آموزش گام به گام شماتیک/نقشه خوانی

How to Read a Schematic

Contributors:  Jimb0

نحوه ي خواندن شماتيک

 در نگاه کلي       

شماتيک براي ما حکم يک نقشه براي طراحي ، ساختن ، ورعيب يابي مدارها را دارد. درک ، خواندن و دنبال کردن شماتيک ، مهارت مهمي است که هر مهندس الکترونيکي بايد بداند.

اين آموزش به شما نماد هاي اساسي شماتيک را آشنا مي کند.

 

 

سپس ما در مورد چطور اين نمادها روي شماتيک وصل مي شوند که يک مدل مدار بسازند، خواهيم گفت. همچنين در مورد نکات و ترفند هاي که بايد مواظب باشيد صحبت خواهيم کرد.

موضوعات پيشنهادي

درک مطلب شماتيک نسبتا يک مهارت پايه ي الکترونيک است ، اما چيز هاي هستند که قبل خواندن اين آموزش آشنايت داشته باشيد. اين آموزش ها را چک کنيد اگه فکر مي کنيد بهتون کمک خواهد کرد. 

نمادهاي شماتيک (بخش 1)

آيا براي رگباري از اجزاي مدار آماده ايد ؟ اينجا برخي از نمادهاي پايه ي شماتيک استاندارد براي اجزاي مختلف وجود دارد.

  مقاومت ها

اساسي ترين اجزا و نمادهاي  مدارمقاومت ها هستند! مقاومت ها رو ي شماتيک ، معمولا با چندين خطوط زيگزاکي نشان داده مي شوند ،و با دو پايانه اي که به طرف بيرون گسترده شدند. توي شماتيک از نمادهاي بين المللي استفاده مي کنند. به جاي استفاده از مستطيل بي ريخت يا به جاي خطوط مارپيچي.      

 

پتانسيومتر و مقاومت هاي متغير

مقاومت هاي متغير و پتانسيومترها ، نماد استاندارد مقاومت را با يک پيکان افزايش مي دهند. مقاومت متغير با دو ترمينال باقي مي مانند. پس پيکان فقط بصورت مورب در وسط قرار مي گيرد. پتانسيومتر يک وسيله ي سه ترمينالي است. پس پيکان سومين پايه اش است.(برف پاک کن)   

 

خازن ها

دو نماد متداول خازن را که استفاده مي شود را مي توانيددر تصوير زير مشاهده کنيد. يکي از نمادها ،خازن قطبيت دار(معمولا الکتروليتي يا تانتاليوم)، و ديگري قطبيت ندارد

 

   

 

نمادي که داراي يه صفحه ي منحني هست ، نشاندهنده ي اينکه خازن قطبيت دار است. صفحه ي منحني، نشان هنده ي کاتد خازن است ، که بايد ولتاژ کمتري نسبت به پين آند داشته باشد. همچنين علامت بعلاوه به پين مثبت که نماد خازن قطبيت دار است  اشاره ميکند.     

سلف ها

سلف ها معمولا با يه سري از برآمدگي هاي منحني يا کويل هاي عجيب نمايش داده مي شوند. نماد بين المللي ، ممکنه سلف را بصورت مستطيل توپر نشان بدهند.     

 

سويچ ها

سويچ ها در شکل هاي مختلفي وجود دارند. رايج ترين سويچ پايه ، تک قطبي/ تک پرتاپي (اس پي اس تي) ، با دو ترمينالي که خط نصفه وصل شده است . نشاندهنده ي فعال کننده يا محرک است.(قسمتي که دو تا ترمينال ها را به هم وصل مي کند.)     

 

 

 

سويچ هاي که بيش از يک پرتال دارند مثل  SPDT ، کم SPDT نقاط متصل کننده بيشتري را براي محرک  اضافه کردند.

سويچ هاي با قطب هاي متعدد ، معمولا چندين قطبيت دارند.مثل سويچ هاي يک خطي از نقطه چين ها که محرک وسط را تقسيم مي کند.  

 

منابع پاور

از انجايکه گزينه هاي بسياري، براي تغذيه ي پروژه ي شما مي باشد. يک طيف گسترده اي از نمادهاي مدار تغذيه پاور وجود دارند که منبع پاور را مشخص کند.   

DC يا AC منابع ولتاژ

اغلب وقت ها که با الکترونيک سر و کار داريد، شما به طور پيوسته از منابع ولتاژ استفاده مي کنيد. ما يکي از اين دو نماد را که بيانگر منبع تغذيه اي که بطور مستقيم از  DC يا از AC(جريان متناوب) است را استفاده مي کنيم.  

 

باطريها

باطريها انواع مختلفي دارند ، استوانه اي ، قليايي  AA's يا قابل شارژ ليتيوم-پليمرهستند، که معمولا به شکل يک جفت نامتناسب و خطوط موازي نشان داده مي شوند.

 خطوط بيشتر معمولا اشاره داره به سل هاي بيشتري داخل باطري. همچنين، خط بلند تر معمولا نشاندهنده ي قطب مثبت پايانه است. در حاليکه خط کوتاهتر به پايانه منفي وصل مي شود. 

گره هاي ولتاژ

در برخي از شماتيک هاي مخصوصا شلوغ - شما مي توانيد، نماد خاصي را به گره هاي ولتاژها اختصاص بدهيد. شما مي توانيد قطعات را به نمادهاي يک-پايانه اي وصل کنيد ، و آن به 5V  ، 3.3V، VCC يا GND ( بدنه/پايه) مستقيما گره مي خورد. ولتاژ گره هاي مثبت معمولا بصورت پيکان به سمت بالا نشان داده مي شوند ، در حاليکه گره هاي بدنه/ پايه معمولا شامل يک تا سه خط صاف مي باشند(يا گاهي اوقات يک فلش رو به پايين يا مثلث).

 

نماد و شماتيک (قسمت 2)

ديودهاي پايه معمولا بصورت مثلث پرس شده در برابر يک خط هستند.ديودها هم قطبيت دارند، بنابراين هر يک از اين دو ترمينال ها به شناسه متمايز نياز دارند. پايه مثبت و منفي در عکس مشخص است.

 ديودهاي مختلفي وجود دارند ، که هر يک از آنها ريف خاصي روي نماد ديود استاندارد دارند. ديودهاي کاهنده نور ( (LEDs به نماد ديود پايه، دو تا خط که بطرف بيرون اشاره شده اضافه شده است.

نوع ديگري از ديودها که فوتوديود ناميده ميشوند از نور انرژي توليد مي کند(اساسا ، سل هاي خورشيدي کوچيک) ، فليپ فلش را بطرف ديود اشاره شده است.     

 انواع خاص ديگه ديود ها مثل شاتکي ها يا زنر ها ، نماد خاص خودشون را دارند با يه مقدار اختلاف روي  بخش نواري نماد است.   

مقاومت ها

مقاومت ها ، اگر چه BJTs يا MOSFETs  با دو نوع پيکربندي وجود دارند: مثبت يا منفي است. بنابراين براي هر يک از اين مقاومت ها ، حداقل دو روش ميشود ترسيم کرد.

پيوند دوقطبي ترانزيستورها(BJTs)

  BJTs سه ترمينالي اند ، شامل کالکتر ((C ، اميتر (E) ، و بيس (B) هستند. انواع : BJTs NPNs  و PNPs- که هر کدام از اين ها نماد خاص خودشون را دارند.

 

 پين هاي کالکتر (C) و اميتر (E) در يک خط نسبت به هم قرار دارند ، ولي اميتر هميشه يک فلش روش داره. اگه ، فلش بطرف داخل باشه ، PNP  مي گويند و اگه فلش بطرف بيرون باشه ، NPN  مي گويند. و شما تنها بايد حفظش کنيد کدام  NPN يا  PNP مي باشد.  NPN ها اصطلاحا منفي  و PNP ها مثبت گفته ميشود.

ماسفت ((Metal Oxide Field-Effect Transistors

مثل  , BJTsماسفت ها  هم سه ترمينالي اند ، اما اين بار اسم هاشون سورس (S) ، درين (D) و گيت (G) هستند. و همچنين دو نماد مختلف ،که بستگي داره از ان کانال يا پي کانال ماسفت استفاده مي کنيد. شما مي توانيد دو تا نمادي که معمولا استفاده مي شود را زير مشاهده کنيد.

 

پيکان وسط نماد (بالک ناميده مي شود) نشاندهنده اينکه ماسفت ،ان کانال يا پي کانال است.اگه پيکان به سمت داخل باشه ،ان کانال ماسفت است و اگه به سمت بيرون باشه،پي کانال ماسفت است. به خاطر بسپريد که "n – داخل است"

 

گيت منطق ديجيتالي

هر يک از عملکردهاي منطقي ما مثل- AND, OR,NOT , XOR- شماتيک هاي مخصوص خودشون را دارند.

 

با اضافه کردن حباب به خروجي ،عملکردش نفي مي شود و باعث بوجود آمدن NANDs, NORs, XNORs  مي شود.

 

امکان دارد که آنها بيش از دو خروجي داشته باشند، اما شکل ها شبيه هم مي باشند(ممکنه يه مقدار بزرگتر باشند) و هنوز بايد يک خروجي داشته باشند.

مدارهاي تعبيه شده((Integrated Circuits

مدارهاي تعبيه چنين اعمال منحصربفردي را انجام مي دهند،که تعدادشون خيلي زياد است و نماد خاصي ندارند. معمولا اين مدارها به شکل مستطيلي که پين ها بطرف بيرون گستره شده اند ، نشان داده مي شوند. هر يک از اين پين ها بايد با شماره و عملکردش مشخص شده باشند.

نماد شماتيکي از ATmega328 microcontroller( معمولا روي Arduinos  پيدا شده است)، encryption IC ATSHA204 ،  و ATtiny45 MCU است. همينطور که مشاهده مي کنيد در شکل ها و پين هاي متعددي هستند.

چون آسي ها چنين نمادي توي مدار دارند، اسم هاشون، کميت و برچسب هاشون خيلي مهم هستند. هر آسي بايد مقدار دقيق چيپ را بايد شناسايي کند. 

آسي هاي خاص: عمليات آمپر(Op Amps ) ، تنظيم کننده هاي ولتاژ

بعضي از معمولي ترين مدارهاي اينتيگريتد نماد خاصي دارند. معمولا شما آمپلي فاير ها را به شکل زير مي تونيد ببينيد ، جمعا 5 ترمينال دارند:يه خروجي  غير معکوس (+)، ورودي معکوس (-) ، خروجي و دو تا پاور رودي دارند.

اغلب، دو تا op amps توي بسته ي IC ساخته مي شود که فقط يک پين واسه پاور و يک پين هم واسه بدنه يا پايه نياز دارد واسه همينم قطعه سمت راستي سه پين دارد.

ولتاژ ساده تنظيم کننده معمولا سه ترمينال دارد با پين هاي ورودي ، خروجي و بدنه( يا سازگار). معمولا مستطيلي شکل هستند با پين هاي سمت چپ(ورودي)، راست(خروجي) و زير( بدنه).

انواع ديگر قطعات

کريستال ها و تشديد کننده ها

کريستال ها يا تشديد کننده ها معمولا بخش مهمي از مدارهاي مايکروکنترولرهستند.آنها واسه ارائه ي سيگنال کلاک کمک مي کنند. نماد هاي کريستال معمولا دو ترمينال دارند ، در حاليکه تشديد کننده ها دو تا خازن به کريستال اضافه مي کنند و معمولا سه تا ترمينال دارند.

هدرها و کانکترها

چه در تامين پاور يا در فرستادن اطلاعات ، رابط ها نقش مهمي در مدارها به عهده دارند. نمادها بر اساس شکل ظاهري رابط ها متغير مي باشند. نمونه هاي از اين قبيل را ، زير مي توانيد مشاهده کنيد.

موتورها ، ترانسفورماتورها ، اسپيکرها و رله ها

همه ي اينها رو روي هم تلنبار مي کنيم تا انجاي که (اغلب) همه ي آنها از کويل به يه روش استفاده مي کنند. ترانسفورماتورها معمولا شامل دو تا کويل که در برابر يکديگه قرار گرفته اند، که با يه جفت خط از هم جدا شدند.    

رله ها معمولا شامل جفت يه کويل و يک سويچ هستند:

 

اسپيکرها و بازرها معمولا شبيه شکل واقعيشون نشان داده مي شوند:

 

و موتورها معمولا شامل دايره اي به دور حرف"M" نشان داده مي شوند .و بعضي وقت ها با کمي تزينات دور ترمينالها:

فيوزها و پي تي سي ها

فيوزها و پي تي سي ها – قطعاتي هستند که براي کاهش جريان هاي بالا استفاده مي شوند- هر يک از آنها نماد خاص خودشون را دارند:

نماد پي تي سي در واقع  برگرفته از نماد مقاومت هاي حرارتي است – مقاومتي که وابسته به دما است.

________________________________________

شکي نيست ،که نمادهاي زيادي در ليست بالااز قلم افتادند، اما اگه نمادهاي بالا را ياد گرفته باشيد. شما 90% خواندن شماتيک را آموخته ايد. معمولا نمادها شبيه شکل واقعي قطعات هستند. علاوه بر نماد، هر قطعه اي از شماتيک بايد يه اسم و مقدار خاصي داشته باشند که به شناسايي آن قطعه کمک کند.

نام گذاريها و کميت ها

يکي از بزرگترين مزيت داشتن سواد شماتيک، توانايي تشخيص قطعات است. نمادهاي قطعات نصف داستان را مي گويند ولي نمادها بدون اسم و کميت شون کامل نيستند. 

اسم ها و کميت ها

کميت ها در شناسايي قطعات کمک مي کنند. در شماتيک ، قطعاتي مثل مقاومت ها، خازن ها و سلف ها کميت ها بيانگر چه مقدار اهم ها ، فارادها و هنريها را دارند. براي ساير قطعات، مثل مدارهاي مجتمع/تراشه ها ، کميت ممکنه فقط اسم چيپ باشند. کميت کريستال ها ممکنه تعداد فرکانس نوسان باشند. اساسا، کميت در شماتيک مهم ترين نقش را بر عهده دارد.

اسم هاي قطعات معمولا شامل يک يا دو حرف يا عدد هستند. قسمت حرف اسم مربوط به نوع قطعه است – R’s واسه  Resistors( مقاومت ها) ، C’s واسه  capacitors (خازن ها) ، U’s واسه circuits  integrated ( مدارهاي مجتمع/تراشه ها) و غيره. اسم هر قطعه اي روي شماتيک بايد خاص باشد ؛ اگه چندين مقاومت توي مدار داريد ، نامگذاري بايد به اينصورت باشد R1, R2, R3 و غيره. اسامي قطعات ، نقاط خاصي روي نقشها را نشان مي دهند که به عنوان مرجع کمک مي کنند.

پيشوند اسامي نسبتا استاندارد هستند. براي بعضي قطعات، مثل مقاومت ها ، پيشوند، فقط اولين حرف قطعه است. ساير پيشوند هاي اسم ها خوانا نيستند؛ سلف ها ، براي مثال L’s هستند( چون جريان قبلا"I"را گرفته اما با حرف C شروع مي شود

[ توي مبحث الکترنيک جاي احمقانه هم هست! )

فهرستي از اجزاي متداول همراه با پيشوند اسامي را اينجا مشاهده مي کنيد.

نام شناسه قطعات

R          مقاومت ها

C          خازن ها

L           سلف ها

S          سويچ ها

D          ديودها

Q          ترانزيستورها

U          مدارهاي مجتمع/تراشه ها

Y          کريستال ها و نوسانگرها

اگرچه اينها اسامي " استاندارد " براي نمادهاي قطعات هستند ولي در سطح جهاني دنبال نمي شوند. شما شايد تراشه هاي با پيشوند IC  بجاي U  ديده باشيد. براي مثال ، کريستال ها برچسپ XTAL's بجاي Y's داشته باشند. شما از بهترين قضاوتون در تشخيص کدام قطعه چي هست استفاده کنيد. معمولا نمادها اطلاعات کافي را انتقال مي دهند.

نقشه خواني

فهميدن اينکه کدوم قطعه چي هست روي شماتيک ، مثل اينکه شما بيش از نصف نبرد را به سوي درک مطلب رفتيد. در حال حاضر همه ي چيزهاي که مانده مربوط به نحوه ي تشخيص اتصالات بين اين نمادها هستند.  

تورها/شبکه ها ، گره ها و برچسب ها

تورهاي شماتيک بيانگر اين هستند که چطور اجزا ي مدار به همديگر سيم کشي شدند. گره ها نشاندهنده ي خطوط بين ترمينال هاي قطعات هستند. بعضي وقت ها ( نه هميشه) يه رنگ خاصي دارند، مثل خطوط سبز توي اين شماتيک

 

اتصالات و گره ها

 سيم ها دو تا ترمينالها را به هم وصل مي کنند، يا ده ها از آنها را به هم وصل مي کنند. زمانيکه سيم به دو جهت شکافته مي شود، يک اتصال مي سازد. ما اتصالات را روي شماتيک بصورت گره ها نشان مي دهيم، گره هاي کوچيک را در تقاطع هاي سيم ها قرار مي دهيم.    

کره ها بيانگر اين هستند که " سيم هاي محل تقاطع به هم وصل شدند". در غياب گره در تقاط ، يعني سيم ها از کنار هم مي گذرند، وهيچ نوع  اتصالاتي بين آنها نيست. ( زمانيکه شماتيک طراحي مي کنيد،  تمرين خوبي هست که از اين نوع غير اتصالات روي هم انباشته تا حدد ممکن اجتناب کنيد، اما در برخي جا ها اجتناب ناپذيرند).

اسامي تور/شبکه ها ( مدارات)

بعضي مواقع، واسه اينکه شماتيک خواناتر باشد،ما به هر يک از شبکه ها، نام و برچسب ميدهيم، بجاي مسيريابي يک سيم توي کل نقشه. شبکه هاي با اسم هاي يکسان بهم وصل فرض ميگريم. حتي اگر سيم ديده نشود،که اين نقاط را بهم وصل کند.  اسامي ممکنه مستقيما روي شبکه نوشته شده باشند و يا با "برچسب" روي سيم آويزان باشد.

هر شبکه اي با اسم مشابه به هم متصل هستند، مثل شروع FT231X روي برد شماتيک. اسامي و برچسب ها از بهم ريختگي زياد جلو گيري مي کند( تصور کنيد همه ي اين سيم ها ، واقع بهم وصل باشند).

 

اسم شبکه ها معمولا بيانگر هدف سيگنالها روي آن سيم هستند. براي مثال، شبکه هاي پاور ممکنه برچسب "VCC " يا "5V" داشته باشند، در حاليکه شبکه هاي ارتباطات سريال ممکنه برچسب "RX" يا "TX" باشند.

نکات نقشه خواني

شناسايي بلاک ها

شماتيکها واقعا گسترده هستند و ميبايست دربلوک هاي کاربردي تقسيم شده باشند. ممکنه بخشي واسه پاور ورودي و تنظيمات ولتاژ ، يا بخشي واسه مايکروکنترولر يا بخشي واسه کانکترها داده شده باشند. سعي در تشخيص کدام بخش ها چي هستند و جريان ورودي و خروجي را دنبال کنيد. طراحان واقعا خوب شماتيک ، مدار را مثل يک کتاب در مي آورند، ورودي را در سمت چپ و خروجي را سمت راست قرار مي دهند.     

اگه شماتيک خيلي خوب طراحي شده باشد( مثل نقشه ي بالا) ، شماتيک را به بخش هاي منطقي و با برچسبي روي همه ي بلوک ها تقسيم مي کنند.

تشخيص گره هاي ولتاژ

شماتيک گره هاي ولتاژ تک ترمينالي هستند، که ما با وصل کردن ترمينالهاي اين نوع قطعات واسه ولتاژ خاصي اختصاص ميدهيم. اينها برنامه ي خاصي از اسامي شبکه ها هستند، يعني همه ي ترمينالها با اسامي ولتاژيکسان به همديگه وصل شدند.  

اسامي يکسان گره هاي ولتاژ – مثل GND ،  5Vو3.3V  - به همتاهاشون وصل هستند، حتي اگه سيم بين شون نباشد.

بخصوص ولتاژ گره ي بدنه يا گراند مفيد هستند ، چون بسياري از قطعات به بدنه وصل مي شوند.

 

ديتا شيت قطعات مرجع

اگه توي شماتيک به چيز نامفهومي برخورديد، سعي کنيد که برگه ي اطلاعات قطعات مهم را پيدا کنيد. معمولا قطعاتي که بيشترين کار را توي مدار-مدارمجتمع/تراشه ها انجام مي دهند، مثل يه مايکروکنترولر يا سنسور. اينها معمولا بزرگترين قطعات اند ،که اغلب در مرکز نقشه واقع شده اند.

 

منابع و اطلاعات بيشتر

اينها همه ي چيز هاي هستند که بايد در مورد شماتيک خواني بدانيد! دانستن نماد قطعات ، دنبال کردن شبکه ها و شناسايي برچسب هاي متداول. فهميدن  اينکه شماتيک چطور کار مي کند، در واقع دنياي الکترونيک را بهتون بازمي کند! بعضي ازاين آموزش ها را چک کنيد تا تمريني باشد براي اطلاعات شماتيکي که جديد ياد گرفتيد:

• تقسيم کنندگان ولتاژ- اين يکي از ابتدايي ترين مدارها است. ياد بگيريد که چطور ميشه ولتاژ بزرگ را به کوچيکتر، تنها با دو مقاومت تبديل کرد.

• چطور از نمونه برد استفاده کرد – حالا با شماتيک آشنا شديد ، چرا يکي نمي سازيد! نمونه بردها بهترين روش براي کاربرد موقت ،  نمونه اوليه از مدارها که با سيم ها کار مي کند- يا فقط از نمونه برد بگذريد و مستقيما به سيم کشي ها بپريد. فهميدن اينکه چطور سيم را قطع ، لخت و وصل کنيد، يکي از مهمترين مهارت هاي الکترونيک است.

• سريها و مدارهاي موازي – براي ساختن مدارها در يک سريها و موازات به درک درستي از شماتيک نياز داريد.     

نظرات

صیضی

RayanPishtaz

پاسخ

با سلام و تشکر ویژه بابت مقاله خوبتون فقط تنها سوالی که برای من پیش اومده اینه که در پایان مقاله در مورد طریقه ولتاژ گیری ورودی ها و خروجی های قسمت های مدار هیچ مثالی رو نیاوردید مثلا چطور تشخیص دهیم که ولتاژ های ورودی و خروجی درست هستند یا نه اصلا طریقه استفاده از شماتیک برای حل مشکل یک بورد به چه صورتی هست؟ یک مثال عملی لطفا بزنید

RayanPishtaz

پاسخ

سلام وقت بخیر نحوه استفاده از شماتیک در تعمیرات لپ تاپ مبحث گسترده و متفاوتی هستش که سعی میکنیم با همکاری سایر دوستان در مقالات آینده بهش بپردازیم

Ahmad Kor

پاسخ

سلام من یک دوره تعمیرات لپتاپ در مجتمع فنی تهران گذروندم ولی مسائل اصلی که نقسه خوان و کار با شماتیکه و ولتاژگیری باشه بما یاد ندادند آیا شما میتونید کمک کنید ؟چون من دوست ندارم کار ناقص انجام بدم لازمه که قبل از دست بکار شدن تعمیرات،اصول رو بلد باشم.نمیخوام بعد از اینکه درب لپتاپ رو بستم پیچ زیاد بیارم.لطفا راهنمایی کنید.متشکرم

bamsi

پاسخ