Читаем электрические схемы. Разбор простой схемы

15.10.2017 18:40

Итак, идем дальше. С нагрузкой, работой и мощностью мы вроде как разобрались в прошлой статье. Ну а теперь, дорогие мои криворукие друзья,  в этой статье мы будем читать схемы и анализировать их, используя прошлые статьи.

 

 

От балды я нарисовал схемку. Ее функция - управление 40 Ваттной лампой с помощью 5 Вольт. Давайте же рассмотрим ее подробнее.

На микроконтроллеры эта схема вряд ли подойдет, так как ножка МК не потащит ток, который жрет релюшка.

 

 

1)Ищем источники питания.

Итак, первое, на что мы должны обратить внимание - это на источники питания. Первый вопрос, которым мы должны себе задать: "Чем она питается и откуда берет питание? Сколько источников питания она имеет? Как вы здесь видите, схема имеет два разных  источника питания с напряжением +5 Вольт и +24 Вольта.

 

2) Разбираемся с каждым радиоэлементом в схеме.

Вспоминаем предназначение каждого радиоэлемента, который встречается в схеме. Пытаемся понять, для чего разработчик его здесь нарисовал.

 

Клеммник

Сюда мы загоняем или цепляем либо источник питания, либо другой кусок схемы. В нашем случае, на верхний клеммничек мы загоняем +5 Вольт, а нижний, следовательно, ноль. То же самое и +24 Вольта. На верхний клеммник мы загоняем +24 Вольта, а нижний также ноль.

 

Заземление на корпус.

В принципе называть этот значок землей вроде как бы можно, но не желательно. В схемах так обозначается потенциал в ноль Вольт. От него отсчитываются и измеряются все напряжения в схеме.

 

 

Далее видим ключ S, который находится в  разомкнутом положении.

Как он действует на электрический ток? Когда он в разомкнутом положении, то  ток через него не протекает. Когда он в замкнутом положении, то электрический ток беспрепятственно начинает через него течь.

 

 

Диод.

Он пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока. Для чего он нужен в схеме, объясню ниже.

 

 

Катушка электромагнитного реле.

Если на нее подать электрический ток, то она создаст магнитное поле. А раз попахивает магнитом, то к катушке устремятся разного рода железки. На железке находятся контакты ключа 1-2, и они замкнутся между собой. Более подробно про принцип работы электромагнитного реле можно почитать в этой статье.

 

 

Лампочка

Подаем на нее напряжение - лампочка горит. Все элементарно и просто.

 

В основном схемы читаются слева-направо, если, конечно, разработчик хоть немного знает правила оформления схем. Функционируют схемы тоже слева-направо. То есть слева мы загоняем какой-либо сигнал, а справа его снимаем.

 

 

3) Прогнозируем направление электрического тока.

Пока ключ S у нас выключен, схема находится в нерабочем состоянии:

 

 

Но что случится, если мы замкнем ключ S? Вспоминаем  главное правило электрического тока: ток течет от бОльшего потенциала к меньшему, или в народе, от плюса к минусу. Следовательно, после замыкания ключа,  наша схема будет выглядеть уже вот так:

Через катушку побежит электрический ток, она притянет за собой контакты 1-2, которые в свою очередь замкнутся и вызовут электрический ток в цепи +24 Вольта. В результате загорится лампочка. Если вы в курсе, что такое диод, то наверняка поймете, что через него электрический ток протекать не будет, так как он пропускает только в одном направлении, а сейчас направление тока для него противоположное.

 

Итак, для чего нужен диод в этой схеме?

Не стоит забывать свойство индуктивности, которое гласит: при размыкании ключа в катушке образуется ЭДС самоиндукции, которое поддерживает первоначальный ток и может достигать очень больших значений. При чем здесь вообще индуктивность? В схеме значка катушки индуктивности нигде не встречается... но есть катушка реле, которая как раз и представляет из себя индуктивность. Что будет, если мы резко откинем ключик S в исходное положение? Магнитное поле катушки сразу же  преобразуется в ЭДС самоиндукции, которая устремится поддержать электрический ток в цепи. И чтобы куда-то девать этот возникший электрический ток, у нас как раз в схеме стоит диод ;-). То есть при выключении картина будет такая:

Получается замкнутый контур катушка реле ----> диод, в котором происходит затухание ЭДС самоиндукции и преобразование ее в тепло на диоде.

 

 

А теперь давайте предположим, что у нас в схеме нет диода. При размыкании ключа картина была бы такой:

Между контактами ключа проскочила бы маленькая искра (выделил синим кружочком), так как ЭДС самоиндукции всеми силами пытается поддержать ток в контуре. Эта искорка негативно сказывается на контактах ключа, так как на них остается нагар, который со временем их изнашивает. Но еще не это самое страшное. Так как ЭДС самоиндукции бывает очень большой по амплитуде, то это также негативно сказывается на радиоэлементах, которые могут идти ДО катушки реле. Этот импульс может с легкостью пробить P-N переходы полупроводников и навредить им вплоть до полного отказа функционирования. В настоящее время диоды  уже встроены в самом реле, но еще не во всех экземплярах. Так что не забывайте звонить катушку реле на предмет встроенного диода.

 

Думаю, теперь всем понятно, как должна работать схема. В этой схеме мы рассмотрели, как ведет себя напряжение. Но электрической ток - это ведь не только напряжение. Если вы не забыли, электрический ток характеризуется такими параметрами, как направленность, напряжение и сила тока. Также не забываем про такие понятия, как мощность, выделяемая на нагрузке, и сопротивление нагрузки. Да-да, это все надо учитывать.

 

4) Приблизительно вычисляем силу тока в интересующих нас цепях и мощность, выделяемую на некоторых радиоэлементах.

При рассмотрении схем, нам не надо с точностью до копейки вычислять силу тока, мощность и тд. Достаточно приблизительно понять, какая примерно сила тока будет в этой цепи, какая мощность будет выделяться на этом радиоэлементе и тд.

 

Итак, давайте пробежимся по силе тока в каждой ветви схемы уже при включении ключа S.

 

Первым делом рассмотрим диод. Так как на катод диода в данном случае идет плюс, следовательно, он будет заперт. То есть в данный момент через него сила тока будет какие-то микроАмперы. Можно сказать, почти ничего. То есть он никак не влияет на включенную схему. Но как я уже писал выше, он нужен для того, чтобы гасить скачок ЭДС самоиндукции при выключении схемы.

 

 

Катушка реле. Уже интереснее. Катушка реле  - это соленоид. Что такое соленоид? Это провод, намотанный на цилиндрический каркас. А у нас провод обладает каким-то сопротивлением, следовательно, можно сказать в данном случае катушка реле - это резистор. Следовательно, сила тока в цепи катушки будет зависеть от того, какой толщиной провода она намотана  и из чего сделан провод. Для того, чтобы не мерять каждый раз, есть табличка, которую я спер у своего кореша-конкурента со статьи электромагнитное реле:

 

Так как катушка реле у нас на 5 Вольт, то получается, что ток через катушку будет около 72 миллиАмпер, а потребляемая мощность составит 360 миллиВатт. О чем вообще говорят нам эти цифры? Да о том, что источник питания на  5 Вольт должен  как минимум выдавать в нагрузку более 360 миллиВатт.  Ну вот и разобрались с катушкой реле, и заодно с источником питания на 5 Вольт.

 

Далее, контакты реле 1-2. Какая сила тока будет проходить через них? Лампа у нас 40 Ватт. Следовательно: P=IU, I=P/U=40/24=1,67 Ампер. В принципе нормальная сила тока. Если бы получили какую-либо аномальную силу тока, например, более 100 Ампер, то стоило бы насторожиться. Также не забываем и про питание 24 Вольта, чтобы этот источник питания мог не напрягаясь выдать мощность более, чем  40 Ватт.

 

 

Вот как-то так мы и должны читать и анализировать схемы, которых в интернете более половины косячных. Сначала разбираем простые схемы, изучаем радиоэлементы и принцип их работы, а потом переходим на более сложные. Ну и не забываем, что практика превыше всего ;-)

 

Резюме

Схемы читаются слева-направо (бывают редкие исключения).

 

Определяем, где у схемы питание.

 

Вспоминаем значение каждого радиоэлемента.

 

Смотрим направление электрического тока в схеме.

 

Смотрим, что должно произойти в схеме, если на нее подано питание.

 

Вычисляем приблизительно силу тока в цепях и мощность, выделяемую на радиоэлементах, для того, чтобы удостовериться, что схема реально будет работать и в ней нет аномальных параметров.

 

При большом желании можно прогнать схему через симулятор, например через современный Every Circuit, и глянуть различные интересующие нас параметры.

 

<------------Предыдущая статья

 


 

 

 

 

Читайте также:

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------