Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

электрическая схема / Графика в электр. чертежах и схемах_УсатаяТ.В

..pdf
Скачиваний:
106
Добавлен:
06.06.2017
Размер:
2.28 Mб
Скачать

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Т.В. Усатая Д.Ю. Усатый

ГРАФИКА В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЧЕРТЕЖАХ И СХЕМАХ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Магнитогорск

2014

УДК 621.3.061 (075) ББК 30.11я7 У 742

Рецензенты:

Заведующий кафедрой автоматизированных систем управления ФГАОУ ВПО НФ НИТУ «МИСиС» доцент, кандидат технических наук

С.Н. Басков

Доцент кафедры начертательной геометрии и графики Магнитогорского государственного университета, кандидат педагогических наук

Ю.И. Мишуковская

Усатая Т.В., Усатый Д.Ю.

Графика в электротехнических чертежах и схемах. [Электронный ресурс]: учебное пособие

/Татьяна Владимировна Усатая, Дмитрий Юрьевич Усатый: ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

В учебном пособии подробно описаны правила оформления чертежей схем электронных устройств. Данное учебное пособие предназначено для изучения требований по выполнению чертежей электрических схем, изучения современных графических редакторов, приобретению студентами навыков компьютерного черчения, а также умений самостоятельной разработки чертёжной документации по направлению в рамках дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» профессионального цикла ФГОС. В пособии изложен теоретический и практический материал по выполнению схем цифровой и аналоговой вычислительной техники. Пособие знакомит с условными обозначениями элементов схем электрических принципиальных, основными правилами выполнения схем, изложенных в государственных стандартах. Представлены индивидуальные варианты, образец задания. Выполнение данного задания способствует углублению специализации курса инженерной и компьютерной графики, готовит студентов к выполнению курсовых проектов и выпускной квалификационной работы.

Учебное пособие будет полезно студентам при изучении таких специальных дисциплин, как «САПР устройств промышленной электроники», «Элементы цифровой техники», «Микропроцессоры».

Данное учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки 210100 «Электроника и

наноэлектроника», профиля подготовки «Промышленная электроника» очной и заочной форм обучения.

УДК 621.3.061 (075) ББК 30.11я7 У 742

© Усатая Т.В., Усатый Д.Ю., 2014 © Ивановский С.К. (дизайн), 2014 © ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», 2014

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

1.ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ СХЕМ

2.ТЕКСТОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЧЕРТЕЖАХ

3.ПРАВИЛА ВЫРОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ

4.СХЕМЫ ЦИФРОВОЙ И АНАЛОГОВОЙ ВЫЧИСИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

5.ОБЪЯСНЕНИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ Приложение 1. УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В СХЕМАХ Приложение 2. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ Приложение 3. ОБРАЗЦЫ ЗАДАНИЙ Приложение 4. ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТОВ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы (полезные ссылки) Об авторах

ВВЕДЕНИЕ

Одним из видов профессиональной деятельности дипломированного специалиста по направлению подготовки «Электроника и наноэлектроника», профиля подготовки «Промышлен-

ная электроника» очной и заочной форм обучения является проектно-конструкторская. Современный уровень программных и технических средств электронной вычислительной

техники позволяет перейти от традиционных ручных методов конструирования к новым информационным технологиям, создавать системы автоматизации разработки и выполнения конструкторской документации, удовлетворяющие стандартам ЕСКД как по качеству исполнения документов, так и по соблюдению требований стандартов.

Данное пособие создано для выполнения работы по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика». Конечная цель обучения данной дисциплине – свободное владение компьютером при проектировании электронных устройств, так как при этом конструктору приходится выполнять различные схемы и чертежи. К их числу относятся принципиальная схема электронного устройства, чертеж печатной платы, сборочный чертеж печатного узла. Указанная цель достигается за счет ознакомления студентов с различными программными средствами компьютерной графики и подкрепляется выполнением работы по индивидуальному варианту.

Данный электронный обучающий ресурс предназначен для методического обеспечения дисциплин: «Инженерная и компьютерная графика» профессионального цикла ФГОС, «САПР устройств промышленной электроники», «Элементы цифровой техники», «Микропроцессоры», поскольку все эти дисциплины связаны с разработкой и оформлением чертежей электронных устройств, и выполнений требований ФГОС по направлению «Электроника и наноэлектрони-

ка», профиля подготовки «Промышленная электроника» очной и заочной форм обучения. Основная задача данного пособия помочь студенту в изучении условных графических

обозначений электрорадиоэлементов в различных электрических схемах (ГОСТ 2.721 – 2.758), правил оформления принципиальных электрических схем (ГОСТ 2.701 – 2.705), кроме того, студент должен уметь выполнять все эти чертежи на компьютере.

Существует уже несколько программ схемотехнического моделирования на персональных компьютерах, с помощью которых выполняется автоматический графический ввод проектируемой схемы, и систем для разработки печатных плат. Эти системы и программы студенты будут изучать на старших курсах, так как для их осуществления проектировщик должен знать методики анализа нелинейных схем по постоянному току, расчет переходных процессов и частотных характеристик. У студента первого курса, изучавшего только общеобразовательные дисциплины, этих знаний пока нет, поэтому ему требуется освоить азы проектирования на компьютере и правила выполнения и оформления чертежей. Для осуществления этой задачи отлично подходят мощная универсальная среда автоматизации инженерно-графических работ как AutoCAD или программный продукт «Компас-график».

В результате изучения раздела дисциплины “Инженерная и компьютерная графика ” студент должен знать: стандарты ЕСКД группы 2.7 на оформление чертежей электрических схем, правила оформления технической документации, основные сведения о командах и возможностях Автокада или Компаса и уметь выполнять все эти чертежи на компьютере, работать с компьютером в диалоговом (интерактивном) режиме, самостоятельно пользоваться всеми типами меню, диалоговых окон, командной строкой, овладеть навыками, достаточными для реализации простого проекта (схемы электрической принципиальной).

Разделы (темы) дисциплин, поддерживаемые данным электронным учебным пособием: «Инженерная и компьютерная графика»: Чертеж схемы электрической принципиальной.

Условные графические обозначения электрорадиоэлементов в различных электрических схемах (ГОСТ 2.721 –2.758), правила оформления принципиальных электрических схем (ГОСТ 2.701-2.705). Компьютерная графика. Выполнение чертежей средствами компьютерной графики и САПР. «Микропроцессоры»: все разделы дисциплины.

«Элементы цифровой техники»: Основы цифровой электроники. Логические цифровые устройства на цифровых интегральных схемах. Основные логические элементы.

«САПР устройств промышленной электроники»: Особенности САПР в современном проектировании. Техническое обеспечение САПР. Создание схем электрических принципиальных

в САПР. Оформление конструкторской документации в соответствии с действующими стандартами.

1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ СХЕМ

Схема – конструкторский документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними. При выполнении схемы используются следующие термины. Элемент схемы – составная часть схемы, которая выполняет определенную функцию в изделии и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное назначение (резисторы, трансформаторы, диоды и т.п.). Устройство – совокупность элементов, представляющая единую конструкцию (блок, плата, панель и т.п.). Функциональная группа – совокупность элементов, выполняющих в изделии определенную функцию и не объединенных в единую конструкцию. Функциональная часть – элемент, функциональная группа, а также устройство, выполняющее определенную функцию (усилитель, фильтр). Функциональная цепь – линия, канал определенного назначения (канал звука, видеоканал). Линия взаимосвязи – отрезок прямой, указывающий на наличие электрической связи между элементами и

устройствами.

Классификацию схем по видам и типам устанавливает ГОСТ 2.701-2008. Виды схем определяются в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, и обозначаются буквами русского алфавита. Различают десять видов схем: электрическая – Э, Гидравлическая - Г, пневматическая – П, газовая – Х, кинематическая – К, вакуумная – В, оптическая - Л, энергетическая – Р, деления – Е, комбинированная – С.

Общие правила выполнения схем устанавливают ГОСТ 2.701-2008 и ГОСТ 2.702-2011. схемы выполняются без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположение составных частей не учитывается или учитывается приближенно. Электрические элементы и устройства на схеме изображают в состоянии, соответствующим обесточенному. Элементы и устройства, которые приводятся в действие механически, изображают в нулевом или отключенном положении. При отклонении от этого правила на поле схемы необходимо давать соответствующие указания.

Форматы листов для выполнения схем следует выбирать из основного ряда форматов согласно ГОСТ 2.301-68 и ГОСТ 2.004 – 79.При выборе форматов схемы необходимо учитывать объем и сложность схемы, условия хранения и обращения схем, возможности внесения изменений, особенности техники выполнения схем. Выбранный формат должен обеспечивать компактное выполнение схем без ущерба для ее наглядности и удобства пользования.

Схемы могут выполняться на нескольких листах, при этом формат листов должен быть по возможности одинаковым.

Линии на всех типах схем выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 2.303-68. Толщины линий выбираются в пределах от 0,2 мм до 1 мм и выдерживаются постоянными во всем комплекте схем.

На электрической схеме изображают элементы и устройства в виде графических обозначений, линии взаимосвязи, буквенно-цифровые обозначения, таблицы, помещают текстовую информацию, основную надпись.

2. ТЕКСТОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЧЕРТЕЖАХ

На схеме могут быть указаны различные категории данных, имеющие текстовую и символическую формы. Эти данные в зависимости от содержания и назначения могут быть расположены: рядом с графическими обозначениями (буквенно-цифровые обозначения, обозначения сигналов, формы импульсов, технические параметры); внутри графических обозначений (наименования устройств, условные обозначений мощности резисторов и др.); рядом с линиями (обозначения линий связи, адреса, символы); на свободном поле схемы.

Текстовая информация, представленная на свободном поле схемы, может иметь следующие формы записи: сплошной текст (технические требования, пояснения); таблицы (перечень элементов, обозначения входных и выходных цепей и др.). Текстовые данные, относящиеся к линиям, ориентируют параллельно горизонтальным участкам соответствующих ли-

ний. При большой плотности схемы допускается вертикальная ориентация данных. Технические параметры резисторов и конденсаторов указывают рядом с графическим

обозначением (рис. 1), при этом применяют упрощенный способ обозначения единиц измерения. Для резисторов: от 0 до 999 Ом – без указания единиц измерения; от 1х103 до 999х103 Ом

– в килоомах со строчной буквой «к»; от 1х106 до 999х106 Ом в мегаомах с прописной буквой «М»; свыше 1х109 Ом в гигаомах с прописной буквой «Г». Для конденсаторов: от 0 до 9999х10-12Ф – в пикофарадах без указания единицы измерения; от 1х10-8 до 9999х10-6 Ф – в микрофарадах со строчными буквами «мк».

Рис. 1. Условные обозначения технических параметров

Буквенно-цифровые обозначения элементов должны обеспечивать взаимосвязь документов в комплекте документации на объект, должны быть одинаковыми на всех документах комплекта.

Позиционные обозначения образуются с применением прописных букв латинского алфавита и цифр и знаков арабских по ГОСТ 2.710-81.

Данные об элементах схемы должны быть записаны в перечень элементов. Перечень элементов оформляют в виде таблицы (рис. 2).

Рис. 2. Форма и размеры таблицы перечня элементов

Такую таблицу помещают на первом листе схемы (см. приложение 3. Чертеж схемы электрической принципиальной) над основной надписью на расстоянии 12 мм или выполняют

ввиде самостоятельного документа. Если формат больше А3 продолжение перечня элементов помещают слева от основной надписи с повторением заголовков таблицы. Перечень элементов

ввиде самостоятельного документа выполняют на формате А4 (см. приложение 3. Контроллер шины USB. (Перечень элементов)). Основную надпись и дополнительные графы к ней выполняют по ГОСТ 2.104-68 (форма 2 для первого листа, форма 2а для последующих листов). Перечню элементов, выполненному в виде самостоятельного документа, присваивают код П и в основной надписи указывают наименование изделия.

Вграфах перечня указывают следующие данные:

- в графе «Поз. обозначение» - позиционное обозначение элементов, устройств и функциональных групп;

-в графе «Наименование» для элемента (устройства) - указывается наименование в соответствие с документом, на основании которого этот элемент (устройство) применен;

-в графе «Примечание» - рекомендуется указывать технические данные элемента (устройства), не содержащиеся в его наименовании.

3. ПРАВИЛА ВЫРОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ

Схема электрическая принципиальная определяет полный состав элементов изделия и дает детальное представление о принципе работы изделия. Принципиальная схема служит основой для разработки других конструкторских документов и является документом для изучения принципа работы изделия

Принципиальная схема – документ, на котором в виде условных изображений и обозначений показаны электрорадиоэлементы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, микросхемы и т.д.) и электрические связи между ними. Каждый элемент или устройство, изображенное на схеме должны иметь позиционное буквенно-цифровое обозначение в соответствии с требования ГОСТ 2.710-81. Пример чертежа схемы с перечнем элементов показан в приложении 3.

Правила выполнения принципиальных электрических схем установлены ГОСТ 2.701 – 2.705. Основные правила состоят в следующем:

1. Все элементы ЭУ на схеме изображаются в виде условных графических обозначений по определенным размерам (см. приложение 1). Эти размеры допускается уменьшать, а иногда и увеличивать в соответствии с вариантами размерных данных в стандарте.

2.На схемах графические обозначения элементов следует выравнивать по горизонтали и вертикали, а не располагать хаотично. Размещение электрорадиоэлементов (ЭРЭ) на схеме должно быть свободным и в то же время компактным. Линии электрической связи между ЭРЭ должны состоять преимущественно из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее количество пересечений и изломов. Расстояния между соседними линиями не должны быть менее 3 мм, а расстояния между соседними графическими обозначениями ЭРЭ должны быть не менее 2 мм.

3.Графические обозначения элементов следует выполнять линиями той же толщины, что и линии связи. Толщина этих линий берется в пределах 0,2-1 мм в зависимости от формата схемы. Оптимальная толщина линий 0,4-0,6 мм. Графические обозначения ЭРЭ можно поворачивать на углы, кратные 90°.

4.В узлах электрической связи необходимо показать точки в виде зачерненных кружков диаметром 1,5 мм. Следует помнить, что отсутствие одной такой точки (или ее присутствие в месте, где электрической связи нет) делает схему ошибочной; выводы показывают кружочками без заливки диаметром 2 мм.

5.При выполнении схемы входы обычно располагают на одной вертикали слева, а выходы

справа, при этом их нумеруют.

6.Над каждым графическим обозначением элемента (или справа от него) надписывают обозначения, состоящее из буквы и порядкового номера. Буквы закреплены за определенными видами элементов. Наиболее распространенные: R – резисторы; C – конденсаторы; V – полупроводниковые приборы (диоды, стабилитроны, транзисторы); D – элементы логические двоичные; A – усилители. Возрастание номеров элементов на схеме в пределах каждой группы идет, как правило, сверху вниз и слева направо.

7.На схеме полупроводниковые приборы имеют направленное подключение. Стрелка в графическом обозначении соответствует направлению включения. У транзистора буквы К, Э и Б (коллектор, эмиттер и база) не входят в условное обозначение. Стрелка в графическом обозначении соответствует эмиттеру; линия, направленная на центр окружности, – базе.

4. СХЕМЫ ЦИФРОВОЙ И АНАЛОГОВОЙ ВЫЧИСИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Электрические схемы вычислительной техники являются основными документами при разработке, изготовлении и наладке и эксплуатации электронно-вычислительных машин, которые более сложны по сравнению с другими радиоэлектронными устройствами. Особенностью здесь является модульный принцип построения конструкции на базе единых унифицированных конструктивных элементов. Поэтому при выполнении схем цифровой вычислительной техники наряду с требованиями ГОСТ 2.701-84 и ГОСТ 2.702-75 следует учитывать ряд специфических требований, установленных ГОСТ 2.708-81.

Общие правила построения условных графических обозначений элементов цифровой вычислительной техники изложены в ГОСТ 2.743-82, для элементов аналоговой вычислительной техники в ГОСТ 2.759-82. Правила выполнения схем, согласно указанным стандартам, предусматривают подготовку документации ручным или автоматизированным способом. Буквенные обозначения элементов в электрических схемах установлены ГОСТ 2.710-81.

Принципиальные схемы цифровой и аналоговой вычислительной техники имеют код ЭЗ. На схемах показывают входящие и выходящие линии. Начало входящих линий изображают начиная с левой стороны или сверху листа. Выходящие линии заканчивают на правой стороне или внизу листа. На схемах допускается изображать в виде прямоугольников логические элементы с п состояниями, а также элементы устройства, не выполняющие логических функций.

Рис. 3. Условное графическое обозначение двоичного логического элемента

Условное графическое обозначение двоичного логического элемента имеет форму прямоугольника, который может содержать три поля: основное и два дополнительных. Дополнительные поля располагают справа и слева от основного (рис.3). Входы элементов изображают с левой стороны, выходы - с правой. Не допускается проводить линии выводов на уровне сторон прямоугольника, проставлять на линиях стрелки. Можно поворачивать условное графическое обозначение на угол, кратный 900, при этом входы нужно располагать сверху, выходы – снизу.

Рис. 4. Ориентация и примерные размеры условных графических обозначений

Размеры условного графического обозначения должны быть кратны постоянной ве-

личине – 2,5 мм. Меньше брать размеры нельзя, оптимальный вариант - 5 мм. Расстояние между выводами и стороной прямоугольника не менее 2,5 мм; расстояние между линиями выводов – 5 мм (рис. 4). Размер условного графического обозначения определяется наличием дополнительных полей, количеством знаков внутри полей, размеров шрифта. Ширина дополнительного поля не должна быть меньше 5 мм.

В основное поле элементов и устройств помещают информацию: в первой строке - обозначение основной функции (символ), во второй – наименование и код устройства (элемента), в последующих буквенно-цифровое обозначение или порядковый номер или другую информацию.

Буквенно-цифровое обозначение элементов или устройств является обязательным. допускается помещать его над условным графическим обозначением. Обозначение основных функций элементов цифровой техники по ГОСТ 2.743-82 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Обозначение основных функций элементов цифровой техники

Наименование

Обозначе-

Наименование

Обозначение

 

ние

 

 

Вычислитель

СР

Сравнение

= =

Процессор

Р

Мультиплексор

МUX

Память

М

Демультиплексор

DMX

Управление

СО

Мультиплесор-селектор

MS

Перенос

CR

Селектор

SL

Прерывание

INR

Генератор

G

Передача

TF

Пороговый элемент

TH

Прием

RC

Дискриминатор

DIC

Ввод-вывод

IO

Триггер

T

Арифметика

A

Задержка

или DL

Логика

L

Формирователь

F

Регистр

RG

Усилитель

 

Счетчик

CT

Ключ

SW

Шифратор

CD

Модулятор

MD

Дешифратор

DC

Демодулятор

DM

Преобразователь

X/Y

Нелогический элемент

*