شماتیک ها نقشه ی کلی ما برای طراحی ، ساخت و عیب یابی مدارات هستند. فهمیدن چگونگی خواندن و دنبال کردن شماتیک یک مهارت مهم برای هر مهندس الکترونیک است. این آموزش شما را به یک شماتیک خوان با سواد کامل تبدیل می کند ! در زیر تمامی نماد های فنی پایه را میبینیم :

در ادامه به نحوه اتصال این نماد ها برای ساخت یک مدار می پردازیم . همچنین چندین نکته را مرور می کنیم. خلاصه میکرو دیزاینر الکترونیک در یادگیری الکترونیک همراه شما هست و بصورت رایگان تلاش میکند شما را کمک کند تا الکترونیک یادبگیرید.

نماد های شماتیک

آیا برای آشنایی با نمادهای قطعات الکترونیکی آماده اید ؟ در اینجا بعضی از نماد های اساسی و استاندارد قطعات مختلف آورده شده است.

مقاومت

اساسی ترین قطعه و نماد الکترونیکی ! در یک شماتیک مقاومت ها معمولا با خطوط زیگزاگ و دو پایانه کشیده شده به سمت بیرون نمایش داده می شوند. شماتیک های بین المللی ممکن است از یک مستطیل تو خالی برای نمایش مقاومت استفاده کنند.

 

پتانسیومتر ها و مقاومت های متغیر

مقاومت های متغیر و پتانسیومتر ها هر دو دارای یک پیکان اضافه نسبت به نماد مقاومت معمولی هستند. مقاومت متغیر به صورت یک عنصر دو پایه باقی می ماند ، بنابراین علامت پیکان به صورت قطری در وسط آن قرار می گیرد اما پتانسیومتر یک عنصر سه پایه است بنابراین پیکان به پایه سوم تبدیل می شود. (سر وسط )

خازن

دو نماد رایج برای خازن وجود دارد. یک نماد برای خازن پلاریزه (تانتالیوم یا الکترولیتی ) و دیگری برای خازن های بدون قطب استفاده می شود . در هر دو مورد دو پایه وجود دارد ، که به طور عمودی وارد جوشن ها می شوند.

نماد دارای یک صفحه خمیده نشان دهنده ی پلاریته دار بودن خازن است. این صفحه ی خمیده کاتد خازن را نشان می دهد که باید از قطب مثبت ، یعنی آند در ولتاژ پایین تری قرار گیرد . گاهی اوقات یک علامت مثبت نیز ممکن است به پایه مثبت نماد خازن پلاریته دار اضافه شود.

سلف

سلف ها معمولا با یک سری برآمدگی های خمیده یا حلقه های پشت سرهم نشان داده می شوند. نماد های بین المللی ممکن است سلف را به عنوان یک مستطیل توپر نمایش دهند.

کلید

کلید ها در شکل های مختلفی وجود دارند . ساده ترین کلید ، کلید تک پل تک کنتاکت (SPST) ، شامل دو پایه با یک خط نیمه متصل که نمایانگر بخش متحرک (بخشی که پایه ها را به هم متصل می کند )است می شود.

کلید های با بیش از یک کنتاکت ، مانند SPDT و  SP3T در شکل زیر موقعیت های بیشتر برای قرار گرفتن بازوی متحرک را فراهم می کنند .

کلید های دارای چندین پل ، معمولا شامل چند کلید یکسان با یک خط منقطع که بازوهای متحرک را به هم وصل می کند می شود.

منابع تغذیه

همان گونه که انتخاب های مختلفی برای تغذیه مدار وجود دارد ، نمادهای متنوعی نیز برای مشخص کردن این منابع وجود دارد .

منابع ولتاژ DC یا AC

اغلب مواقع هنگام کار مدارات الکترونیکی ، از منابع ولتاژ ثابت استفاده می شود . می توانیم از نمادهای زیر برای نمایش منابع جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب استفاده کنیم.

 باتری

باتری ها ، چه از نوع آلکالاین قلمی یا از نوع لیتیوم-پلیمر شارژی ، معمولا شبیه یک جفت خط موازی نامتوازن هستند.

جفت خط های بیشتر معمولا به معنی سلول های سری شده بیشتر درون باتری است. همچنین خط بلندتر معمولا برای نمایش قطب مثبت و خط کوتاه تر برای قطب منفی به کار می رود.

نوشته تکمیلی: انواع باتری ها و روش های شارژ آنها

گره ولتاژ

بعضی اوقات ، مخصوصا در شماتیک های شلوغ ، می توان نماد های مخصوصی به گره های ولتاژ اختصاص داد. شما می توانید قطعات را به این نماد های یک پایه متصل کنید و آن ها مستقیما به 5ولت ، 3.3ولت ، VCC ، یا GND متصل می شوند. گره های ولتاژ مثبت معمولا با پیکان هایی به سمت بالا و گره های زمین با یک تا سه خط صاف ( یا گاهی اوقات با یک پیکان به سمت پایین ) نمایش داده می شوند.

دیود

دیود های ساده معمولا با یک مثلث متصل به یک خط نمایش داده می شوند . دیود ها نیز قطعات قطب دار هستند ، بنابراین هر یک از پایه های آن ها نیاز به علامت مخصوص به خود دارد . قطب مثبت یا آند به سمت تخت مثلث و قطب منفی یا کاتد به سمت خارجی خط صاف متصل است.

انواع مختلفی از دیود وجود دارد که نماد هر کدام از آن ها یک تفاوت جزئی با نماد دیود معمولی دارد. دیود های نور افشان (LED) دارای نماد شبیه به دیود معمولی اما با چند پیکان به سمت بیرون می باشند. فتودیود ها که از نور انرژی تولید می کنند (در واقع ، سلول خورشیدی های کوچکی هستند ) دارای نمادی شبیه به LED اما جهت پیکان ها به سمت داخل می باشند .

دیگر انواع دیود ها مانند شاتکی یا زنر ، دارای نماد های مخصوص به خود می باشند که هر کدام در قسمت خط متصل به مثلث دارای تفاوت های جزئی هستند.

ترانزیستور

ترانزیستور ها ، چه از نوع BJT یا از نوع MOSFET ، در دو حالت وجود دارند : نوع N و نوع P . بنابراین برای هر کدام از آن ها حداقل دو نماد وجود دارد.

ترانزیستور دو قطبی (BJT)

BJT ها عناصر سه پایه هستند . آن ها دارای سه پایه به نام های کلکتور (C) ، امیتر (E) ، و بیس (B) هستند . دو نوع BJT وجود دارد ، NPNوPNP ، و هر کدام نماد مخصوص به خود را دارند .

پایه های کلکتور و امیتر با هم در یک راستا قرار دارند و پایه امیتر دارای یک پیکان است. اگر جهت پیکان به سمت داخل باشد ترانزیستور PNP و اگر به سمت بیرون باشد NPN است.

ترانزیستور اثر میدان (MOSFET)

مانند BJT ها ، MOSFET ها نیز دارای سه پایه هستند ، اما این بار به نام های سورس(S) ،  درین(D) ،  و گیت (G) . و باز هم دو نوع از این نماد بسته به n-channel  یا p-channel بودن MOSFET وجود دارد . چندین مدل نماد برای هر یک از این دو نوع MOSFET وجود دارد.

پیکان وسط نماد (به نام bulk) تعیین می کند که ماسفت p-channel یا n-channel است . اگر نوک آن به سمت داخل باشد ماسفت n-channel و اگر به سمت بیرون باشد p-channel است .

گیت های منطقی دیجیتال

توابع منطقی استاندارد ، AND ، OR ، NOT و XOR ، همگی نمادهای منحصر به فرد دارند .

اضافه کردن یک دایره به خروجی تابع را منفی می کند ، که برای نمایش گیت های NAND ، NOR ، و XNOR به کار می رود .

این گیت ها ممکن است بیش از دو ورودی داشته باشند ، اما شکل کلی آن ها تغییری نمی کند (ممکن است فقط بزرگتر شوند .) ، و همچنان نیز یک خروجی خواهند داشت.

مطلب مرتبط : آموزش مدار منطقی

مدارات مجتمع یا آیسی

مدارات مجتمع کارهای منحصر بفردی را انجام می دهند و تعداد آن ها آنقدر زیاد است که نمی توان یک نماد مخصوص به هر کدام از آن ها اختصاص داد . معمولا یک مدار مجتمع با یک مستطیل نمایش داده می شود که پایه ها از اطراف آن خارج می شوند.  هر پایه با یک عدد و یک عملکرد مشخص می شود.

نماد های شماتیک یک میکروکنترلر ATmega328(دیده شده در آردوینوها) ، یک آیسی کدگذاری ATSHA204 ، و یک میکروکنترلر ATtiny45 .همانگونه که مشاهده می کنید این قطعات در اندازه و تعداد پایه ها بسیار متفاوتند .

از آنجایی که نماد بسیار عمومی دارند ، نام و مقادیر و برچسب های آن ها بسیار مهم می شود . هر مدار مجتمعی باید یک مقدار که نام آیسی را دقیقا مشخص می کند داشته باشد .

آپ امپ ها

بعضی از مدارات مجتمع رایج تر دارای نماد مخصوص به خود هستند . آپ امپ ها معمولا به شکل زیر با 5 پایه دیده می شوند : یک ورودی غیر معکوس کننده (+) ، ورودی معکوس کننده (-) ، خروجی و دو ورودی تغذیه .

معمولا دو آپ امپ درون یک پکیج ساخته می شوند و هر دو از یک پایه برای تغذیه و یک پایه برای زمین استفاده می کنند که به همین دلیل نماد سمت چپ تنها سه پایه دارد .

رگولاتور های ولتاژ

رگولاتور های ولتاژ ساده معمولا قطعاتی سه پایه با یک ورودی ، یک خروجی و یک پایه زمین (یا تنظیم ) هستند . نماد آن ها معمولا به صورت یک مستطیل با پایه ها در سه سمت چپ (ورودی) ، راست (خروجی ) و پایین (زمین/تنظیم) می باشد .

کریستال ها و نوسان ساز ها

کریستال ها یا نوسان ساز ها معمولا بخش حیاتی در مدارات میکروکنترلری هستند. آن ها در تامین سیگنال کلاک نقش دارند . نماد کریستال معمولا دو پایه دارد اما رزوناتور ها که دو خازن به کریستال اضافه می کنند ، معمولا سه پایه دارند.

هدر ها و کانکتور ها

چه برای تامین توان یا ارسال اطلاعات ، کانکتور ها در اکثر مدارات مورد نیاز اند. نماد آن ها بستگی به شکل کانکتور تغییر می کند ، برای نمونه :

ترانسفورمر

این موارد را در یک دسته با هم قرار دادیم زیرا تقریبا همه ی آن ها از سیم پیچ استفاده می کنند . ترانسفورمر ها معمولا شامل دو سیم پیچ می شوند که روبروی هم قرار گرفته اند و با دوخط از یک دیگر جدا شده اند .:

رله

رله ها معمولا ترکیب یک سیم پیچ و یک کلید هستند .

بلندگو

نماد اسپیکرها و بازر ها معمولا شبیه به همتای خود در دنیای واقعی است .

موتور

موتور ها معمولا شامل یک حرف M داخل یک دایره هستند که گاهی اوقات دارای جزئیات بیشتری در قسمت ترمینال ها هستند . پ

فیوز ها و PTC

فیوزها و PTC ، قطعاتی که برای محدود کردن افزایش های ناگهانی جریان به کار می روند ، هر کدام نماد مخصوص به خود را دارند .

سمبل PTC در واقع نماد عمومی یک ترمیستور است که یک مقاومت وابسته به دماست (به نماد بین المللی مقاومت درون آن توجه کنید.).

بدون شک بسیاری از نماد های الکترونیکی در این لیست آورده نشده اند ، اما مواردی که در بالا ذکر شده اند تقریبا سوادی 90% ای را در خواندن شماتیک برای شما فراهم می کنند . به طور کلی نماد ها باید تا حد زیادی به قطعات واقعی خود شبیه باشند . علاوه بر نماد هر عنصر در شماتیک باید یک نام و مقدار منحصر به فرد نیز داشته باشد که هر چه بیشتر به شناسایی آن کمک کند.

تعیین کننده های نام و مقادیر

یکی از مهم ترین موارد در خواندن  شماتیک قابلیت تشخیص دادن قطعات از یکدیگر است . نماد های قطعات تنها نیمی از داستان را روایت می کنند ، اما هر نماد باید دارای یک نام و مقدار نیز باشد تا آن را تکمیل کند.

نام ها و مقادیر

مقادیر به طور دقیق تعیین می کنند که یک عنصر چیست . برای قطعاتی مانند مقاومت ، خازن و سلف مقادیر به ما می گویند که هر کدام از آن ها چند اهم ، فاراد یا هانری هستند . برای دیگر قطعات مانند مدارات مجتمع مقدار آن ها می تواند نام آیسی باشد .  برای کریستال ها مقدار آن ها نشان دهنده فرکانس نوسان آن هاست . به طور کلی مقدار یک عنصر در شماتیک مهم ترین مشخصه آن را اعلام می کند .

نام قطعات معمولا ترکیبی از یک یا دو حرف و یک عدد می باشد . بخش حرفی نام نوع قطعه را مشخص می کند ، R برای مقاومت ، C برای خازن ، U برای مدارات مجتمع و غیره . اسم هر یک از قطعات در شماتیک باید منحصر به فرد باشد ; برای مثال اگر چندین مقاومت در مدار وجود داشته باشد باید به صورت R1 ، R2 ، R3 و غیره نام گذاری شوند .

پیشوند های نام ها استانداردسازی شده هستند . برای قطعاتی مانند مقاومت ها پیشوند آن ها فقط اولین حرف نام المان می باشد . بقیه پیشوند های نام ها خیلی لفظی نیستند ; برای مثال سلف ها با L مشخص می شوند . (زیرا جریان قبلا I را تصرف کرده است . ) . در زیر جدولی مختصر از قطعات رایج و پیشوند های اسم آن ها آورده شده است :

نوع قطعه	تعیین کننده نام
مقاومت	R
خازن	C
سلف	L
کلید	S
دیود	D
ترانزیستور	Q
مدار مجتمع	U
کریستال و اسیلاتور	Y

 

با اینکه این نام ها برای نماد های قطعات استانداردسازی شده اند ، اما به طور جهانی از آن ها پیروی نمی شود. ممکن است آیسی ها با پیشوند IC به جای U خوانده شوند یا از کریستال ها به عنوان XTAL به جای Y نام برده شود . از حداکثر منطق خود برای تشخیص قطعات بهره بگیرید . نماد قطعه معمولا اطلاعات کافی را می رساند .

خواندن شماتیک

تشخیص دادن قطعات از یکدیگر در شماتیک نیمی از مسیر خواندن آن است . نیم دیگر آن فهمیدن این موضوع است که تمامی این قطعات چگونه به یکدیگر متصل شده اند .

نت ها ، گره ها و برچسب ها

نت های شماتیک به شما می گویند که قطعات در مدار چگونه به هم متصل شده اند. نت ها به صورت خطوطی بین پایه های قطعات نمایش داده می شوند . بعضی اوقات (نه همیشه) آن ها به رنگ خاصی هستند ، مانند خطوط سبز در شماتیک زیر :

پیوندگاه ها و گره ها

سیم ها می توانند دو ترمینال را به هم وصل کنند ، یا می توانند چندین عدد از آن ها را به هم وصل کنند . وقتی یک سیم به دو شاخه در دو جهت تقسیم می شود ، یک پیوندگاه می سازد. پیوندگاه ها در شماتیک به گره نمایش داده می شوند که نقطه های ریزی در محل تقاطع سیم ها هستند.

گره ها راهی برای نمایش به هم متصل بودن بودن سیم های گذرنده از روی هم در یک نقطه هستند . عدم وجود گره در محل تقاطع دو سیم به این معنی است که آن دو سیم فقط از روی هم می گذرند و به هم متصل نیستند . (هنگام طراحی شماتیک بهتر است این نوع تقاطع های غیر متصل پرهیز شود ، اما گاهی اوقات این امر اجتناب ناپذیر است . )

نام های نت ها

بعضی اوقات برای خوانا تر کردن شماتیک به جای سیم کشیدن در شماتیک به یک نت اسمی می دهیم و آن را برچسب گذاری می کنیم .فرض شده است که نت های با اسم یکسان به یکدیگر متصل اند ، با این که سیمی بین آن ها نیست. نام ها می توانند مستقیما روی نت نوشته شوند یا می توانند به صورت تگ هایی به سیم ها متصل باشند.

هر نت به نت های دیگر با نام یکسان متصل است ، مانند این شماتیک که مربوط به برک اوت برد FT231X است . نام ها و برچسب ها از آشفته شدن بیش از حد شماتیک جلوگیری می کنند . (تصور کنید اگر تمامی این نت ها با سیم به یکدیگر متصل شده بوده اند. )

معمولا به نت ها اسامی داده می شود که وظیفه ی سیگنال آن نت را نیز مشخص می کند . برای مثال نت های تغذیه ممکن است به عنوان “5V” یا “VCC” نام گذاری شوند یا نت های ارتباط سریال  با نام های “RX” یا “TX”.

نکات خواندن شماتیک

تشخیص بلوک ها

شماتیک های بسیار گسترده و بزرگ باید به چندین بلوک کاربردی تقسیم شوند. ممکن است یک بخش برای ورودی تغذیه و تنظیم ولتاژ و یک بخش برای میکروکنترلر یا یک بخش به کانکتور ها اختصاص داده شود . طراحان بسیار خوب شماتیک ممکن است مدار را مانند یک کتاب طراحی کنند ، ورودی ها در سمت چپ و خروجی ها در سمت راست.

اگر طراح شماتیک خیلی خوش سلیقه باشد ، ممکن است شماتیک را به بخش های منطقی و برچسب دار تقسیم کند .

تشخیص گره های ولتاژ

گره ها یا نود های ولتاژ عناصر شماتیکی تک پایه ای هستند که می توانیم متصل کردن پایه های قطعات دیگر به آن ها ولتاژ بخصوصی را به آن ها اختصاص دهیم . این ها یک کاربرد خاص از نام نت ها هستند ، به این معنی که تمامی پایه هایی که به گره های ولتاژ با نام مشابه متصل شده اند به یکدیگر متصل اند.

گره های ولتاژ با نام یکسان ، مانند GND ، 5V ، و 3.3V ، همگی به موارد مشابه خود متصل اند ، حتی اگر بین آن ها سیمی مشاهده نشود.

گره ولتاژ زمین مخصوصا بسیار پرکاربرد است ، زیرا بسیاری از قطعات احتیاج به یک اتصال به زمین دارند .

دیتاشیت قطعات

اگر چیزی در شماتیک هست که منطقی به نظر نمی رسد ، به دنبال دیتاشیت برای مهم ترین عنصر بگردید . معمولا قطعه ای که بیشترین کار را در یک مدار انجام می دهد یک مدار مجتمع مانند یک میکروکنترلر یا سنسور است . این قطعات معمولا بزرگترین و اغلب واقع شده در مرکز شماتیک هستند .

منابع برای مطالعه بیشتر

تمامی مطالب لازم برای خواندن شماتیک در بالا بیان شد. شناخت نت ها ، نماد های قطعات ، و تشخیص برچسب های متداول . فهمیدن نحوه کار یک شماتیک درهای دنیای الکترونیک را به روی شما باز می کند. آموزش زیر را نیز مطالعه کنید:

• مدار چیست ؟ (مدار‌های الکتریکی و مدار‌های الکترونیکی)

Article source : https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-read-a-schematic

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>