Donanım tasarımında şematik çizimler devre tasarlama, sorun giderme ve donanımı anlama gibi noktalarda önemli bir yeri bulunmaktadır.
Genel olarak donanım geliştiricileri yaptıkları donanımlar hakkında bilgiler paylaşırken şematik çizimleri üzerinden bilgilere yer verirler. Böylece şematik çizimi okuyarak donanım hakkında daha fazla bilgi sahibi olabilir ve hatta onu farklı amaçlar doğrultusunda dahi geliştirebiliriz. Bu herhangi bir elektrik, elektronik ve mekatronik mühendisleri için önemli bir beceridir.
Bu yazıda tüm şematik sembolleri ele alacağım ve genel toplu yazdırılabilir bir tablo halinde burada paylaşıyorum.
Şimdi tek tek komponentleri inceleyelim.
Dirençler (Resistors)
Şematikteki dirençler genellikle birkaç zig-zag çizgisiyle dışa doğru uzanan iki terminal ile temsil edilir . Uluslararası sembolleri kullanan şemalar bunun yerine dalgalı çizgiler yerine bir dikdörtgen kullanabilir.
Potansiyometre ve Değişken Dirençler (Potentiometers, Varible Resistors)
Değişken dirençler ve potansiyometrelerin her biri standart direnç sembolüne bir ok çizilmesiyle gösterilir. Değişken direnç iki terminalli bir komponent olarak kalır, bu nedenle ok sadece çapraz olarak ortaya yerleştirilir. Bir potansiyometre üç terminalli bir cihazdır, bu nedenle ok üçüncü terminaldir.
Kondansatörler (Capacitors)
Yaygın olarak kullanılan iki kondansatör sembolü vardır. Birinci sembol polarize (polarized) bir kapasitörü temsil ederken diğeri ise polarize olmayan (non-polarized) kapasitörler içindir. Her durumda, plakalara dik olarak çizilen iki terminal vardır.
Bir eğri plakalı sembol, kapasitörün polarize olduğunu gösterir. Kavisli plaka genellikle kondansatörün pozitif anot piminden daha düşük bir voltajda olması gereken katodunu temsil eder. Polarize kondansatör sembolünün pozitif pimine bir artı işareti de eklenmelidir.
İndiktörler (Inductors)
İndüktörler genellikle bir dizi kavisli çarpma veya döngüsel bobinler ile temsil edilir. Uluslararası semboller sadece bir indüktörü doldurulmuş bir dikdörtgen olarak tanımlayabilir.
Anahtarlar (Switches)
Anahtarlar birçok farklı biçimde bulunur. En yaygın anahtar, single-pole/single-throw (SPST), aktüatörü temsil eden yarı bağlantılı bir çizgiye sahip iki terminaldir.
Aşağıdaki SPDT ve SP3T gibi birden fazla throw’a sahip anahtarlar, aktüatör için daha fazla bağlantı noktası ekler.
Çok kutuplu anahtarlarda, genellikle orta aktüatörü kesen noktalı bir çizgiye sahip birden çok benzer anahtar bulunur.
Güç kaynakları
Projenize güç sağlamak için birçok seçenek olduğu gibi , güç kaynağını belirtmeye yardımcı olacak çok çeşitli güç kaynağı devre sembolleri vardır.
DC veya AC Gerilim Kaynakları (DC Sources and AC Sources)
Elektronikle çalışırken çoğu zaman sabit voltaj kaynakları kullanırsınız. Kaynağın doğru akım (DC) veya alternatif akım (AC) sağlayıp sağlamadığını tanımlamak için bu iki simgeden birini kullanılır;
Piller (Batteries)
Piller , ister silindirik ister alkalin AA’lar veya isterseniz şarj edilebilir lityum polimerler (Li-Po) olsun , genellikle bir çift orantısız paralel çizgi gibi görünürler:
Daha fazla sayıda çift genellikle bataryada daha fazla seri hücre olduğunu gösterir. Ayrıca, daha uzun hat genellikle pozitif terminali temsil etmek için kullanılırken, daha kısa hat negatif terminale bağlanır.
Gerilim Düğümleri
Bazen karmaşık projelerde düğüm gerilimlerine özel semboller görebilirsiniz. Cihazları bu tek terminalli sembollere bağlanıldığında doğrudan 5V, 3.3V, VCC veya GND’ye (toprak) bağlanacaktır. Pozitif voltaj düğümleri genellikle yukarıyı gösteren bir okla gösterilirken, toprak düğümleri genellikle bir ila üç düz çizgi (veya bazen aşağı dönük bir ok veya üçgen) ile gösterilir.
Diyotlar
Temel diyotlar genellikle bir çizginin yanına çizilmiş üçgenle temsil edilir. Diyotlar da polarize edilmiştir , bu nedenle iki terminalin her biri ayırt edici tanımlayıcılar gerektirir. Pozitif (anot), üçgenin düz kenarına doğru giden terminaldir. Negatif (katot), semboldeki çizginin dışına uzanır (bunu bir ok işareti olarak düşünün).
Her biri standart diyot sembolü üzerinde özel bir eklenti içeren farklı türde diyotlar vardır. Işık yayan diyotlar (LED’ler) diyot sembolünü birkaç çizgi uzağa işaret eder. Işıktan enerji üreten fotodiyotlar (temel olarak, küçük güneş pilleri), okları çevirip diyotlara doğru bakar.
Schottky veya zener gibi diğer özel diyot türlerinin, sembolün çubuk kısmında hafif farklılıklar içeren kendi sembolleri vardır.
Transistörler (Transistors)
Gördüğünüz ister BJT’ler isterse MOSFET’ler olsun transistörler iki konfigürasyonda bulunabilir: pozitif katkılı veya negatif katkılı. Bu tür transistörlerin her biri için, onu çizmenin en az iki yolu vardır.
BJT’ler (Bipolar Junction Transistors)
BJT’ler üç terminalli cihazlardır; bir kollektor (C), emitter (E) ve bir base’e (B) sahiptirler. İki tip BJT vardır, NPN ve PNP, ve her birinin kendine özgü sembolü vardır.
Kollektor (C) ve emitter (E) pimlerinin her ikisi de birbiriyle aynı hizadadır, ancak emitterin üzerinde her zaman bir ok bulunmalıdır. Ok içe dönükse, bu bir PNP’dir ve ok dışa dönükse, bir NPN’dir. “NPN: not pointing in ” olan hatırlaması güzel olabilir.
Metal Oksit Alan Etkili Transistörler (MOSFET’ler)
BJT’ler gibi, MOSFET’lerin de üç terminali vardır, ancak bu sefer source (S), drain (D) ve gate (G) olarak adlandırılırlar. Ve yine, n kanallı veya p kanallı bir MOSFET’inize bağlı olarak, sembolün iki farklı sürümü vardır. MOSFET tiplerinin her biri için yaygın olarak kullanılan bir dizi sembol vardır:
Sembolün ortasındaki ok (bulk olarak adlandırılır) MOSFET’in n-kanal mı yoksa p-kanal mı olduğunu tanımlar. Ok içeri işaret ediyorsa, bu n-kanallı bir MOSFET demektir ve eğer işaret ediyorsa bir p-kanaldır. Unutmayın: “n is in” (NPN transistor anımsatıcısının tersi).
Dijital Mantık Kapıları
Standart mantık fonksiyonlarımız AND, OR, NOT ve XOR hepsinin benzersiz şematik sembolleri vardır:
Çıktıya çember eklenmesi işlevi tersleterek NAND’ler, NOR’lar ve XNOR’lar oluşturur:
İkiden fazla girişi olabilir, ancak şekiller aynı kalmalıdır ve yine de sadece bir çıktı olmalıdır.
Entegre devreler
Entegre devreler bu tür benzersiz görevleri yerine getirir ve çok fazladır ancak yine de benzersiz bir devre sembolü yoktur. Genellikle entegre bir devre pimler yanlardan dışarı doğru uzanan bir dikdörtgenle temsil edilir. Her pim hem bir numara hem de bir işlevle etiketlenmelidir.
ATmega328 mikrodenetleyici ATSHA204 şifreleme IC’si ve ATtiny45 MCU için şematik semboller .
IC’lerde böyle bir genel devre sembolü olduğu için adlar, değerler ve etiketler çok önemli hale gelir. Her IC’nin çipin adını kesin olarak tanımlayan bir değeri olmalıdır.
Benzersiz IC’ler: Opamplar, Voltaj Regülatörleri (Op Amps, Voltage Regulators)
Daha yaygın tümleşik devrelerin bazıları benzersiz bir devre sembolü alır. Genellikle toplam 5 terminal ile aşağıdaki gibi düzenlenmiş işlem amplifikatörlerini görürsünüz: evirmeyen bir giriş (+), eviren giriş (-), çıkış ve iki güç girişi.
Basit voltaj regülatörleri genellikle giriş, çıkış ve toprak (veya ayar) pinlerine sahip üç terminalli bileşenlerdir. Bunlar genellikle sol (giriş), sağ (çıkış) ve altta (topraklama / ayarlama) pimlerle bir dikdörtgen şeklini alır.
Kristaller ve Rezonatörler (Crystals and Resonators)
Kristaller veya rezonatörler genellikle mikrodenetleyici devrelerinin kritik bir parçasıdır. Saat sinyali sağlamaya yardımcı olurlar. Kristal sembollerin genellikle iki terminali bulunurken, kristale iki kapasitör ekleyen rezonatörlerde genellikle üç terminal bulunur.
Header’lar ve Konnektörler
İster güç sağlamak ister bilgi göndermek için olsun, konektörler çoğu devrede bir gerekliliktir. Bu semboller konektörün nasıl göründüğüne bağlı olarak değişir.
Motorlar, Transformatörler, Hoparlörler ve Röleler
Bunları bir araya getireceğim çünkü çoğunlukla hepsinde bobinler kullanılıyor. Transformatörler genellikle birbirine yaklaştırılmış iki bobin içerir ve bunları ayıran birkaç çizgi vardır:
Röleler genellikle bir dikdörtgen içinde bir bobin ve bir anahtarla gösterilir;
Hoparlör ve buzzer’lar genellikle gerçek hayattaki meslektaşlarına benzer bir forma benzer;
Ve motorlar genellikle, bazen terminaller etrafında biraz daha fazla süslemeyle çevrelenmiş bir “M” içerir:
Sigortalar ve PTC’ler
Sigortalar ve PTC’ler – genellikle büyük akım ani akımlarını sınırlamak için kullanılan cihazlar – her birinin kendi benzersiz sembolü vardır:
PTC sembolü aslında bir termistör , sıcaklığa bağlı bir direnç için genel semboldür (oradaki uluslararası direnç sembolüne dikkat edin).
Şüphesiz, bu listenin dışında kalan birçok devre sembolü var, ancak yukarıdaki olanlar şematik okumada% 90 okur yazar olmalıdır. Genel olarak semboller, modelledikleri gerçek hayat bileşenleriyle ortak bir miktar paylaşmalıdır. Sembole ek olarak, bir şematikteki her bileşenin benzersiz bir adı ve değeri olmalıdır, bu da onu tanımlamaya yardımcı olur.
İsim Belirteçleri ve Değerleri
Şematik-okur-yazar olmanın en büyük anahtarlarından biri, hangi bileşenlerin hangileri olduğunu tanıyabilmektir. Bileşen sembolleri hikayenin yarısını anlatır, ancak her sembolün tamamlanması için bir ad ve bir değer ile eşleştirilmesi gerekir.
İsimler ve Değerler
Değerler , bir bileşenin tam olarak ne olduğunu tanımlamaya yardımcı olur. Dirençler, kapasitörler ve indüktörler gibi şematik bileşenler için değer bize kaç ohm, farad veya henry olduğunu söyler. Entegre devreler gibi diğer bileşenler için, değer sadece çipin adı olabilir. Kristaller salınım frekanslarını değerleri olarak listeleyebilir. Temel olarak, şematik bir bileşenin değeri en önemli özelliğini ortaya koymaktadır .
Bileşen isimleri genellikle bir veya iki harf ile sayının birleşimidir. Adın harf kısmı, dirençler için bileşen türü – R ‘ler, kapasitörler için C ‘, entegre devreler için U , vb. Türlerini tanımlar. Şematikteki her bileşen adı benzersiz olmalıdır; Bir devre içindeki birçok dirençleri varsa, örneğin, R ‘adlı olmalıdır 1 , R’ 2 , R ‘ 3 , vb bileşen adları bize şemalarda belirli noktaları referans yardım eder.
İsimlerin gösterimi oldukça iyi standartlaştırılmıştır. Kısaltmalar genellikle bileşenin sadece ilk harfidir. Aksi durumlarda farklı kısaltmalar kullanılabilir. Örneğin indüktörlerin kısaltması L ‘dir çünkü akım I ile gösterilir.
İşte ortak bileşenlerin hızlı bir tablosu;
| İsim Tanımlayıcı | Bileşen |
|---|---|
| R, | Dirençler |
| C | kondansatörler |
| L | İndiktörler |
| S | Anahtarlar |
| D | diyotlar |
| S | transistörler |
| U | Entegre devreler |
| Y | Kristaller ve Osilatörler |
Şematik Çizimde Önemli Başka Noktalar
Şematikte hangi bileşenlerin hangileri olduğunu anlamak, onu anlama yolundaki savaşın yarısından fazlasını oluşturur. Şimdi geriye kalan tek şey tüm sembollerin birbirine nasıl bağlandığını tanımlamak.
Ağlar, Düğümler ve Etiketler
Şematik ağlar, bileşenlerin bir devrede nasıl bağlandığını gösterir. Ağlar, bileşen terminalleri arasındaki çizgiler olarak gösterilir. Bazen (ancak her zaman değil), bu şematikteki gibi yeşil çizgiler gibi renktir:
Kavşaklar ve Düğümler
Kablolar iki terminali birbirine bağlayabilir veya düzinelerce bağlayabilirler. Bir tel iki yöne ayrıldığında, bir bağlantı oluşturur . Düğümlerle şemalardaki kavşakları, tellerin kesiştiği yere küçük noktalardır.
Düğümler bize “bu kavşak geçen tellerin bağlı olduğunu söyler. Bir düğümde bir düğümün olmaması, iki ayrı kablonun temas etmediği anlamına gelir, herhangi bir bağlantı oluşturmaz. (Şema tasarlarken, mümkün olmayan yerlerde bu bağlantılı olmayan çakışmalardan kaçınmak genellikle iyi bir uygulamadır, ancak bazen kaçınılmazdır).
Net İsimleri
Bazen, şemaları daha okunaklı hale getirmek için, bir şemanın her tarafına bir kablo yönlendirmek yerine bir net adı verir ve etiketleriz. Aynı ada sahip net’lerin, bağlanan görünür bir kablo olmamasına rağmen bağlandığı varsayılır. İsimler ya doğrudan net’in üstüne yazılabilir ya da kablodan sarkan “etiketler” olabilir.
Ağlara genellikle o teldeki sinyallerin amacını belirten bir isim verilir. Örneğin, güç ağları “VCC” veya “5V” olarak etiketlenirken , seri iletişim ağları “RX” veya “TX” olarak etiketlenebilir.
Şematik Okuma İpuçları
Blokları Tanımla
Gerçekten geniş şemalar fonksiyonel bloklara bölünmelidir. Güç girişi ve voltaj regülasyonu için bir bölüm veya bir mikrodenetleyici bölümü veya konektörlere ayrılmış bir bölüm olabilir. Hangi bölümlerin hangileri olduğunu ve girişten çıkışa devre akışını takip etmeyi deneyin. Gerçekten iyi şematik tasarımcılar, devreyi bir kitap, sol taraftaki girişler, sağdaki çıkışlar gibi yerleştirebilirler.
Gerilim Düğümlerini Tanıma
Voltaj düğümleri, bileşen terminallerini belirli bir voltaj seviyesine atamak için bağlayabildiğimiz tek terminalli şematik bileşenlerdir. Bunlar net adların özel bir uygulamasıdır, yani benzer bir voltaj düğümüne bağlı tüm terminaller birbirine bağlanır.
Toprak voltaj düğümü özellikle yararlıdır, çünkü birçok bileşenin toprak bağlantısına ihtiyacı vardır.
Bu okuduğunuz içerik https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-read-a-schematic/all sitesindeki yazının tamamen Türkçeleştirilmesiyle elde edilmiştir. Görsel materyaller de bahsedilen siteden alınmış olup sitenin otomatik watermark işlemiyle yayınlanmıştır. Orjinal görselleri görmek için üzerine tıklayınız.