sPlan: SPL

Скачать sPlan 7.0 — Viewer

Скачать демо sPlan 7.0

Скачать RUS библиотеки и рамки для sPlan

Обсуждение программы на форуме

Eagle

Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor) — программый комплекс для черчения электрических схем и трассировки печатных плат электронных приборов.

 Программный пакет Eagle состоит из трех основных компонентов:
1. Schematic Module

, предназначен для рисования электронных схем с помощью стандартных элементов.
2. Layout Editor, позволяющий разработать чертеж печатной платы собственными силами.
3. Autorouter, предназначенный для трассировки печатной платы без участия пользователя.

Существует возможность воспользоваться сторонним трассировщиком, экспортируя плату в любой популярный формат. Все переходы между модулями происходят внутри самой программы. Eagle имеет обширную библиотеку стандартных электронных компонентов с их кратким описанием, удобный редактор элементной базы и логические модули, проверяющие подключение и расположение компонентов на плате. Из преимуществ Eagle над аналогичными программами специалисты отмечают возможность отката событий на любое количество шагов назад, отсутствие проблем при работе на старых компьютерах, мощный скриптовый язык, наличие драйверов для вывода результата на плоттер или принтер. Возможность экспорта результата работы в рендерер POV-Ray позволяет формировать трехмерные модели плат.

Существуют платные (professional, standard) и бесплатная (light) версии программы. В light-версии уменьшен размер полезной площади платы (10 на 8 см), доступны всего два проводящих слоя и один лист в редакторе схем на проект. Для большинства радиолюбительских работ этого более чем достаточно. Бесплатная версия позволяет скачивать, открывать и распечатывать чертежи, выходящие за рамки трех ограничений.

Интерфейс программы полностью англоязычный. В интернете встречаются неофициальные русификаторы от сторонних разработчиков, но они не гарантируют полноту перевода и работоспособность программы после установки.

На настоящий момент Eagle поддерживает Windows 2000 / XP / Vista / 7. Существуют версии для Linux, Unix и Mac OS.

Распространение программы: Freeware (бесплатная с ограничениями) и Shareware (платная), цена — от 69$

Официальный сайт Eagle: http://www.cadsoftusa.com

Форматы файлов Eagle: SCH, BRD

Скачать Eagle

Создание печатных плат в Eagle CAD для начинающих
Поиск и создание компонентов для Eagle CAD
Создание односторонних печатных плат в Eagle CAD — расширенные возможности

Обсуждение программы на форуме

Fritzing

Простая  в работе программа для рисования наглядных электрических схем, заточенная под Arduino-проекты.

Программный пакет Fritzing может пригодиться в таких стадиях разработки, как набросок прототипа схемы на макетной платы, а также автоматическое генерирование принципиальной схемы и печатной платы. Целевая аудитория программы – творческие люди, исследователи, дизайнеры, радиолюбители, работающие с интерактивными электрическими устройствами. Fritzing создавалась для Arduino, аппаратно-программной платформы, состоящей из обычной платы с микроконтроллером Atmel AVR, радиодеталей для программирования, интерфейсов связи, среды разработки Processing/Wiring. Arduino применяется в создании автономных интерактивных аппаратов. Рисунок печатной платы открыт для всех, и поэтому платформа распространена среди самостоятельных разработчиков.

Работа с новым проектом в пакете Fritzing начинается с выбора готовых компонентов, полный перечень которых расположен в верхнем углу рабочего окна с правой стороны. Здесь можно найти различные макетные и монтажные платы (в том числе Arduino), целый набор аналоговых и цифровых микросхем, любые радиодетали: конденсаторы, транзисторы, резисторы, светодиоды, батарейки, кнопки. Дополнительно присутствует большая коллекция устройств для робототехники: моторы, дальномеры, динамики, пищалки, сервоприводы, шаговые двигатели, LCD и цифровые индикаторы, а также многое другое. Также можно создавать собственные элементы и обновлять существующую базу. Схема доступна для рисования, как в окне «Макетная плата», так и в окне «Принципиальная схема» простым перетаскиванием нужных компонентов на рабочее поле. В наличие есть функция автотрассировки. При выборе окна «Печатная плата» можно приступить к разводке проводников и размещению элементов. Результат работы экспортируется в pdf-файл для распечатки на лазерном принтере с дальнейшим изготовлением платы методом нанесения рисунка на фольгированный текстолит горячим утюгом.

К сожалению, самостоятельно разводить печатные платы Fritzing не может, так же как и симулировать работу схемы. Рисование чересчур упрощено, а элементная база крайне мала. Красивые, ярко-красочные, детальные схемы больше подходят для фотоотчетов и быстрых набросок, объясняющих принципы работы того или иного устройства.

Программный пакет Fritzing был разработан в 2009 году в Потсдамском университете прикладных наук за счет субсидий, выделяемых государством на исследования научной программы под названием «From prototype to product» (от прототипа к продукту). В настоящее время создатели САПР предлагают талантливым программистам сотрудничать с ними по вопросам дальнейшего развития программы.

Среда разработки Fritzing переведена на английский, датский, испанский, французский, итальянский, португальский, японский, китайский, и, самое главное, русский языки.

Существуют версии программы для операционных систем: Windows, Mac OS (версия 10.4 и выше) и Linux (версия 2.6 и выше).

Распространение программы: бесплатная

Официальный сайт Fritzing: http://fritzing.org/

Скачать Fritzing

Обсуждение программы на форуме

Программа для рисования схем: выбираем лучшее

Черчение на бумаге далеко не всем доставляет удовольствие — долго, не всегда красиво, тяжело сразу правильно рассчитать габариты, а вносить корректировки неудобно. Все эти проблемы легко решает программа для рисования схем. Большинство современных программных продуктов содержит библиотеку с набором основных элементов. Из них, как из конструктора собирается требуемая конфигурация. Правки и исправления вносятся быстро, можно сохранять разные версии.

Содержание статьи

Бесплатные программы для создания схем

Есть немало программ для рисования электрических схем, которые можно использовать бесплатно. Частично это демо-версии с ограниченным функционалом, частично — полноценные продукты. Для проектирования схемы электропроводки в квартире или доме этих функций достаточно, а для профессионального использования может потребоваться продукт с более широким функционалом. Для этих целей больше подходят платные варианты.

Вместо листка бумаги можно использовать программу для создания электросхем

Как и любой программный продукт, программа для рисования схем оценивается по удобству пользования. Интерфейс должен быть простым, удобным, функциональным. Тогда даже человек без особых навыков работы на компьютере легко может в ней разобраться. Но, все-таки, основной фактор — достаточность функций для создания схем различной сложности. Ведь даже к неудобному интерфейсу можно приспособиться, а вот отсутствие каких-то частей восполнить сложнее.

Простая программа для рисования схем VISIO

Многие из нас знакомы с офисными продуктами Microsoft и Visio — один из продуктов. Этот графический редактор имеет привычный для продукции Майкрософт интерфейс. В обширных библиотеках содержится все необходимая элементная база, создавать можно принципиальные, монтажные электрические схемы. Работать в ВИЗИО легко: в библиотеке (окно слева) находим нужный раздел, в нем ищем требуемый элемент, перетаскиваем его на рабочее поле, ставим на место. Размеры элементов стандартизованные, стыкуются один с другим без проблем.

Программа Vision для рисования схем — понятный интерфейс

Что приятно — можно создавать схемы с соблюдением масштаба, что облегчит подсчет необходимой длинны проводов и кабелей. Что еще хорошо — места на жестком диске компьютера требуется не очень много, «потянут» эту программу для рисования схем даже не очень мощные машинки. Также радует наличие большого количества видео-уроков. Так что с освоением проблем не будет.

 

 

Понятный ProfiCAD

Если вам нужна простая программа для проектирования электропроводки — обратите внимание на ProfiCAD. Этот продукт не требует загрузки библиотек, как большинство других . В базе имеется около 700 встроенных элементов, которых для разработки схемы электроснабжения квартиры или частного дома хватит с головой. Имеющихся элементов также достаточно для составления не слишком сложных принципиальных электрических схем. Если же какого-то элемента не окажется, его можно добавить.

Основной недостаток программы  для рисования схем ProfiCAD — отсутствие русифицированной версии. Но, даже если вы не сильны в английском, стоит попробовать — все очень просто. За пару часов вы все освоите.

Интерфейс бесплатной программы для рисования схем ProfiCAD (Профикад)

Принцип работы простой: в поле слева находим нужный элемент, перетягиваем его в нужное место схемы, поворачиваем в требуемое положение. Переходим к следующему элементу. После завершения работы можно получить спецификацию  с указанием количества проводов и перечнем элементов, сохранить результаты в одном из четырех форматов.

Компас Электрик

Программа с более серьезным функционалом называется Компас Электрик. Это часть программного обеспечения Компас 3D. В ней можно не только нарисовать принципиальную электрическую схему, но и блок-схемы и многое другое. На выходе можно получить спецификации, закупочные листы, таблицы соединений.

Для начала работы необходимо скачать и установить не только программу, но и библиотеку с элементной базой. Программа, пояснения, помощь — все русифицировано. Так что проблем с языком не будет.

При работе выбираете нужный раздел библиотеки, графические изображения появляются во всплывающем окне. В нем выбираете нужные элементы, перетягиваете их на рабочее поле, устанавливая в нужном месте. По мере формирования схемы данные об элементах попадают в спецификацию, где фиксируется название, тип и номинал всех элементов.

Нумерация элементов может быть проставлена автоматически, а может — вручную. Способ выбирается в меню настроек. Менять его можно в процессе работы.

 

 

 

QElectroTech

Еще одна программа для рисования схем QElectroTech. Интерфейс напоминает Майкрософтовские продукты, работать с ним легко. К этой программе не надо скачивать библиотеку, элементная база «встроена». Если там чего-то нет, можно добавить свои элементы.

Готовая схема может сохраняться в формате get (для дальнейшей работы с ней в программе) или в виде изображения (форматы jpg, png, svg, bmp). После сохранения можно изменять размеры чертежа, добавить сетку, рамку.

QElectroTech — бесплатный редактор для создания электросхем

Есть у этой программы недостатки. Первый — надписи можно делать только одним шрифтом, то есть, если вам нужен чертеж по ГОСТу, придется каким-то образом придумывать, как сменить шрифт. Второй — размеры рамок и штампов задаются в пикселях, что очень неудобно. В общем, если вам нужна программа для рисования схем для домашнего использования — это замечательный вариант. Если требуется соблюдение требований ГОСТа — поищите другую.

 

Программа моделирования электронных схем 123D Circuits

Если не знаете, как нарисовать схему на компьютере, присмотритесь к этому продукту. 123D Circuits — это онлайн сервис, позволяющий создать не очень сложную схему с возможностью создания печатных плат. Также есть встроенный симулятор, имитирующий работу готовой схемы. Доступна функция заказа партии готовых плат (за плату).

Результат работы онлайн сервиса для создания печатных плат и имитации работы электронных схем

Перед началом работы необходимо зарегистрироваться, создать свой профиль. После чего можно начинать работу. Над одним проектом могут работать несколько пользователей, используя общие библиотеки. В бесплатном варианте программы можно создавать неограниченное количество схем, но они будут общедоступны. В любительском тарифе (12$) пять схем могут быть личными, предлагается также скидка в 5% на изготовление плат. Профессиональный тариф (25$) дает неограниченное количество личных схем и ту же скидку на заказ плат.

Схему можно нарисовать из имеющихся компонентов (их не очень много, но есть возможность добавить свои) или импортировать из программы Eagle. В отличие от других программ, в библиотеке 123D Circuits содержатся не схематические обозначения элементов, а их мини копии. Интерфейс с двумя боковыми полями. На правом высвечивается раздел библиотеки с элементной базой, на левом — часть настроек и перечень использованных элементов.  После завершения работы программа сама формирует принципиальную схему, а также предлагает расположение элементов на плате (можно редактировать).

Вроде все неплохо, но у 123D Circuits есть серьезные недостатки. Первый — результаты имитации работы часто очень сильно отличаются от реальных показаний. Второе — функционал невелик, сделать действительно сложную схему не получится. Вывод: в основном эта программа подходит для студентов и начинающих радиолюбителей.

 

Платные программы для черчения электросхем

Платных графических редакторов для создания схем много, но не все они нужны для «домашнего» использования или для работы, но не связанной напрямую с проектированием. Платить немалые деньги за ненужные функции — не самое разумное решение. В этом разделе соберем те продукты, которые получили много хороших отзывов.

DipTrace — для разработки печатных плат

Для опытных радиолюбителей или тех, чья работа связана с проектированием радиотехнических изделий, полезна будет программа DipTrace. Разрабатывалась она в России, потому полностью на русском.

Есть в ней очень полезная функция — она может по готовой схеме разработать печатную плату, причем ее можно будет увидеть не только в двухмерном, но и в объемном изображении с расположением всех элементов. Есть возможность редактировать положение элементов на плате, разработать и корректировать корпус устройства.  То есть, ее можно использовать и для проектирования проводки в квартире или доме, и для разработки каких-то устройств.

В DipTrace можно посмотреть как будет выглядеть готовое изделие в формате 3D

Кроме самой программы для рисования схем надо будет скачать еще библиотеку с элементной базой. Особенность в том, что сделать это можно при помощи специального приложения —  Schematic DT.

Интерфейс программы для рисования схем и создания печатных плат DipTrace удобный. Процесс создания схемы стандартный — перетаскиваем из библиотеки нужные элементы на поле, разворачиваем их в требуемом направлении и устанавливаем на места. Элемент, с которым работают в данный момент подсвечивается, что делает работу более комфортной.

По мере создания схемы, программа автоматически проверяет правильность и допустимость соединений, совпадение размеров, соблюдение зазоров и расстояний. То есть, все правки и корректировки вносятся сразу, на стадии создания. Созданную схему можно прогнать на встроенном симуляторе, но он не самый сложный, потому есть возможность протестировать продукт на любых внешних симуляторах. Есть возможность импортировать схему для работы в других приложениях или принять (экспортировать) уже созданную для дальнейшей ее проработки. Так что программа для рисования схем DipTrase — действительно неплохой выбор.

Если нужна печатная плата — находим в меню соответствующую функцию, если нет — схему можно сохранить (можно будет корректировать) и/или вывести на печать. Программа для рисования схем DipTrace платная (имеются разные тарифы), но есть бесплатная 30-дневная версия.

 

SPlan

Пожалуй, самая популярная программа для рисования схем это SPlan. Она имеет хорошо продуманный интерфейс, обширные, хорошо структурированные библиотеки. Есть возможность добавлять собственные элементы, если их в библиотеке не оказалось. В результате работать легко, осваивается программа за несколько часов (если есть опыт работы с подобным софтом).

Недостаток — нет официальной русифицированной версии, но можно найти частично переведенную умельцами (справка все равно на английском). Есть также портативные версии (SPlan Portable) которые не требуют установки.

Одна из наиболее «легких» версий — SPlan Portable

После скачивания и установки программу надо настроить. Это занимает несколько минут, при последующих запусках настройки сохраняются. Создание схем стандартное — находим нужный элемент в окошке слева от рабочего поля, перетаскиваем его на место. Нумерация элементов может проставляться в автоматическом или ручном режиме (выбирается в настройках). Что приятно, что можно легко менять масштаб — прокруткой колеса мышки.

После окончания работы можно сохранить файл в виде изображения, которое можно вывести на печать, причем могут создаваться большие схемы размером А4. Основной фал можно впоследствии редактировать.

Есть платная (40 евро) и бесплатная версия. В бесплатной отключено сохранение (плохо) и вывод на печать (обойти можно при помощи создания скриншотов). В общем, по многочисленным отзывам — стоящий продукт, с которым легко работать.

Проектирование и разработка электронных схем на заказ

Разработка электрических схем – важнейший этап создания электроприбора, определяющий его функционал. Этот этап предшествует производству прототипа изделия.

Современный процесс разработки электронных схем значительно упрощен благодаря программным инструментам вроде Cadence OrCAD Современное ПО удешевило себестоимость печатных плат и позволило снизить процент брака.

Наиболее популярное программное обеспечение, применяемое для разработки схемотехнических решений, – Altium Designer. Его выбирают за простоту, функциональность и точность.

На примере этой программы рассмотрим процесс проектирования электрических схем.

Этапы проектирования электрических схем

В Altium Designer проект печатной платы создается на основании документов, которые необходимы для определения основных параметров изделия. Это прежде всего документ схемы, который настраивается в программе для дальнейшей работы.

Прежде чем разместить на плате компоненты, необходимо воспользоваться поисковиком и найти подходящие варианты среди предложений производителей. После того как компоненты выбраны, они размещаются на плате с помощью мыши.

Подключение схемы

Это процесс создания связей между установленными на схеме компонентами. На этом этапе проектирования электрической схемы компонуются цепи и другие элементы, обеспечивающие связи внутри платы:

  • Метки цепей: создают связи между точками одного листа схемы.
  • Порты: создают связи между точками разных листов схемы.
  • Порты питания: создают связи между точками на всех листах.

На этом формирование схемы завершено, но проект необходимо протестировать. В Altium Designer имеются инструменты и на этот случай.

Настройка проекта

Проектирование электрических схем должно быть качественным и точным, и ключевые параметры можно проконтролировать с помощью диалогового окна, где открывается меню настроек.

Возможности программы при разработке электрических схем очень широки – среди прочего можно настроить ее для тестирования на ошибки.

Компиляция проекта

Компиляция проекта проводится после формирования схемы и обеспечивает проверку следующих элементов:

  • Полное соответствие проекта информации по его компонентам.
  • Соответствие полученной схемы проектным и электрическим правилам.

По результатам компиляции после устранения ошибок создается запрос на инженерные изменения в проекте.

Создание и настройка платы

На базе полученных настроек создается пустая плата, после чего проводится настройка ее ключевых свойств:

  • Форма: стандартная форма платы – прямоугольная, но иногда трассировка дает возможность получить изделие иной формы.
  • Расположение: это определение начала координат, от которого отсчитывается размер изделия и размерной сетки.
  • Слои: помимо токопроводящих слоев, возможно использование механических слоев общего назначения и/или специализированных.

Кроме того, для проектирования схемы устройства могут использоваться правила проектирования или настройки по умолчанию. В соответствии с ними и будут определяться свойства платы и других компонентов.

Настройка отображения слоев и размерной сетки

Проектирование электронных схем учитывает многослойную структуру платы, поэтому удобное отображение каждого слоя очень важно для будущего проекта. В программе легко удалять и добавлять слои, а также оптимизировать их просмотр.

Формирование структуры слоев на этапе проектирования схем и плат очень важно для трассировки, которая уже не только создает простые соединения проводящим материалом, а играет важную роль в проектировании элементов цепей и линий передачи.

Дюймовая или метрическая сетка создает благоприятные условия для трассировки и имеет большое значение для проектирования электронных плат, поэтому подбирается индивидуально для каждого объекта.

Трассировка платы

Проектирование электронных схем стало во многом проще благодаря появлению интерактивной трассировки. При этом необходимо хорошо разбираться в режимах трассировки и знать нюансы этого процесса.

По результатам трассировки создается выходная документация, отражающая все параметры изделия.

3D-визуализация платы

Это еще одна удобная возможность. Проектирование электрических схем завершается просмотром в трехмерном отображении. Это позволяет визуализировать объект со всех сторон, проверить его точность.

Современные программы-проектировщики просты в применении, но требуют экспертных знаний в области производства плат и электронных компонентов. Поэтому заказывайте их разработку компаниям-производителям.

Мы предлагаем разработку электронных схем на заказ по вашим параметрам, а также изготовление печатных плат и компонентов для современных электронных изделий любого назначения. Качество и доступные цены гарантируются!

Разработка и проектирование принципиальных электрических схем в Москве

Процесс, представляющий собой проектирование электронных схем, относится к одной из отраслей разработки электроники. Помимо самого проектирования, производится разработка электронных схем, которые впоследствии используются для создания гораздо более сложных систем, автоматики, вычислительной техники и радиоаппаратуры. Расчет электронных систем и их разработка – это одно из направлений деятельности компании «RK Electronics».

Самые популярные приборы, в которых обязательно присутствуют электронные схемы, — это телевизоры и радиоаппаратура. Видеоплееры, стереосистемы. На предприятиях и в бизнес-отрасли электронные схемы используются как в мощнейших компьютерах, так и в системах внутренней связи. Разработка электронных систем является востребованным видом деятельности нашей компании благодаря применению готовых изделий для сбора, обработки и анализа информационных потоков, начиная с элементарных данных о прогнозе погоды и заканчивая серьезным стратегическим планированием. Без электронных схем и образующихся из них электронных систем не мыслима ни одна сфера жизнедеятельности человеческого общества.

Компания «RK Electronics» предлагает проектирование электронных систем, их разработку и проверку на основе современного оборудования и современного технологического оснащения. Высокое качество и точность электроники позволят применять полученные устройства в различных отраслях. Одно из неоспоримых преимуществ электронных схем – это уникальная функциональность и возможность их применения в самых разных областях, не имеющих общих показателей. Электронные схемы могут быть как самостоятельным прибором, выполняющим элементарные задачи, например, показывающим производилось ли открытие дверей, так и рассчитанным на более сложные функции – подсчет количества изделий, прошедших по конвейерной ленте. Поэтому современные электронные схемы находят свое применение практически везде.

Основы различных процессов проектирования электронных схем

Электронная схема состоит из различных электронных компонентов, таких как резисторы, конденсатор, диоды и транзисторы, соединенные проводом, через который в цепи протекает ток. Конструкция электронной схемы обычно сначала разрабатывается на макетной плате (прототипирование), что помогает разработчику при модификации и улучшении схемы. Эти электронные схемы используются в вычислениях, передаче данных и усилении сигналов.

В настоящее время вместо соединения компонентов с помощью провода компоненты припаиваются к соединениям, которые создаются на печатной плате (PCB), чтобы сформировать законченную схему.

Подход электронной схемы на макетной плате и печатной плате

Основы процесса проектирования электронных схем

Каждое элементарное электронное устройство, построенное как единое целое. До изобретения цифровых схем (ИС) все отдельные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности были дискретными по своей природе.Любая схема или система могут выдавать предпочтительный выходной сигнал на основе своего входа. Здесь мы обсуждаем некоторые базовые знания о процессе проектирования электронных схем. Кроме того, прочтите статью «Разница между аналоговой схемой и цифровой схемой

».

Аналоговая схема

Аналоговые электронные схемы — это схемы, в которых ток или напряжение изменяются со временем в соответствии с представляемой информацией. Диоды, конденсаторы, резисторы, транзисторы и провода являются основными компонентами аналоговой схемы.В аналоговых схемах электрические сигналы принимают непрерывное значение, и эти схемы представлены в схематических диаграммах, где провода представлены линиями, а каждый компонент представлен уникальными символами. Каждая аналоговая схема имеет последовательную, параллельную или обе цепи.

Простая аналоговая схема

Цифровые схемы

Цифровая электронная схема принимает электрические сигналы в виде дискретных значений. Данные представлены в виде нулей и единиц. Цифровые схемы широко используют транзисторы, соединенные между собой, чтобы создать логические элементы, которые обеспечивают функцию булевой логики.Транзисторы соединены между собой для обеспечения положительной обратной связи, которая используется в защелках и триггерах. Следовательно, цифровые схемы могут обеспечивать как логику, так и память, позволяя им выполнять вычисления.

Цифровая схема с использованием триггеров

Цифровая схема используется для создания вычислительных микросхем общего назначения, таких как микропроцессоры и специализированные интегральные схемы.

Принципиальные схемы

Принципиальные схемы

Принципиальная электрическая схема — это представление компонентов и соединений в цепи с использованием стандартизованных символов без использования фактического изображения компонента.Принципиальные схемы используются для проектирования, изготовления и обслуживания электрического и электронного оборудования.

Принципиальные схемы

Принципиальные схемы, хотя и не стандартизированы, расположены на странице слева направо и сверху вниз. Мол, в схеме сигнализации антенна находится слева, а динамик — справа. Точно так же положительный источник питания вверху страницы, с заземлением и отрицательным источником питания внизу. В линейных схемах релейной логики также используются стандартизированные методы для представления принципиальных схем.Вертикальная шина электропитания слева и другая справа, между которыми натянуты компоненты, представляющие собой лестницу. Следовательно, ее также называют диаграммой лестничной логики.

Цепь электронного переключателя

Выключатель — это электрическое устройство, используемое для прерывания прохождения тока в цепи. По сути, это бинарные устройства, которые либо полностью включены, либо полностью выключены. Кроме того, переключатели ВКЛ / ВЫКЛ контролируют работу схемы и активируют различные функции схемы.

Выключатели — это механические устройства с двумя или более выводами, которые соединены с металлическими контактами. Когда контакты вместе, переключатель замкнут. Таким образом, ток течет и переключатель включен. Когда контакт разомкнут, переключатель разомкнут и ток не течет.


Схема электронного переключателя

На приведенной выше схеме показано, как переключатель используется для управления током, протекающим в лампочке. Ниже приведены различные переключатели, используемые в электронных схемах.

Тумблер

Тумблер приводится в действие рычагом, находящимся под углом в одном или нескольких положениях.Рычаг поднимается или опускается для замыкания или размыкания контакта. Выключатели света, используемые в домашнем хозяйстве, являются примером тумблера.

Тумблер
Кнопочный переключатель

Кнопочный переключатель — это двухпозиционное устройство, приводимое в действие кнопкой для размыкания и замыкания контактов. Каждый раз, когда вы нажимаете кнопку, контакт попеременно размыкается и замыкается.

Кнопочный переключатель
Селекторный переключатель

Селекторные переключатели приводятся в действие поворотной ручкой или рычагом для выбора одного или двух положений.Селекторный переключатель может находиться в любом из своих положений, как тумблер.

Селекторный переключатель
Джойстик

Переключатель джойстика приводится в действие рычагом, который может свободно перемещаться по более чем одной оси движения. Круг и точка на символе переключателя указывают направление движения рычага джойстика, необходимого для срабатывания контакта. Ручные переключатели-джойстики используются для управления краном, роботом и в играх.

Джойстик
Реле уровня жидкости

Плавающий объект используется для активации механизма переключения, когда уровень жидкости поднимается до фиксированной точки.Когда уровень жидкости достигает точки, плавающий объект замыкает цепь. Этот замкнутый контур проводит, заставляя его выполнять конкретную задачу.

Датчик уровня жидкости

Концевой выключатель рычажного привода, датчик давления, датчик приближения, переключатель скорости и ядерный датчик уровня — это различные другие переключатели, используемые в электронных схемах.

Проектирование электронных схем

Проектирование электронных схем состоит из анализа и синтеза электронных схем. При проектировании аналоговой или цифровой схемы разработчик должен уметь прогнозировать напряжение и ток в каждом узле схемы.Все линейные схемы и простые нелинейные схемы можно анализировать вручную с помощью математических вычислений. Пока программное обеспечение используется для анализа сложных схем.

Программное обеспечение для моделирования проектирования электронных схем позволяет разработчику проектировать схемы более эффективно и точно, дополнительно сокращая время, затраты и риски, связанные с разработкой прототипов схем.

Имитатор печатной платы

Имитатор электронных схем использует математические модели для воспроизведения поведения реальной электронной схемы.Программное обеспечение для моделирования позволяет моделировать работу схем и является бесценным инструментом анализа. Из-за ограниченности макета и дорогих инструментов, таких как фотошаблоны для интегральных схем, большая часть конструкции ИС основана на моделировании. SPICE — симулятор аналоговых схем. Verilog и VHDL наиболее известны благодаря цифровому моделированию.

Хотя имитаторы печатных плат упрощают разработку больших схем, они создают определенные сложности в процессе моделирования. Вариации процесса возникают при изготовлении конструкции, но имитаторы схем не учитывают эти изменения.Хотя вариации невелики, они значительно влияют на результат.

Это все о процессе проектирования различных электронных схем. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять эту концепцию. Кроме того, с любыми вопросами относительно этой статьи или любой помощи в реализации электронных проектов вы можете обратиться к нам, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос: Что означает цифровая схема?

Пошаговая процедура создания электронных схем / Проектирование схем

Что такое схема и зачем нам ее создавать?

Прежде чем я подробно расскажу о том, как спроектирована схема, позвольте нам сначала узнать, что такое схема и зачем нам ее создавать.

Цепь — это любая петля, через которую проходит материя. Для электронной схемы переносимое вещество — это заряд электроники, а источником этих электронов является положительный полюс источника напряжения. Когда этот заряд течет от положительного вывода через петлю и достигает отрицательного вывода, цепь считается завершенной. Однако эта схема состоит из нескольких компонентов, которые по-разному влияют на поток заряда. Некоторые могут препятствовать прохождению заряда, некоторые просто накапливать или рассеивать заряд.Некоторым требуется внешний источник энергии, некоторым — энергия.

Может быть много причин, по которым нам нужно построить схему. Иногда нам может понадобиться зажечь лампу, запустить двигатель и т. Д. Все эти устройства — лампы, двигатель, светодиоды — это то, что мы называем нагрузками. Каждая нагрузка требует определенного тока или напряжения для начала своей работы. Это напряжение может быть постоянным напряжением постоянного или переменного тока. Однако невозможно построить схему только с источником и нагрузкой. Нам нужно еще несколько компонентов, которые помогают в правильном потоке заряда и обрабатывают заряд, подаваемый источником, так что соответствующее количество заряда течет к нагрузке.

Базовый пример — регулируемый источник питания постоянного тока для работы светодиода

Приведем базовый пример и пошаговые правила построения схемы.

Постановка проблемы : Разработайте стабилизированный источник питания постоянного тока 5 В, который можно использовать для работы светодиода, используя переменное напряжение в качестве входа.

Решение : Вы все должны знать о регулируемом источнике питания постоянного тока. Если нет, позвольте мне дать краткое представление. Большинству схем или электронных устройств для работы требуется постоянное напряжение.Мы можем использовать простые батареи для обеспечения напряжения, но основная проблема с батареями — их ограниченный срок службы. По этой причине единственный способ, который у нас есть, — это преобразовать напряжение переменного тока в наших домах в требуемое напряжение постоянного тока.

Все, что нам нужно, это преобразовать это переменное напряжение в постоянное. Но не все так просто, как кажется. Итак, позвольте нам получить краткое теоретическое представление о том, как напряжение переменного тока преобразуется в регулируемое напряжение постоянного тока.

Блок-схема от ElProCus

Теория схемы

  1. Напряжение переменного тока от источника 230 В сначала понижается до низкого напряжения переменного тока с помощью понижающего трансформатора.Трансформатор — это устройство с двумя обмотками — первичной и вторичной, в котором напряжение, приложенное к первичной обмотке, появляется на вторичной обмотке за счет индуктивной связи. Поскольку вторичная обмотка имеет меньшее количество витков, напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора.
  2. Это низкое переменное напряжение преобразуется в пульсирующее постоянное напряжение с помощью мостового выпрямителя. Мостовой выпрямитель представляет собой схему из 4 диодов, расположенных в виде моста, так что анод одного диода и катод другого диода подключены к положительному выводу источника напряжения, и таким же образом анод и катод двух других диодов соединены. подключен к отрицательной клемме источника напряжения.Также катоды двух диодов подключены к положительной полярности напряжения, а анод двух диодов подключен к отрицательной полярности выходного напряжения. Для каждого полупериода противоположная пара диодов проводит, и на мостовых выпрямителях получается пульсирующее напряжение постоянного тока.
  3. Полученное таким образом пульсирующее напряжение постоянного тока содержит пульсации в форме переменного напряжения. Чтобы удалить эти колебания, необходим фильтр, который отфильтровывает пульсации постоянного напряжения. Конденсатор размещается параллельно выходу, так что конденсатор (из-за его полного сопротивления) позволяет пропускать высокочастотные сигналы переменного тока, обходя их землю, а низкочастотный сигнал или сигнал постоянного тока блокируется.Таким образом, конденсатор действует как фильтр нижних частот.
  4. Выходной сигнал конденсаторного фильтра представляет собой нерегулируемое постоянное напряжение. Для получения регулируемого постоянного напряжения используется регулятор, который вырабатывает постоянное постоянное напряжение.

Итак, давайте теперь приступим к разработке простой схемы источника питания постоянного и переменного тока для управления светодиодами.

Этапы построения схемы

Шаг 1: Проектирование схемы

Чтобы спроектировать схему, нам нужно иметь представление о значениях каждого компонента, необходимого в схеме.Давайте теперь посмотрим, как мы проектируем схему стабилизированного источника постоянного тока.

1. Выберите регулятор, который будет использоваться, и его входное напряжение.

Здесь нам необходимо иметь постоянное напряжение 5 В при 20 мА с положительной полярностью выходного напряжения. По этой причине нам нужен стабилизатор с выходным напряжением 5 В. Идеальным и эффективным выбором будет регулятор IC LM7805. Наше следующее требование — рассчитать необходимое входное напряжение для регулятора. Для регулятора минимальное входное напряжение должно равняться выходному напряжению, добавленному на три единицы.В этом случае, чтобы иметь напряжение 5 В, нам нужно минимальное входное напряжение 8 В. Приступим к вводу 12 В.

Регулятор 7805 от Flickr

2. Выберите трансформатор, который будет использоваться

Теперь нерегулируемое напряжение составляет 12 В. Это среднеквадратичное значение вторичного напряжения, необходимого для трансформатора. Поскольку первичное напряжение составляет 230 В (среднеквадратичное), при вычислении коэффициента трансформации мы получаем значение 19. Следовательно, мы должны получить трансформатор на 230 В / 12 В, т.е.е. трансформатор 12 В, 20 мА.

Понижающий трансформатор по Wiki

3. Определите номинал конденсатора фильтра

Величина конденсатора фильтра зависит от величины тока, потребляемого нагрузкой, тока покоя (идеального тока) регулятора, величины допустимой пульсации на выходе постоянного тока и периода.

Для пикового напряжения на первичной обмотке трансформатора, равного 17 В (12 * sqrt2), и полного падения на диодах, равного (2 * 0,7 В) 1,4 В, пиковое напряжение на конденсаторе составляет примерно 15 В.Мы можем рассчитать величину допустимой пульсации по следующей формуле:

∆V = VpeakCap- Vmin

Согласно расчетам, Vpeakcap = 15 В, а Vmin — минимальное входное напряжение для регулятора. Таким образом, ∆V равно (15-7) = 8V.

Теперь, емкость, C = (I * ∆t) / ∆V,

Теперь я представляю собой сумму тока нагрузки плюс ток покоя регулятора и I = 24 мА (ток покоя составляет около 4 мА, а ток нагрузки — 20 мА). Также ∆t = 1/100 Гц = 10 мс. Значение ∆t зависит от частоты входного сигнала, и здесь входная частота составляет 50 Гц.

Таким образом, подставляя все значения, значение C составляет около 30 мкФарад. Итак, давайте выберем значение 20 мкФарад.

Электролитический конденсатор от Wiki

4. Определите PIV (пиковое обратное напряжение) используемых диодов.

Поскольку пиковое напряжение на вторичной обмотке трансформатора составляет 17 В, общий PIV диодного моста составляет около (4 * 17), то есть 68 В. Таким образом, мы должны остановиться на диодах с рейтингом PIV 100 В. Помните, что PIV — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к диоду в состоянии обратного смещения, не вызывая пробоя.

PN-переходный диод от Nojavanha

Step2. Схема и моделирование

Теперь, когда у вас есть представление о значениях для каждого компонента и всей принципиальной схемы, давайте приступим к рисованию схемы с помощью программного обеспечения для построения схем и ее моделированию.

Здесь наш выбор программного обеспечения — Multisim.

Окно Multisim

Ниже приведены шаги для построения схемы с помощью Multisim и ее моделирования.

  1. На панели Windows щелкните следующую ссылку: Пуск >>> Программы -> National -> Инструменты -> Набор схем проектирования 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Появится окно программы Multisim с полосой меню и пустым пространством, напоминающее макет, для рисования схемы.
  3. В строке меню выберите место -> компоненты
  4. Появится окно с заголовком «Выбрать компоненты»
  5. Под заголовком «База данных» выберите «Основная база данных» из раскрывающегося меню.
  6. В разделе «группа» выберите нужную группу. Если вы хотите использовать источник напряжения, тока или землю.Если вы хотите использовать какой-либо базовый компонент, такой как резистор, конденсатор и т. Д. Здесь сначала мы должны разместить входной источник питания переменного тока, поэтому выберите Source -> Power Sources -> AC_power. После того, как компонент будет размещен (нажав кнопку «ОК»), установите значение среднеквадратичного напряжения 230 В и частоты 50 Гц.
  7. Теперь снова в окне компонентов выберите базовый, затем трансформатор, затем выберите TS_ideal. Для идеального трансформатора индуктивность обеих катушек одинакова, для достижения выходной мощности необходимо изменить индуктивность вторичной катушки.Теперь мы знаем, что отношение индуктивности катушек трансформатора равно квадрату отношения витков. Поскольку требуемое соотношение витков в этом случае равно 19, мы должны установить индуктивность вторичной катушки равной 0,27 мГн. (Индуктивность первичной катушки составляет 100 мГн).
  8. В окне «Компоненты» выберите «Базовый», затем «Диоды», а затем выберите диод IN4003. Выберите 4 таких диода и разместите их в виде мостового выпрямителя.
  9. В окнах «Компоненты» выберите «Базовый», затем «Cap _Electrolytic» и выберите значение емкости конденсатора 20 мкФ.
  10. В окне компонентов выберите «Мощность», затем «Регулятор напряжения», а затем выберите «LM7805» в раскрывающемся меню.
  11. В окне компонентов выберите диоды, затем выберите LED и в раскрывающемся меню выберите LED_green.
  12. Используя ту же процедуру, выберите резистор номиналом 100 Ом.
  13. Теперь, когда у нас есть все компоненты и представление о принципиальной схеме, давайте перейдем к рисованию принципиальной схемы на платформе multi sim.
  14. Чтобы нарисовать схему, мы должны правильно соединить компоненты с помощью проводов. Чтобы выбрать провода, перейдите в раздел «Место», затем «Подключите». Не забывайте соединять компоненты только тогда, когда появляется точка соединения. В multisim соединительные провода обозначены красным цветом.
  15. Чтобы получить индикацию напряжения на выходе, выполните следующие действия. Выберите «Место», затем «Компоненты», затем «Индикатор», затем «Вольтметр», затем выберите первый компонент.
  16. Теперь ваша схема готова к моделированию.
  17. Теперь нажмите «Simulate», затем выберите «Run».
  18. Теперь вы можете видеть, что светодиод на выходе мигает, на что указывают стрелки зеленого цвета.
  19. Вы можете проверить, получаете ли вы правильное значение напряжения на каждом компоненте, подключив вольтметр параллельно.
Полная смоделированная принципиальная схема от ElProCus

Теперь у вас есть представление о разработке регулируемого источника питания для нагрузок, которым требуется постоянное напряжение постоянного тока, но как насчет нагрузок, требующих переменного напряжения постоянного тока.Я оставляю вас с этой задачей. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой концепции или проектов в области электротехники и электроники, пожалуйста, поделитесь своими идеями в разделе комментариев ниже.

, пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы увидеть беспаечные проекты 5 в 1

11-этапная процедура для успешного проектирования электрической схемы (низкое напряжение)

Давайте возьмем пример конструкции электрической схемы . Потребитель живет в бунгало с отдельным гаражом и мастерской, как показано на рисунке 1.Метод строительства — традиционный кирпич и дерево.

Основные этапы проектирования электрических цепей

Проектирование электрических цепей

Положение входа сети находится на высоком уровне и включает в себя главный предохранитель 80 A BS 1361 240 В, счетчик на 80 А и шестиступенчатый потребитель на 80 А. Корпус блока BS 3036 предохранители следующим образом:

Кольцевая цепь 30 A
Схема освещения 5 A
Схема погружного нагревателя 15 A Контур плиты 30 A
Душевой контур 30 A
Запасной контур

Розетка рассчитана на ток без 30 A в плите.Основные хвостовики: 16 мм 2 ПВХ с двойной изоляцией , с заземляющим проводом 6 мм 2 . Нет основного уравнивания потенциалов. Система заземления: TN-S , с полным сопротивлением Z внешнего контура 0,3 Ом .

Рис. 1 — Схема бунгало и трасса электрических установок

Предполагаемый ток короткого замыкания (PSCC) в источнике был измерен как 800 A . Пространство крыши изолировано на всю глубину балок перекрытия, и ожидается, что температура в пространстве крыши не превысит выше 40 ° C .

Потребитель желает переоборудовать мастерскую в гончарную и установить электрическую печь 8,6 кВт / 230 В . Порядок проектирования следующий.

  1. Оценка общих характеристик
  2. Электропроводка: Внутренняя
  3. Размер основных хвостовиков
  4. Размер кабеля цепи печи
  5. Поправочные коэффициенты
  6. Табулированная допустимая нагрузка кабеля
  7. Размер кабеля на основе табличной допустимой нагрузки
  8. Проверка падения напряжения
  9. Риск удара
  10. Температурные ограничения
  11. Защита

1.Оценка общих характеристик

Текущий максимальный спрос с учетом разнообразия составляет:

Кольцо 30 A
Освещение (66% от 5 A) 3,3 A
Погружной нагреватель 15 A
Плита (10 A + 30% от 20 A) 16 A
Душ 30 A
94.3 A

Ссылка на текущие рейтинговые таблицы в Регламенте IEE покажет, что существующие основные хвосты слишком малы и должны быть завышены. Кроме того, потребительский блок должен выдерживать полную нагрузку установки без применения разнообразия.

Таким образом, добавление еще 8,6 кВт нагрузки невозможно с нынешней компоновкой.

Ток, потребляемый печью, составляет 8600/230 = 37,4 А .Следовательно, новый максимальный спрос составляет 97,3 + 37,4 = 134,7 A . Детали поставки:

  • Однофазный
  • 230 В, 50 Гц
  • Система заземления: TN-S
  • Предполагаемый ток короткого замыкания (PSCC) в исходной точке (измеренный): 800 A

Go назад к содержанию ↑


2. Электропроводка: внутренняя

Теперь необходимо принять решение относительно типа кабеля , способа установки и типа защитного устройства .Поскольку существующее расположение неудовлетворительно, энергоснабжающий орган должен быть проинформирован о новом максимальном спросе, поскольку может потребоваться больший главный предохранитель и служебный кабель.

Тогда было бы разумно отключить, скажем, душевой контур и подать его и новый контур печи через новый двусторонний потребительский блок, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Новый двусторонний потребительский блок

Вернуться к содержанию ↑


3. Определение размеров основных хвостовиков

  1. Новой нагрузкой на существующий потребительский блок будет старая нагрузка за вычетом нагрузки душа:
    94.3-30 = 64,3 А . Согласно правилам IEE, размер кабеля составляет 16 мм 2 .
  2. Нагрузкой на новый потребительский блок будет нагрузка печи плюс нагрузка ливня:
    37,4 + 30 = 67,4 A . Согласно правилам IEE, размер кабеля составляет 16 мм 2 .
  3. Суммарная нагрузка 64,3 + 67,4 = 131,7 А . Согласно правилам IEE, размер кабеля составляет 35 мм 2 .
  4. Сечение заземляющего проводника согласно правилам IEE будет 16 мм 2 .Размер основного проводника уравнивания потенциалов согласно нормам IEE составляет 10 мм 2 .

Для такой внутренней установки, как эта, наиболее подходящим будет плоский двойной кабель из ПВХ, проложенный прямо через чердак, гараж и т. Д.

Вернуться к содержанию ↑


4. Расчет кабеля цепи печи

Расчетный ток Ib:
I b = P / V = ​​8600/230 = 37,4 A

Номинальные характеристики и тип защиты I n :
Чтобы показать, насколько важен этот выбор, вероятно, лучше всего сравнить значения допустимой токовой нагрузки, полученные от каждого типа защиты.

Как мы видели, для рейтинга In требуется, чтобы I n > I b . Поэтому, используя таблицы в правилах IEE, In будет следующим для различных типов предохранителей.

  • BS 88 — 40 A BS 3036 — 45 A
  • BS 1361 — 45 A Автоматические выключатели — 50 A

Вернуться к содержанию ↑


5. Поправочные коэффициенты

  • C a — 0,87 или 0,94, если предохранитель BS 3036
  • C g — не применимо
  • C f — 0.725, только если предохранитель соответствует стандарту BS 3036
  • C i — 0,5, если кабель полностью окружен теплоизоляцией

Применение поправочных коэффициентов //

Некоторые или все только что описанные неблагоприятные условия может повлиять на кабель по всей его длине или на его части одновременно . Итак, рассмотрим следующее.

# 1 — Если кабель проложен по всей его длине, сгруппирован с другими кабелями того же размера при высокой температуре окружающей среды, и полностью окружен теплоизоляцией, было бы логично применить все кабели CF, поскольку все они влияют на всю трассу кабеля.

Разумеется, следует использовать коэффициенты для предохранителя BS 3036, группировки и теплоизоляции.

Тем не менее, сомнительно, что температура окружающей среды будет иметь какое-либо влияние на кабель, поскольку теплоизоляция, если она эффективна, предотвратит попадание тепла в кабель. Следовательно, применяйте C a , C g и C f .

# 2 — Если, однако, кабель сначала проходит сгруппированно, затем выходит из группы и работает при высокой температуре окружающей среды и, наконец, заключен в теплоизоляцию, возникнут три различных условия, каждое из которых влияет на кабель в разных областях.

Предохранитель BS 3036 влияет на всю кабельную трассу, поэтому следует использовать C f , но нет необходимости применять все остальные факторы, поскольку худший из них автоматически компенсирует другие.

Выбрав соответствующие поправочные коэффициенты, мы теперь применяем их в качестве делителей к номиналу защитного устройства In, чтобы рассчитать табличную допустимую нагрузку по току I t используемого кабеля .

Вернуться к содержанию ↑


6.Табулированная допустимая токовая нагрузка кабеля

Для каждого из различных типов защиты допустимая токовая нагрузка будет такой, как показано в Таблице 1 (а) .

Таблица 1 (щелкните, чтобы увеличить таблицу)

Вернуться к содержанию ↑


7. Размер кабеля основан на приведенной в таблице допустимой токовой нагрузке

В таблице 1 (b) показаны размеры кабеля для каждого типа защиты (из IEE Нормативные документы). Очевидно, что предохранитель BS 88 дает наименьший размер кабеля, если он не имеет теплоизоляции, т.е.е. 6,0 мм 2 .

Вернуться к содержанию ↑


8. Проверка падения напряжения

Фактическое падение напряжения определяется по формуле:

Это падение напряжения, хотя и не приводит к небезопасной работе печи, может означать неэффективность, и это пожалуй лучше использовать кабель 10 мм 2 . Это также дает более широкий выбор типов защиты, за исключением BS 3036 с возможностью повторной сборки. Это решение можно отложить на потом.

Для кабеля 10 мм 2 падение напряжения проверяется как:

Итак, на данном этапе мы выбрали сдвоенный кабель 10 мм 2 , и в нашем распоряжении имеется ряд типы защиты, на выбор которых будет влиять сопротивление контура.

Вернуться к содержанию ↑


9. Риск поражения электрическим током

Защитный провод цепи (CPC), связанный с 10 мм 2 сдвоенный Y-кабель 6242, имеет длину 4 мм 2 . Следовательно, полное сопротивление контура будет:

Примечание //

6,44 — это табличное (R1 + R2) значение, а множитель 1,2 учитывает сопротивление проводника при его рабочей температуре. Это означает, что могут использоваться все защитные устройства, кроме автоматических выключателей на 50 А типов 3, C и D (по сравнению со значениями Z s в правилах IEE).

Поскольку сейчас доступны только BS EN 60898 типов B, C и D, любой используемый CB должен быть типа B .

Вернуться к содержанию ↑


10. Температурные ограничения

Нам все еще необходимо проверить, что защитный провод цепи (CPC) 4 мм 2 достаточно большой, чтобы выдерживать повреждения в условиях замыкания на землю. Таким образом, ток короткого замыкания будет

I = U oc / Z s = 240 / 0,489 = 490 A

Время отключения t для этого тока для каждого типа защиты (из соответствующих кривых в IEE Положения) выглядит следующим образом:
  • 40 A BS 88 — 0.05 с
  • 45 A BS 1361- 0,18 с
  • 50 A CB типа B — 0,01 с

Согласно нормативным требованиям коэффициент для k = 115 . Теперь мы можем применить уравнение адиабаты:

Таким образом, для каждого типа защиты у нас есть следующие минимальные размеры защитного проводника цепи (CPC).

  • 40 A BS 88- 0,9 мм 2
  • 45 A BS 1361- 1,7 мм 2
  • 50 A CB тип B — 0.466 мм 2

Следовательно, наш защитный провод цепи (CPC) сечением 4 мм2 имеет соответствующий размер.

Вернуться к содержанию ↑


11. Защита

Остается решить, какой из типов защиты использовать. CB типа B, наверное, самый экономичный. Однако, если выбран этот вариант, следует проверить душевой контур, чтобы убедиться, что этот тип защиты также подходит.

Вернуться к содержанию ↑

Ссылка // Электропроводка для дома от Scaddan

Проектирование сложных электронных схем | 18+ лет Опыт работы

Услуги по проектированию схем, предлагаемые TronicsZone

TronicsZone — ведущая компания, предоставляющая профессиональные услуги по проектированию электронных схем с 2003 года.У нас есть опыт в разработке широкого спектра электронных схем. Схемы, разработанные TronicsZone, известны своей надежностью и рентабельностью с сотнями успешно выполненных схемотехнических решений.

В первую очередь мы предлагаем следующие виды услуг схемотехники:

Проектирование аналоговых схем

Аналоговые схемы обычно состоят из основных строительных блоков, таких как диоды, транзисторы, трансформаторы, операционные усилители (операционные усилители) и пассивные компоненты.Самый большой фактор, который отождествляется с аналоговой схемой, — это отсутствие «часов», которые заставляют схемы функционировать. Аналоговые схемы также образуют интерфейс для нескольких сложных инструкций по анализу данных, тестированию и измерениям в форме преобразования сигналов, фильтрации, усиления и драйверов для аналоговых сигналов.

Распространенными примерами аналоговых схем являются усилители и фильтры. Аналоговые схемы также могут быть разработаны для выполнения математических функций, таких как сложение, вычитание, умножение, деление и т. Д.

TronicsZone имеет большой опыт и знания в области проектирования сложных аналоговых схем. Мы занимаемся разработкой многих высококачественных испытательных / измерительных приборов, где создание надежных аналоговых схем, которые являются точными и точными, поскольку интерфейсная часть является основной целью всей схемы. Хотя количество аналоговых схем сокращается из-за оцифровки электронных схем, TronicsZone также преуспевает в разработке аналоговых схем.

Проектирование цифровых схем

Цифровые схемы — это схемы, которые работают на базовых уровнях нулей и единиц (дискретные значения).Таким образом, входные и выходные сигналы цифровой схемы почти всегда имеют конечное число уровней напряжения (называемых ВЫСОКИМ или НИЗКИМ). Распространенными примерами цифровых схем являются таймеры, счетчики и конечные автоматы.

Цифровые схемы обычно составляют часть общей сложной конструкции печатной платы с точки зрения логических вентилей и конечных автоматов (FSM). Иногда использование нескольких логических элементов и микросхем FSM было бы экономичнее и проще, чем сложные системы микроконтроллеров. TronicsZone имеет опыт в том, чтобы сделать этот важный выбор и избежать излишнего дизайна для простых цифровых систем.

Проектирование смешанной схемы

Редко бывает схемотехника чисто аналоговая или чисто цифровая. В большинстве случаев схемотехника, помимо основных, состоит как из аналоговых, так и из цифровых схем. Такой контур называется смешанным контуром. В такой конструкции часто очень важно логически разделить аналоговую и цифровую секции, чтобы уменьшить шум и улучшить производительность.

Огромный процент современных схем требует смешанных схем, в которых используются как аналоговая, так и цифровая части.В Tronicszone мы создали огромное количество успешных схем, использующих концепцию смешанных сигналов, и будем продолжать это делать.

Схема микроконтроллера

Микроконтроллер — это интегральная схема, которую можно запрограммировать для выполнения различных задач. Это недорогой чип, который можно запрограммировать для выполнения предоставленных инструкций. Он изначально цифровой, но многие современные микроконтроллеры также включают аналоговые схемы, такие как усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), компараторы и так далее.В наше время микроконтроллеры обычно используются почти во всех мыслимых электронных продуктах. Область инженерии под названием «Проектирование встроенных систем» занимается проектированием электронных продуктов с использованием микроконтроллеров.

TronicsZone овладела искусством проектирования схем на основе микроконтроллеров. Мы работали над всеми мыслимыми технологиями микроконтроллеров и всегда были в курсе предстоящих разработок. Мы хорошо вооружены всеми современными инструментами, чтобы взяться за такой дизайн.

Схема

FPGA

FPGA означает «Программируемые пользователем вентильные матрицы». Это тип цифровой схемы, но она может быть настроена пользователем на аппаратном уровне, вместо того, чтобы иметь набор инструкций, выполняющих и сообщающих ему, что делать (например, микроконтроллер). Он имеет массив логических блоков, которые можно настроить так, как пользователь хочет, чтобы схема работала.

Выбор микроконтроллера или ПЛИС в схемотехнике — непростое решение. Использование FPGA было бы легкой задачей для высокопроизводительных систем, таких как несколько высокотехнологичных медицинских, оборонных и аэрокосмических приложений.Гибкость, с которой схема FPGA может быть перепрограммирована и перепрофилирована, является ее самым большим преимуществом.

В TronicsZone мы разработали множество успешных проектов, основанных на популярных ПЛИС. У нас есть весь опыт и необходимые программные / аппаратные инструменты, чтобы успешно реализовать даже самые сложные проекты на основе ПЛИС.

Safe Circuit Design | Электробезопасность

Как мы видели ранее, энергосистема без надежного соединения с землей непредсказуема с точки зрения безопасности.Невозможно гарантировать, какое или как мало будет напряжения между любой точкой цепи и землей.

Заземлив одну сторону источника напряжения энергосистемы, можно гарантировать, что по крайней мере одна точка в цепи электрически соединена с землей и, следовательно, не представляет опасности поражения электрическим током. В простой двухпроводной системе электропитания проводник, соединенный с землей, называется нейтраль , а другой провод — горячий , также известный как под напряжением или активный :

Что касается источника напряжения и нагрузки, заземление не имеет никакого значения.Он существует исключительно ради личной безопасности, гарантируя, что по крайней мере одна точка в цепи будет безопасна для прикосновения (нулевое напряжение относительно земли).

«Горячая» сторона цепи, названная так из-за ее потенциальной опасности поражения электрическим током, будет опасна при прикосновении, если напряжение не будет обеспечено путем надлежащего отключения от источника (в идеале, с использованием процедуры систематической блокировки / маркировки).

Этот дисбаланс опасностей между двумя проводниками в простой силовой цепи важно понимать.Следующая серия иллюстраций основана на распространенных бытовых системах электропроводки (для простоты с использованием источников постоянного напряжения, а не переменного тока).

Если мы посмотрим на простой бытовой электроприбор, такой как тостер с проводящим металлическим корпусом, мы увидим, что при правильной работе не должно быть опасности поражения электрическим током. Провода, подающие питание на нагревательные элементы тостера, изолированы от соприкосновения с металлическим корпусом (и друг с другом) резиной или пластиком.

Однако, если один из проводов внутри тостера случайно войдет в контакт с металлическим корпусом, корпус станет электрически общим для провода, и прикосновение к корпусу будет столь же опасным, как прикосновение к оголенному проводу.Представляет ли это опасность поражения электрическим током, зависит от , к которому случайно прикасается провод :

Если «горячий» провод касается корпуса, это подвергает опасности пользователя тостера. С другой стороны, если нейтральный провод касается корпуса, опасности поражения электрическим током нет:

Чтобы гарантировать, что первый отказ менее вероятен, чем второй, инженеры стараются проектировать устройства таким образом, чтобы свести к минимуму контакт горячего проводника с корпусом.

В идеале, конечно, вы не хотите, чтобы какой-либо из проводов случайно соприкасался с проводящим корпусом прибора, но обычно есть способы спроектировать расположение частей, чтобы сделать случайный контакт менее вероятным для одного провода, чем для другого. .

Однако эта профилактическая мера эффективна только в том случае, если может быть гарантирована полярность вилки питания. Если вилку можно перевернуть, то проводник с большей вероятностью соприкоснется с корпусом вполне может быть «горячим»:

Устройства, разработанные таким образом, обычно поставляются с «поляризованными» вилками, причем один контакт вилки немного уже, чем другой.Розетки питания также имеют такую ​​же конструкцию, причем один слот уже другой.

Следовательно, вилка не может быть вставлена ​​«задом наперед», и идентичность проводника внутри устройства может быть гарантирована. Помните, что это никак не влияет на основные функции устройства: это делается исключительно ради безопасности пользователя.

Некоторые инженеры решают проблему безопасности, просто делая внешний корпус прибора непроводящим. Такие приборы называются с двойной изоляцией, , поскольку изолирующий кожух служит вторым слоем изоляции выше и выше самих проводников.Если провод внутри устройства случайно войдет в контакт с корпусом, это не представляет опасности для пользователя устройства.

Другие инженеры решают проблему безопасности, поддерживая проводящий корпус, но используя третий провод для надежного соединения этого корпуса с землей:

Третий контакт на шнуре питания обеспечивает прямое электрическое соединение корпуса прибора с землей, делая две точки электрически общими друг с другом.Если они электрически общие, то между ними не может быть падения напряжения.

По крайней мере, так оно и должно работать. Если горячий провод случайно коснется металлического корпуса прибора, он вызовет прямое короткое замыкание обратно на источник напряжения через заземляющий провод, сработав любые устройства защиты от сверхтоков. Пользователь устройства останется в безопасности.

Вот почему так важно никогда не отрезать третий контакт вилки питания, когда пытаетесь вставить его в розетку с двумя контактами.Если это будет сделано, не будет заземления корпуса прибора для обеспечения безопасности пользователя (ей).

Устройство будет по-прежнему функционировать должным образом, но в случае внутренней неисправности, приводящей к контакту горячей проволоки с корпусом, результаты могут быть смертельными. Если необходимо использовать двухконтактную розетку , можно установить двухконтактный переходник розетки с заземляющим проводом, прикрепленным к винту заземляющей крышки. Это обеспечит безопасность заземленного прибора, подключенного к розетке этого типа.

Однако электрически безопасное проектирование не обязательно заканчивается нагрузкой. Последнюю защиту от поражения электрическим током можно установить на стороне источника питания цепи, а не на самом приборе. Эта мера защиты называется , обнаружение замыкания на землю , и работает она следующим образом:

В правильно функционирующем приборе (показанном выше) ток, измеренный через провод под напряжением, должен быть точно равен току через нейтральный проводник, потому что существует только один путь для прохождения электронов в цепи.При отсутствии неисправности внутри устройства нет соединения между проводниками цепи и человеком, касающимся корпуса, и, следовательно, нет удара.

Если, однако, горячая проволока случайно коснется металлического корпуса, через человека, прикоснувшегося к корпусу, пройдет ток. Наличие тока разряда будет проявляться как разница тока между двумя силовыми проводниками в розетке:

Эта разница в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками будет существовать только в том случае, если есть ток через заземление, а это означает, что в системе есть неисправность.Следовательно, такая разность токов может использоваться как способ обнаружения неисправного состояния.

Если устройство настроено для измерения этой разности токов между двумя силовыми проводниками, обнаружение дисбаланса токов может быть использовано для запуска размыкания разъединителя, таким образом отключая питание и предотвращая серьезный удар:

Такие устройства называются прерывателями тока замыкания на землю , или сокращенно GFCI.За пределами Северной Америки GFCI известен как предохранительный выключатель, устройство защитного отключения (RCD), RCBO или RCD / MCB в сочетании с миниатюрным автоматическим выключателем или выключателем утечки на землю (ELCB).

Они достаточно компактны, чтобы их можно было встроить в розетку. Эти розетки легко идентифицировать по их характерным кнопкам «Тест» и «Сброс». Большим преимуществом использования этого подхода для обеспечения безопасности является то, что он работает независимо от конструкции устройства.

Конечно, использование прибора с двойной изоляцией или заземлением в дополнение к розетке GFCI было бы еще лучше, но приятно знать, что что-то может быть сделано для повышения безопасности помимо конструкции и состояния прибора.

Прерыватель цепи дуги (AFCI) , автоматический выключатель, предназначенный для предотвращения пожаров, предназначен для размыкания при прерывистых резистивных коротких замыканиях. Например, нормальный выключатель на 15 А предназначен для быстрого размыкания цепи при нагрузке, значительно превышающей номинальную 15 А, или медленнее, немного превышающей номинальную.

Хотя он защищает от прямого короткого замыкания и нескольких секунд перегрузки, соответственно, он не защищает от дуги — аналогично дуговой сварке. Дуга представляет собой сильно изменяющуюся нагрузку, периодически достигающую максимума более 70 А, разомкнутую цепь с переходами через ноль переменного тока.

Хотя среднего тока недостаточно для срабатывания стандартного выключателя, его достаточно, чтобы разжечь пожар. Эта дуга может быть создана из-за металлического короткого замыкания, которое сжигает металл, оставляя резистивную распыляющую плазму ионизированных газов.

AFCI содержит электронную схему для обнаружения этого прерывистого резистивного короткого замыкания. Он защищает как от дуги от горячего к нейтральному, так и от горячего к заземлению. AFCI не защищает от опасности поражения электрическим током, как GFCI. Таким образом, GFCI по-прежнему необходимо устанавливать на кухне, в ванной и на открытом воздухе.

Поскольку AFCI часто срабатывает при запуске больших двигателей и, в более общем смысле, щеточных двигателей, его установка ограничена электрическими цепями в спальнях согласно Национальному электротехническому кодексу США. Использование AFCI должно уменьшить количество электрических пожаров. Однако неприятные срабатывания при работе приборов с двигателями в цепях AFCI представляют собой проблему.

ОБЗОР:

  • В энергосистемах одна сторона источника напряжения часто подключается к заземлению для обеспечения безопасности в этой точке.
  • «Заземленный» провод в энергосистеме называется нейтральным проводом , а незаземленный провод — горячим проводом .
  • Заземление в энергосистемах существует ради личной безопасности, а не для работы нагрузки (ей).
  • Электробезопасность прибора или других нагрузок может быть улучшена с помощью хорошей инженерии: поляризованные вилки, двойная изоляция и трехконтактные вилки с «заземлением» — все это способы повышения безопасности на стороне нагрузки.
  • Прерыватели тока замыкания на землю (GFCI) работают, считывая разницу в токе между двумя проводниками, подающими питание на нагрузку. Никакой разницы в токе быть не должно. Любое различие означает, что ток должен входить в нагрузку или выходить из нее каким-либо образом, кроме двух основных проводников, что нехорошо. Значительная разница в токе автоматически откроет размыкающий механизм выключателя, полностью отключив питание.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Основы проектирования и анализа электронных схем

Электронные схемы состоят из дискретных компонентов схемы (например,g., конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы), которые все соединены между собой на макетной плате или печатной плате (PCB).

В этой статье обсуждаются основные концепции проектирования и анализа схем. Но сначала давайте взглянем на основные элементы схемы.

Основные элементы схемы

На высоком уровне электронные схемы состоят из трех элементов:

  • Источник питания: подает питание переменного или постоянного тока на цепь

  • Проводник: среда, по которой электричество течет от источника к нагрузке

  • Нагрузка: любой элемент, потребляющий или рассеивающий энергию.На практике электрические нагрузки могут относиться к различным компонентам на макетной плате или печатной плате.

Печатные чертежи принципиальных электрических схем.

Цепи переменного и постоянного тока

В зависимости от типа источника питания цепи могут быть переменного или постоянного тока. Источник питания в цепи переменного тока выдает периодически реверсивный ток, графически изображенный в виде синусоидальной формы волны, в то время как цепи постоянного тока имеют однонаправленный ток с чистой синусоидальной формой волны.Цепи переменного тока используются в приложениях с высокой мощностью, таких как электродвигатели и сети передачи энергии, в то время как цепи постоянного тока обычно используются в приложениях с низким энергопотреблением, таких как портативная электроника и системы управления батареями (BMS).

Аналоговые и цифровые схемы

Аналоговые схемы — это электронные системы, в которых ток и напряжение непрерывно меняются во времени, то есть они передают информацию в виде изменяющихся во времени непрерывных сигналов. Аналоговые схемы бывают одного из двух типов — активные или пассивные.Активные схемы содержат активные компоненты, такие как транзисторы и диоды, в то время как пассивные схемы содержат пассивные компоненты, такие как резисторы и катушки индуктивности. Обычное применение аналоговых сигналов — это приборы для лечения, такие как сигналы электрокардиограммы (ЭКГ).

Цифровые схемы используют цифровые сигналы, состоящие из двух дискретных уровней. Оба уровня представляют разные «состояния», такие как 1/0, ВКЛ / ВЫКЛ или Истина / Ложь. Они часто содержат транзисторы, которые создают логические вентили с использованием логической логики.Логические вентили — это строительные блоки интегральных схем (ИС), используемых в современных электронных устройствах, таких как ноутбуки, смартфоны и бытовая техника.

Разработка принципиальной схемы

Схемы электрических цепей — это символические изображения электрических цепей, которые могут быть составлены на бумаге или в цифровой форме (с использованием программного обеспечения для проектирования печатных плат, такого как EasyEDA). На принципиальной схеме показаны различные компоненты (с использованием стандартных электронных символов) и их взаимосвязи.Эти дизайны обычно располагаются слева направо на странице.

Чтобы спроектировать принципиальную схему с помощью программного обеспечения для печатных плат, вы можете начать с базового шаблона схемы. На панели в приложении (которая может быть обозначена как «символы» или «инструменты») вы можете выбирать из множества электронных компонентов, таких как конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы и многое другое. При необходимости выберите и разместите компоненты в различных точках схемы и соедините их соединительными линиями. Вы также можете усложнить свои схемы, создав дополнительные слои с помощью планов этажей печатных плат.

Крупный план следов цепи на готовой печатной плате.

Тестирование и проверка

В программной среде печатной платы вы можете тестировать свои конструкции, регулируя различные параметры схемы, такие как подача постоянного или переменного тока на элемент или изменение номиналов резисторов. Если ваш проект точен, система должна работать так, как задумано, и выдавать результат, аналогичный тому, который вы получили бы при расчетах.

Для устранения проблем с электричеством (проверка) вы можете проверить наличие ошибок в своей конструкции, запустив программу проверки электрических правил (ERC).Для решения проблем проектирования в большинстве программных инструментов есть средство проверки правил проектирования (DRC). DRC проверяет, соответствует ли ваш проект геометрическим ограничениям целевой печатной платы. Например, он проверяет минимальную ширину дорожек, расстояние между дорожками, контактными площадками и сквозными отверстиями, а также проверяет, что заземление аналоговой и цифровой схемы разделено. Когда ваша схема будет завершена, вы можете преобразовать ее в компоновку для изготовления окончательной печатной платы.

Анализ электрических цепей

Анализ цепи — это процесс определения напряжений и токов в каждом элементе электронной схемы.Целью этого является решение проблем в электрических цепях с использованием установленной системы уравнений. Двумя популярными методами анализа цепей являются метод узлового напряжения и метод тока сетки. Оба опираются на законы Кирхгофа и Ома.

Метод напряжения узла

Метод узлового напряжения (также известный как узловой анализ) использует закон Кирхгофа и закон Ома для определения напряжений между узлами (точками в цепи, в которых соединяются два или более элемента).

Согласно закону Ома, величина тока, протекающего через любые две точки в электронной цепи, прямо пропорциональна разности потенциалов (также известной как ЭДС) между двумя точками.Математически это выражается как V = I / R (где v — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, а R — сопротивление в Ом).

Текущий закон Кирхгофа (KCL) гласит, что ток, текущий в узел и из узла в любой момент времени, эквивалентен. Математически это выражается как IOUT = IIN или — IOUT + IIN = 0.

Основные этапы узлового анализа включают:

  • Выбор опорного (или заземляющего) узла и определение его значения как 0 В

  • Использование обозначений, таких как узлы a, b, c и т. Д.для определения всех остальных узловых напряжений

  • Использование KCL для определения узловых напряжений в цепи

  • Решение узловых токов по закону Ома

Электронные схемы — это тонкая «электростанция» всех современных устройств и оборудования. Кредит изображения: Pixabay.

Метод течения сетки

Метод узлового напряжения использует закон напряжения Кирхгофа (KVL), чтобы найти значение тока, протекающего по петлям в цепи.KVL утверждает, что алгебраическая сумма всех напряжений в контуре равна нулю. Математически KVL можно выразить как ∑ (I1 + I2 + I3) = 0.

Текущий метод сетки основан на концепции петель и сеток. Петля — это любая замкнутая область вокруг цепи, начинающаяся от вывода любого компонента, вокруг соединенных элементов и обратно до начальной точки. Сетка — это петля, не содержащая другой петли.

Чтобы найти токи, протекающие по петлям, с помощью метода тока сетки:

  • Найдите сетки внутри схемы

  • Назначьте текущие обозначения каждой сетке, работая по часовой стрелке или против часовой стрелки

  • Написать уравнения KVL для каждой сетки

  • По полученным уравнениям вычислите токи в сетке.

Электронные схемы различной сложности присутствуют во всех видах оборудования или устройств, улучшающих качество жизни человека. Роль инженеров-электриков заключается в проектировании и анализе этих цепей, где бы они ни находились, чтобы обеспечить нормальные условия работы и минимальное время простоя.

Вам не нужно быть инженером, чтобы разрабатывать собственные электронные схемы


Подход, который действительно работает.

Большинство из вас то или иное время задумывались о создании собственной электроники.Многих из вас останавливает осознание того, что вы не «настоящий» дипломированный инженер. Ну и что? Чтобы заниматься дизайном, вам не обязательно иметь степень EE. Вы можете создать свой собственный дизайн с небольшим направлением. Вот мой подход к этому, так что вы можете попробовать.

Предварительные требования

Для проектирования не требуется степень EE, но нужно кое-что знать об электронике. Будем надеяться, что у вас было базовое образование по основам электроники в колледже или техническом училище, в армии, на занятиях в компании или даже самостоятельно.Как минимум, вам необходимо знать законы Ома и Кирхгофа; как работают транзисторы; основные схемы R, L и C, включая фильтры; и как пользоваться мультиметром. Также полезно знать об основных функциях схемы, включая усилители, генераторы, базовые цифровые сигналы и т. Д. Большинство из вас, читающих этот журнал, попадают в эту категорию.

Что делать в первую очередь

Вот несколько вещей, которые вам понадобятся, если вы собираетесь заниматься дизайном:

  • Ноутбук необходим. Возьмите спиральный или переплетенный блокнот, чтобы записывать схемы, тесты и процедуры.
  • Вам также понадобится научный калькулятор. Некоторая математика является частью дизайна, так что привыкните к ней. Математика не так уж и плоха, в основном просто подставляем числа в формулы и производим вычисления.
  • Приобретите тестовое оборудование. Невозможно создать успешный дизайн без создания прототипа и его тестирования. Вам понадобится стандартный цифровой мультиметр (DMM), осциллограф и генератор сигналов. (Эти расходы, вероятно, являются основной причиной отказа от проектирования.) Если вы серьезный экспериментатор, постарайтесь вложить деньги.Как только вы получите реальное оборудование для тестирования, вы почувствуете волнение от создания чего-то, что вы спроектировали, и увидите, как это работает.
  • Макетные платы. Эти беспаечные макетные платы популярны и просты в использовании. Получите несколько разных размеров.
  • Блок питания. Для питания прототипа вам понадобится источник постоянного тока. Многие экспериментаторы используют батареи типа четырех последовательно соединенных элементов AA, чтобы получить шесть вольт, или обычную девяти вольтовую батарею. Лучше всего подойдет переменный источник питания, такой как тот, который я использую в Рисунок 1 .
  • Верстак. Стол или стол, на котором вы можете оставить свой проект в перерывах между рабочими сессиями.

РИСУНОК 1. Я использую этот источник питания с переменным напряжением от ± 1,5 В до ± 30, который поставляется в комплекте от Jameco.


Я знаю, что испытательное оборудование дорогое, но у вас есть альтернативы. В течение многих лет я использовал подержанный прицел, который купил менее чем за 100 долларов. Вероятно, вы сможете найти его в Интернете по хорошей цене.

Хорошей альтернативой, если вы только начинаете, является виртуальный инструмент (VI).Это устройство, состоящее из цифрового мультиметра, осциллографа, генератора сигналов и источника питания в одном устройстве. Я использую устройство Analog Discovery 2 от Digilent ( Рисунок 2 ). Зайдите на их сайт ( https://store.digilentinc.com ) и посмотрите. В нем есть все это. Он используется в сочетании с компьютером, который выполняет вычисления измерений и обеспечивает хороший экран для считывания. Кроме того, это намного дешевле, чем просто большинство прицелов. Тебе это понравится.

РИСУНОК 2. Это Digilent Analog Discovery 2, который содержит осциллограф, цифровой мультиметр, функциональный генератор, источники питания и некоторое впечатляющее программное обеспечение, которое делает его отличным виртуальным инструментом.


Один подход к проектированию

Если вы не гений или что-то в этом роде, вы, вероятно, не сможете просто вообразить схему и заставить ее работать. Вам нужен фон и / или опыт. Если вам не хватает этих вещей, описанная здесь процедура поможет вам создать собственный дизайн. Вот мои рекомендации:

  • Исследуйте свою цель.Используйте соответствующие книги, статьи или что-нибудь еще, чтобы исследовать схемы и спецификации. Проведите обширный поиск в Интернете. Воспитывать себя. Создайте библиотеку соответствующих книг по дизайну.
  • Найдите подходящую интегральную схему (ИС) для выполнения этой работы. Очень мало электронных схем, которые не были воплощены в виде ИС. Скорее всего, вам не придется его проектировать. Просто купите ИС и введите ее в эксплуатацию в соответствии с техническими данными производителя или примечаниями к приложению. Создайте несколько инновационных применений для существующих микросхем.
  • Скопируйте, примените или воспроизведите любые существующие схемы, которые вы найдете, а затем измените их в соответствии с вашими проектными требованиями. Зачем заново изобретать колесо? Большинство вещей, о которых вы, вероятно, можете подумать, уже разработаны. Найдите эту схему или продукт, перепроектируйте и измените схему или устройство в соответствии со своими потребностями и характеристиками.
  • Комбинируйте части разных схем, чтобы создать что-то новое и неповторимое. Используйте одну цепь из одного источника, а другую цепь из другого источника. Смешивать и сочетать.
  • Используйте любые существующие модули, узлы или комплекты для решения проблемы, тем самым устраняя необходимость в проектировании. Часто удается достичь своей цели, даже не доставая калькулятор или макет. Делайте систему, а не схемотехнику.
  • Используйте любые сторонние дизайнерские ресурсы. Программные инструменты для онлайн-дизайна доступны в изобилии. Производители полупроводников — хорошие ресурсы для онлайн-калькуляторов. Другие поступают из университетов и независимых источников. Ищите их.
  • Всегда создавайте физический прототип вашей схемы.Конечно, вы можете смоделировать это с помощью программного обеспечения для моделирования, такого как Multisim, чтобы проверить, работает ли оно. Однако вам действительно нужно создать его и проверить самостоятельно, чтобы быть уверенным.
  • Спроектируйте, соберите и протестируйте каждую схему отдельно в многоконтурной конструкции, чтобы убедиться, что каждая схема работает сама по себе, прежде чем вы их объедините.
  • Чем больше вы проектируете и чем больше строите, тем больше вы узнаете и тем лучше становитесь.

Первый шаг — определить, что вы хотите создать.Напишите описание в блокноте. Включите функции и характеристики. Затем поищите в Интернете то, что вы хотите создать. Если возможно, укажите, что вам нужна схема. Просмотрите все имеющиеся у вас книги или журналы. Цель здесь — найти что-то близкое к тому, что вы хотите, а затем изменить это в соответствии с вашими целями.

Пример конструкции

У меня есть антенна, которая (согласно книге, которую я использовал для ее создания) имеет импеданс R L = 450 Ом.Я хочу совместить это с моим передатчиком с выходным сопротивлением R S = 50 Ом. Идея состоит в том, что максимальная мощность передается при совпадении выходных сопротивлений нагрузки и передатчика. Частота 7 000 кГц или 7 000 000 Гц.

Я поискал согласование импеданса и нашел много справочного материала. По-видимому, мне нужна была L-сеть с катушкой индуктивности и конденсатором, чтобы два импеданса были совместимы.

В нескольких источниках приведены формулы для расчета номиналов индуктивности и конденсатора.(Когда вы выполните свой собственный поиск, распечатайте несколько из них для дальнейшего изучения и направления.)

Другой поиск дал несколько калькуляторов Z-соответствия. Это онлайн-инструменты, которые помогут вам с дизайном. Просто введите значения, которые вы знаете, и калькулятор выдаст вам значения L и C.

Существует четыре возможных L-конфигурации сети. Два являются версиями фильтра верхних частот, а два других — конфигурациями фильтра нижних частот. Выберите низкочастотную версию, так как она поможет устранить любые гармоники или другие нежелательные сигналы на выходе.(Они показаны на рис. 3 , .)

РИСУНОК 3. Фильтр нижних частот L согласующей цепи.


Обратите внимание, что вам нужно выбрать тот, у которого импеданс источника (или выхода передатчика) R S меньше импеданса нагрузки R L или R S L .

Просматривая некоторые ресурсы по результатам моих поисков, я нашел следующие формулы для поиска L и C. Я показываю только часть вычислений в качестве руководства.Надеюсь, вы сами произведете расчеты.

X L = √ [(R S R L ) — (R S ) 2 ] = 141,42 Ом
X C = (R S R L ) / X L = 159,1 Ом

Как только вы найдете эти реактивные сопротивления, вам необходимо изменить формулы для расчета значений L и C. Продолжайте и используйте свой научный калькулятор для вычислений.

X L = 2πfL = 141,42 Ом
L = X L / 2πf = 3.217 мкГн
X C = 1 / 2πfC = 22500 / 141,42 = 159,1 Ом
C = 1 / 2πX C = 1,43 x 10 -10 = 143 x 10 -12 = 143 пФ

Найденные мной онлайн-калькуляторы перечислены на боковой панели. Я ввел свои значения R S = 50 Ом, R L = 450 Ом и частоту 7000 кГц. Значения, которые я получил для L-сети на рис. 3a , были:

L = 3,2 мкГн и C = 143 пФ.

Здесь нет ничего удивительного, поскольку это подтверждает ваши собственные расчеты.

Эти значения L и C нестандартны, поэтому их трудно найти. Вероятно, вы найдете достаточно близкие конденсаторы. Вы можете поставить конденсаторы параллельно, чтобы получить желаемое значение. Возможно, вам придется изготавливать свои собственные индукторы, поскольку стандартных номиналов индукторов не так много. Если вы хотите сделать индуктор самостоятельно, это еще один дизайн-проект.

При проектировании необходимо указать номинальные параметры конденсатора и катушки индуктивности. Если передатчик выдает 100 Вт, у вас будет нормальное напряжение на конденсаторе.В схеме , рис. 3b, , если вы подаете 100 Вт на нагрузку антенны 450 Ом, то напряжение на нагрузке и конденсаторе будет:

Так как P = V 2 / R, то V = √ (PR) = 212V

Убедитесь, что у вашего конденсатора номинальное напряжение выше указанного.

Что касается индуктора, то он должен быть намотан толстым проводом, чтобы выдерживать ток. Вероятно, вам следует сделать свой собственный индуктор с воздушной обмоткой (без магнитного сердечника). Используйте провод № 12 или № 14, чтобы катушка была самонесущей.Зайдите в Интернет и найдите формулы для намотки собственной катушки.

Где взять запчасти — всегда проблема. Вам потребуется разработать собственные исходники, но я обычно пользуюсь услугами одного из онлайн-поставщиков, например All Electronics или Jameco. У крупных дистрибьюторов, таких как Digi-Key, Mouser или Avnet, также есть все, что вам нужно. Если это особенная деталь, поищите ее в Интернете.

В перспективе

В целом, это простой дизайн, но, как видите, это непростая задача. Так что это захватывающе для будущих инженеров.Если вы неизлечимый мастеринг, как и многие из нас, вам не терпится попробовать что-нибудь еще. Как много веселья вы можете получить?

Предложение

Если вы хотите узнать больше о подобном дизайне, подумайте о том, чтобы получить копию моей новой книги Practical Electronic Design for Experimenters , недавно опубликованной McGraw-Hill. Он охватывает все основные схемы как аналоговых, так и цифровых. Прочитав книгу и выполнив несколько проектов, вы сможете сказать, как говорят многие инженеры: «Теперь я один из них.” NV


Онлайн калькуляторы импеданса сети L

www.easycalculation.com/engineering/electrical/l-matching-network.php

www.leleivre.com/rf_lcmatch.html

www.changpuak.ch/electronics/calc_18.php

www.analog.com/en/design-center/interactive-design-tools/rf-impedance-matching-calculator.html


Моя новая книга МакГроу-Хилла « Практическое проектирование электроники для экспериментаторов » покажет вам, как проектировать наиболее распространенные электронные схемы.

Эту книгу можно найти в нашем интернет-магазине: Practical Electronic Design for Experimenters


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *