Построение схем: Page Not Found | Lucidchart

Построение схемы сети—ArcGIS Pro | Документация

Фазы

Построение схем – интерактивный процесс, состоящий из трех фаз простое построение, определение правил и автоматизация шаблонов.

Фаза 1 – простое построение

В фазе простого построения процесса система создает объект схемы для каждого объекта сети или сетевого объекта, который она определяет в качестве входных данных.

Фаза 2 – правила схемы

Фаза правил не является обязательной. Это происходит, когда для шаблона схемы настроены правила схемы, чтобы отбросить определенные элементы сети (например, правила удаления), добавить дополнительные объекты (например, правила добавления соединения связности или правила трассировки), упростить содержание схемы путем агрегирования элементов сети (например, правила сокращения или сворачивания), развернуть контейнеры и т.д. Настроенные правила соединяются в последовательность, в порядке их настройки в шаблоне. Каждое правило работает в пределах содержания схемы, которое создается в результате применения правил. Это означает, что правило 1 запускается для объектов схемы, построенных в конце фазы простого построения, а правило N запускается для объектов схемы, построенных в результате применения правила (N-1).

Фаза 3 – автоматизация компоновок схемы

Фаза автоматизации компоновок схемы также является дополнительной. Это происходит, если компоновка схемы настроена для шаблона схемы на автоматическое выполнение при создании схемы. В этом случае настроенные компоновки объединяются в последовательность, каждая в свою очередь, в порядке, соответствующем конфигурации шаблона; то есть компоновка 1 запускается для исходной геометрии объектов схемы, а компоновка N работает с геометрией объектов схемы, получившейся в результате выполнения алгоритма (N-1).

Пример схемы

Три фазы построения выглядят так:

1. В процессе построения схемы сначала создается объект схемы для объекта сети во входном наборе выборки.
2. При этом выполняются правила, которые настроены в шаблоне схемы для уменьшения не критических промежуточных элементов с сохранением на схеме критической инфраструктуры сети.
3. Поскольку этот пример шаблона схемы также настроен на выполнение автоматической компоновки Smart Tree во время построения, применяется и этот алгоритм.

В конце процесса построения полученная в результате схема отображает только оставшиеся критические элементы сети: располагающиеся в иерархическом порядке и расстояние между которыми нормализуется.

Особенности

По умолчанию, в процессе построения схемы сети на схеме каждый раз создается объект, он обеспечивает графическую завершенность и подчеркивает отношения между содержанием и контейнерами.

Завершенность ребер схемы

В процессе построения схемы сети, в фазе первичного построения и настройки правил, завершенность ребер всегда гарантируется.

Это значит, что любой линейный объект или объект ребра – которые были среди исходного набора выборки или которые были добавлены правилом – всегда включает в созданную схему свои исходные и конечные соединения, независимо от того, являются ли эти конечные соединения частью исходной выборки или же они были добавлены по какому-либо правилу.

Линия сети используется как входной объект при генерации схемы 1.

Схема 1, построенная их объектов входной сети.

Отношения содержание-контейнер

Процесс построения систематически добавляет контейнеры, связанные с любыми объектами содержания или объектами, которые он создает в схеме сети как на этапе простого построения, так и на этапе правил схемы. Это означает, что верно следующее:

• Любой объект содержания, связанный с точечным контейнером в сети, автоматически добавляется к схеме вместе со своим контейнером. Этот контейнер представлен как полигональный объект, который отображается вокруг всего содержания контейнера, представленного на схеме.

  Объекты сети используется как входные объекты при генерации схемы 2.

  Схема 2, построенная их объектов входной сети.

• Любой объект содержания или объект, связанный с линейным контейнером в сети, автоматически добавляется к схеме вместе со своим линейным контейнером.

  Объекты сети используется как входные объекты при генерации схемы 3.

  Схема 3, построенная их объектов входной сети.

Внимание:

Обратная ситуация противоположена – если контейнер существует в схеме, он не включает его содержимое по умолчанию.

Связанные разделы

---

Отзыв по этому разделу?

Самосинхронные схемы. Принципы построения и элементная база

Введение

До настоящего времени общепринятым являлся синхронный подход к проектированию схем. При таком подходе для синхронизации элементов схемы используется глобальное тактовое дерево. С переходом к технологическим нормам 45 нм и меньше разработчики синхронных схем столкнулись с такими проблемами, как распространение тактового сигнала, дальнейшее увеличение тактовой частоты, уменьшение размеров элементов, уменьшение энергопотребления, и рядом других [1]. В самосинхронных схемах большинство этих проблем решено или вовсе отсутствует. Такие схемы обладают более низким энергопотреблением, характеризуются низким уровнем собственных шумов и электромагнитного излучения, обладают лучшей защитой от взлома (методом анализа спектра потребления мощности) и более просты для повторного использования блоков. Как свидетельство постепенного перехода проектов к самосинхронному исполнению может служить прогноз ITRS дальнейшего развития самосинхронных цепей в проектах. Так, по данным ITRS процент использования самосинхронных цепей в проектах в 2012 году достигнет 20%, а к 2020 году может быть уже 40% [2].

 

Классификация и принципы построения самосинхронных схем

Самосинхронная схемотехника является одним из способов локального решения проблемы синхронизации работы схемы. В отличие от синхронного подхода к проектированию, где для синхронизации работы схемы используется глобальная цепь распространения тактового сигнала с высокими требованиями к расфазировке и дрожанию фронта, в самосинхронных схемах синхронизация работы осуществляется за счет непосредственного определения моментов окончания переходных процессов в отдельных блоках схемы и использования этих сигналов для синхронизации соседних блоков. Таким образом, скорость работы схемы определяется исключительно задержками распространения сигнала в схеме и является максимально возможной для текущих условий (температуры, напряжения питания), параметров полупроводниковой структуры и обрабатываемых данных. На рис. 1 показан пример самосинхронной схемы, состоящей из двух блоков. Каждый блок состоит из асинхронного регистра (Р), осуществляющего хранение данных на время обработки, и комбинационной функции (КФ), выполняющей обработку данных.

К выходу комбинационной функции подключен индикатор (И), отслеживающий момент окончания переходного процесса.

Рис. 1. Построение самосинхронной схемы

В зависимости от реализации индикатор может быть как отдельным блоком, так и частью комбинационной функции. Работа схемы происходит следующим образом: на вход блока подаются данные, сопровождаемые сигналом «Запрос». Если блок в данный момент не активен и готов к приему новых данных, схема управления формирует сигнал «Старт», который осуществляет запись данных во входной регистр и активирует работу комбинационной функции блока, кроме этого, формируется сигнал «Подтверждение», показывающий, что блок готов к приему новых данных. Через какое-то время, по завершению переходных процессов, индикаторный блок формирует сигнал «Готов», показывающий, что вычисления закончены и на выходе блока находятся верные данные. Если от следующего блока приходит сигнал «Подтверждение», система управления формирует сигнал «Запрос».

Время обработки данных блоком зависит от многих факторов режима работы и конкретно — от обрабатываемых данных.

По способу определения момента окончания переходного процесса самосинхронные схемы можно разделить на 2 класса [1]: строго самосинхронные схемы — схемы, в которых происходит непосредственное определение момента окончания переходного процесса, и квазисамосинхронные — в них используются косвенные методы определения, и непосредственно момент времени окончания переходного процесса никак не фиксируется.

Наиболее распространенным способом построения квазисамосинхронных схем является метод модели максимальной задержки. В этих схемах для формирования сигнала окончания переходного процесса используется модель комбинационной схемы, выполненная на линии задержки, соответствующей максимальному времени распространения сигнала в комбинационной схеме с неким запасом, устраняющим технологический разброс и ошибки оценки времени распространения сигнала. Такой подход, в отличие от синхронной схемы, дает возможность работать схеме при максимальной скорости при данных внешних условиях и параметрах полупроводниковой структуры.

Одним из недостатков такого решения являются жесткие требования к задержкам сигналов в схеме. При нарушении этих требований схема становится неработоспособной. Кроме этого, такой подход не позволяет учесть зависимость задержки в комбинационной схеме от значения сигнала на входе.

Рис. 2. Построение квазисамосинхронной схемы

Пример квазисамосинхронной схемы показан на рис. 2. Данные между регистрами передаются с использованием специального протокола обмена и сопровождаются парой запрос/подтверждение (Req/Ack). На рис. 3 показано два варианта реализации протокола. Наиболее широко используется 4-фазный протокол, так как он требует меньше аппаратных ресурсов для своей реализации.

Рис. 3. Протоколы передачи данных

Для синхронизации работы схемы используется блок задержки, равной времени прохождения критического пути комбинационной схемы, и набор G-триггеров с дополнительными элементами НЕ.

G-триггер представляет собой переключающий элемент с гистерезисом, его переключение происходит, только когда на его входах присутствуют одинаковые логические уровни.

Если уровни разные, то такой элемент сохраняет предыдущее состояние. Условное графическое изображение G-триггера и его таблица истинности показаны на рис. 4.

Рис. 4. G-триггер

В строго самосинхронных схемах применяется непосредственное определение момента окончания переходного процесса. Одним из способов построения таких схем является парафазное представление сигналов. Для передачи каждого бита информации используется две физические линии. Это дает возможность, кроме двух логических состояний, отдельно передавать разделитель, позволяющий отделять передаваемые данные во времени и определять с его помощью момент окончания переходного процесса. При проектировании таких схем к синтезу комбинационной функции предъявляются дополнительные требования на монотонность и возможность индицирования на выходе окончания всех переходных процессов внутри схемы. На рис. 5 показан пример такой схемы.

Рис. 5. Построение строго самосинхронной схемы

Примером реализации такого подхода является NCL-логика (NULL Convention Logic) разработанная специалистами компании Theseus Research, Inc. [4].

Класс строго самосинхронных схем имеет ряд преимуществ по сравнению с синхронными и квазисамосинхронными подходами. К ним относятся:

• Предельно возможная скорость работы схемы, так как схема сама определяет темп своей работы в зависимости от внешних условий и обрабатываемых данных.
• Независимость работоспособности схемы от задержек сигналов и логических элементов.
• Более широкий рабочий диапазон схемы, для работоспособности схемы требуется только сохранение переключательных свойств транзисторов.
• Уменьшение энергопотребления за счет того, что при отсутствии данных в схеме не происходят переключения сигналов и остается только статическое потребление, в отличие от синхронной схемы, где без использования специальных мер, независимо от наличия данных, тактовый сигнал подается на триггеры.

 

Базовые элементы самосинхронных схем

Основу NCL-схем составляют пороговые элементы THmn, показанные на рис. 6.

Рис. 6. Пороговые элементы

Пороговый элемент THmn характеризуется двумя параметрами: количеством входов n и порогом срабатывания m, причем должно выполняться соотношение (1 < m < n). Переключение выхода этого элемента в логическую «1» происходит при поступлении логических «1» на его входы m и сохраняется до тех пор, пока на всех его входах не будет логических «0». Расширением элемента THmn является пороговый элемент с весовыми коэффициентами для указанных входов THmnw1w2w3w4, где wi — весовой коэффициент для входа i. На рис. 6 показан пороговый элемент Th42w2 с весовым коэффициентом 2 для первого входа.

Пороговые элементы, у которых m = n, соответствуют G-триггерам с n-входами, а если m = 1 — элементу ИЛИ с n-входами (рис. 7). Остальные элементы являются расширением рассмотренных ранее G-триггеров и могут быть построены на их основе.

Рис. 7. Классификация пороговых элементов

Состояние на выходе Y таких пороговых элементов определяется двумя функциями: set и hold. Функция set определяет условие выставление состояния логической «1» на выходе Y, а функция hold — условие удержания этого состояния на выходе. Общая функция переключения состояния на выходе для всех элементов Y = set+Y~^lxhold, где Y— это предыдущее состояние на выходе. Функция hold для всех элементов одинаковая и определяется как операция ИЛИ над всеми входами (например, для 4-входового элемента это A+B+C+D). Функция set определяет функциональное назначение элемента. В таблице показан базовый набор из 27 таких элементов [5], который полностью определяет всевозможные логические функции set для элементов с четырьмя и менее входами.

Таблица. Базовый набор пороговых элементов NCL

Элемент	Функция set
Th22	A+B
Th32	AB
Th23	A+B+C
Th33	AB+AC+BC
Th43	ABC
Th33w2	A+BC
Th43w2	AB+AC
Th24	A+B+C+D
Th34	AB+AC+AD+BC+BD+CD
Th44	ABC+ABD+ACD+BCD
Th54	ABCD
Th34w2	A+BC+BD+CD
Th44w2	AB+AC+AD+BCD
Th54w2	ABC+ABD+ACD
Th44w3	A+BCD
Th54w3	AB+AC+AD
Th34w22	A+B+CD
Th44w22	AB+AC+AD+BC+BD
Th54w22	AB+ACD+BCD
TH54w22	ABC+ABD
Th44w32	A+BC+BD
TH54w32	AB+ACD
Th54w322	AB+AC+AD+BC
TH54w322	AB+AC+BCD
THxor0	AB+CD
THand0	AD+BC+AD
Th34comp	AC+BC+AD+BD

Для построения строго самосинхронной схемы используется парафазное представление сигналов, где каждый сигнал А передается по двум проводникам: A. f и A.t. Таким образом, А может принимать три значения: «0» (A.f = 1, A.t = 0), «1» (A.f = 0, A.t = 1) и NULL (A.f = 0, A.t = 0). Состояние (A.f = 1, A.t = 1) не используется и говорит только об ошибке в работе схемы. Состояние NULL (разделитель, или спейсер) необходимо для разделения отдельных данных во времени.

На рис. 8 показана реализация базовых логических элементов И, ИЛИ, НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ в базисе NCL.

Рис. 8. Реализация логических функций в NCL-базисе

На рис. 9 показан пример организации самосинхронного конвейера в NCL-базисе. Он состоит из двух регистров и комбинационной схемы. Каждый регистр состоит из двух частей — схемы запоминания состояния и индикатора, который показывает, что все переходные процессы закончены и правильные данные появились на выходе регистра. Синхронизация работы схемы осуществляется при помощи обратной связи и блока формирования сигнала готовности, который подключен к каждому самосинхронному регистру в конвейере. Порядок прохождения данных в конвейере определяется сигналами запроса и подтверждения (Ki и Ko соответственно).

Рис. 9. Организация самосинхронного конвейера в NCL-базисе

Протокол передачи данных в конвейере следующий: самосинхронные регистры принимают состояние DATA («0» или «1»), только когда приходит запрос rfd (request for data) на вход Ki (Ki = 1), и принимают состояние NULL только по запросу frn (request for null) на входе Ki (Ki = 0). Также генерируются и сигналы подтверждения Ko: когда на выходе регистра состояние DATA, на выходе Ko (Ko = 1) выставляется сигнал подтверждения rfn (ready for null), когда выходы регистра принимают состояние NULL, на выходе Ko (Ko = 0) выставляется сигнал подтверждения rfd (ready for data).

 

Заключение

Можно отметить широкие возможности и преимущества использования самосинхронных схем при построении различных портативных устройств и устройств, использующих алгоритмы шифрования данных, по сравнению с синхронными аналогами. Так, по данным компании Achronix [1], некоторые образцы выпускаемых ею микросхем (самосинхронные ПЛИС по технологии 90 нм с напряжением питания ядра 1,2 В) остаются работоспособными при снижении напряжения питания до 0,2 В. Кроме того, снижение напряжения питания с 1,2 до 0,6 В приводит к 87%-ному уменьшению энергопотребления. Еще одним примером может служить самосинхронное процессорное ядро ARM996HS, разработанное фирмой Handshake Solution [1], имеющее в 2,8 раза меньшее энергопотребление по сравнению со своим синхронным аналогом ARM968E-S, при той же производительности. Такой процессор имеет в 2,4 раза меньшие токовые выбросы во время работы.

Литература

1. Taubin A., Cortadella J., Lavagno L., Kondratyev A., Peeters A. Design Automation of Real-Life Asynchronous Devices and Systems // Foundations and Trends(r) in Electronic Design Automation. Vol. 2, No. 1. September, 2007.
2. International Technology Roadmap for Semiconductors 2007. Design.
3. Smith S. C., DeMara R. F., Yuan J. S., Hagedorn M., Ferguson D. Delay-Insensitive Gate-Level Pipelining // Integration, the VLSI Journal. Vol. 30/2. October 2001.
4. Fant K. M., Logically Determined Design: Clockless System Design with NULL Convention Logic. Wiley, 2005.
5. Smith S. C., DeMara R. F., Yuan J. S., Ferguson D., Lamb D. Optimization of NULL Convention Self-Timed Circuits // Integration, The VLSI Journal. Vol. 37/3. August 2004.
6. Бумагин А., Гондарь А., Куляс М., Руткевич А., Стешенко В., Тайлеб М., Шишкин Г. Методы снижения энергопотребления в строго самосинхронных микропроцессорных схемах // Компоненты и технологии. 2009. № 9.

3.2. Построение схем

В программе Word 2002 есть новое средство – средство создания схем. Схемы, включающие в себя и организационные диаграммы, позволяют демонстрировать более сложные связи, зависимости, процессы и т. д. Word предлагает пять типов схем – полный комплект инструментов для иллюстрации данных. Кроме организационных диаграмм, программа содержит следующие виды схем:

• циклическая – показывает циклические процессы;

• радиальная – демонстрирует отношение различных элементов с корневым элементом;

• пирамидальная – изображает фундаментальные отношения элементов;

• диаграмма Венна – отображает область перекрытия элементов;

• целевая – показывает отношение к корневому элементу.

Выбор типа схемы осуществляется с помощью диалогового окна Библиотека диаграмм, открывающегося командой Вставка, Организационная диаграмма. Методика работы со схемами аналогична методике работы с организационными диаграммами.

Задание 6. Используя пирамидальную схему, разработать документ Структура текста, представленный на рис. 48.

Для построения схемы здесь использован Автоформат Жирный контур. Для построения вершины пирамиды нужно отключить Автомакет и перемещать желтый маркер (рис.48).

Рис.48. Структура текста

Задание 8. Разработать и сохранить документ, представленный на рис. 49.

Рис. 49. Модель формирования рентабельности фирмы

Выводы:

1. Деловые документы, кроме текста, часто содержат графические изображения. Графические изображения делятся на два класса растровые и векторные.

2. Для создания изображений используются различные приложения, каждое из которых создает свой тип файла. Эти изображения можно вставить или внедрить в документ.

3. Word располагает библиотекой изображений, сосредоточенной в коллекции картинок.

4. Если пользователя не устраивают готовые изображения, он может создать свой рисунок, используя различные средства, предоставляемые текстовым процессором. Так для создания сложных схем можно воспользоваться редактором организационных диаграмм и схем.

Принципы построения схем | Схемы выдачи мощности электростанций

Страница 14 из 26

В мировой практике явно присутствуют два принципа построения схем коммутации: кольцевой и радиальный (§ 1.4). В радиальных схемах на каждое присоединении один выключатель, в кольцевых — один и более. По затратам, связанным с капиталовложениями на коммутационную аппаратуру, первые схемы в ряде случаев предпочтительны. Но по сравнению с радиальными кольцевые схемы надежнее. В них между смежными присоединениями один или более выключателей, в то время как в радиальных схемах присоединения группируются на отдельно взятых системах (секциях) шин. Различные страны имеют индивидуальный подход к выбору и использованию типов схем. Выделяются три группы стран, в большей или меньшей степени тяготеющих к тому или иному решению.

Первая группа стран — западноевропейские государства. Они длительное время используют для схем радиальный принцип и в распределительных, и в основных сетях соответственно класса 100-200 и 400 кВ. Долгий период схемы с тремя и более системами сборных шин считались характерными только для рассматриваемых стран. Но все более заметно их проникновение в практику восточноевропейских государств. Схемы с тремя системами шин появились в Болгарии, Польше, Румынии, Югославии [114-117]. Часто, особенно для распределительных сетей, в радиальных схемах шиносоединительные (секционные) выключатели нормально отключены; по режимным соображениям отдельные источники питания с определенными линиями к потребителям сгруппированы на разных системах (секциях) шин; параллельная работа блоков осуществлена через сети повышенных напряжений; одна из систем шин, если их две и более, в нормальном режиме не задействована и используется в качестве резервной.
Раздельная работа систем шин способствует (§ 3.8) ограничению токов КЗ и надежному электроснабжению потребителей от двух независимых источников. В схеме нет элементов, единичный отказ которых приводит к одновременному погашению систем (секций) шин, подключенных к рассматриваемым источникам. Таким образом, появление схем с большим числом систем шин вызвано потребностью секционировать сеть с целью обеспечения: необходимого с режимных позиций распределения присоединений по шинам; ограничения токов КЗ; определенной надежности электроснабжения потребителей. Раздельная работа шин не ограничивает создание связной сети. Из-за высокой стоимости земли в Западной Европе используются двухцепные ВЛ. В таких условиях формирование кольцевой (петлевой) конфигурации сети при раздельной работе систем шин выполнено так, как это показано в [И8].
Недостаток раздельной работы систем шин — нарушение естественного потокораспределения активной мощности, что связано с увеличением потерь в сетях. При небольших межузловых расстояниях в сетях рассматриваемых стран принцип построения ее структуры ослабляет это отрицательное влияние. Он получил название «сети с концентрированной структурой» [40]. В ней центры производства и потребления электроэнергии если и не совпадают, то близко расположены. Последнее приводит к тенденции к само- сбалансированности по активной мощности энергоузлов с учетом взаиморезервирования. И роль сети высшего напряжения состоит не в целевом транспорте электроэнергии, а во взаимопомощи генерирующими источниками друг Другу. То же относится и к близко расположенным центрам потребления. Назначение сети высшего напряжения в таких системах — реализация межсистемного эффекта (§ 2.1). Потоки, связанные с ним для выделенного энергоузла, кратковременны (§ 2.2). Это одна из причин, что схемы коммутации для основных сетей анализируемой группы стран могут быть менее надежными, чем для распределительных. Так, в ряде случаев в западноевропейских странах схемы коммутации подстанций 110-220 кВ выполнены по схеме с тремя системами шин, а 380- 400 кВ — с одной несекционированной, хотя отказ любого выключателя присоединения к ней сопряжен с его погашением. Или, как например в Италии, в распределительных сетях 132 и 220 кВ шиносоединительные выключатели нормально разомкнуты, а в основных сетях 380 кВ — замкнуты. При этом отказ шиносоединительного выключателя в схеме с двумя системами шин приведет к погашению РУ 380 кВ.
Наконец, надежность электроснабжения потребителей обеспечена выбором структурных схем электростанций и подстанций. Для последних нередко предусмотрена установка более двух трансформаторов. Трех-четырех трансформаторная подстанция в практике промышленно развитых стран — типовое решение при росте нагрузки. Их сборные шины секционированы по числу питающих вводов. Требование к электроснабжению потребителей от двух источников питания реализовано независимо от положения шиносоединительных (секционных) выключателей. Структурные схемы электростанций, на которых обычно один-два крупных блока, в ряде случаев выбирают так, чтобы обеспечить выдачу мощности в две сети повышенных напряжений двумя трансформаторами. В Германии и Италии 25-35% блоков АЭС и ТЭС с данной структурной схемой [119]. При погашении одного РУ мощность выдается в сеть другого напряжения.

Вторая группа стран — США и Канада и, отчасти, Австралия, где принципиально не используют радиальные схемы с несколькими системами сборных шин. Считают, что основная причина аварий в сетях — отказы оборудования при проведении им операций и ошибочные действия персонала. Наличие оперативных разъединителей в схеме значительно увеличит число отказов в электроустановке. В распределительных сетях напряжением 100— 300 кВ этих стран применяют схемы с одной секционированной системой шин с обходной и кольцевые схемы. В сетях 500-765 кВ использованы последние из упомянутых схем. В первую очередь — это схема 3/2, далее многоугольники (считают нормой 10-12- угольники), схема 4/3. В схеме с одной секционированной системой шин с обходной либо без нее многократное секционирование шин через один-два выключателя. Еще в [120, 121] показано, что на подавляющем числе электростанций США и Канады каждый блок 100 МВт и более выделен на собственную секцию. Число последних достигало 10-14.
Другой способ повышения надежности радиальных схем заключался в том, что сборные шины секционированы двумя последовательно включенными выключателями (недавно введено в отечественную практику) или источники питания подключены к секциям шин через два выключателя, в то время как ВЛ одним. Последнее распространено в сетях 132 и 330 кВ Австралии. С 80-х годов все заметнее тенденция внедрения кольцевых схем для напряжений 100-300 кВ, хотя еще в 40-х годах некоторые американские и канадские компании использовали только кольцевые схемы для сетей 60 кВ и выше [58].
В радиальных схемах, как указывалось, в каждом присоединении один выключатель, в кольцевых — один и более на присоединение, в полуторной схеме, например, 1,5 выключателя. Затраты, связанные с капиталовложениями на РУ с первыми схемами, при прочих равных условиях ниже, чем для кольцевых. Единичный отказ в радиальной схеме выключателя присоединения к системе (секции) шин приводит к отключению смежных элементов (25-60% общего числа отказов) и к погашению шин. Для сравнения, в схеме 3/2 при наиболее тяжелой расчетной аварии, используемой при проведении технико-экономических сопоставлений и заключающейся в отказе одного выключателя во время планового ремонта другого, максимально возможна потеря двух присоединений. С позиций фактора надежности кольцевые схемы предпочтительны.
Повышают надежность радиальных схем секционированием в них систем шин. Это сопряжено с увеличением числа выключателей в схеме и затрат, связанных с капитальными вложениями. Такой путь принят, в частности, при выборе схемы КРУЭ 800 кВ для подстанции в ЮАР (118]. Ее анализ показал, что на 8 присоединений предусмотрено 12 ячеек выключателей. Ровно столько их требовалось для более надежной полуторной схемы с восемью присоединениями. Следовательно, экономические сопоставления не всегда главный критерий выбора схем коммутации. Превалирующее влияние оказывают традиции, связанные с унификацией технических решений.

К третьей группе отнесены страны, где применяют схемы, выполненные по обоим принципам — Индия, Китай, Япония и др. К ней отнесена Россия. Как показано в § 4.2 и 4.3, для отечественных электроустановок до 220 кВ преимущественной является схема с двумя системами сборных шин с обходной, при напряжении 330 кВ и выше — схема 3/2 (электростанции), трансформаторы- шины и четырехугольник (подстанции). Причина широкого использования в стране радиальной схемы с двумя, а не с одной системами шин отмечена еще в [58]. Согласно [58], более чем при одной системе шин возможна любая группировка к ним присоединений, что допускает раздельное проектирование схемы сети и электроустановки. Проектировщику не требовалось согласовывать распределение присоединений между шинами со схемой сети.
В России области применения радиальных схем от номинального напряжения сети до недавнего времени фиксировались жестко (до 220 кВ). В других странах иной подход. Так, в Индии и Японии радиальные схемы, имеющие не более двух систем сборных шин, распространены наряду с кольцевыми схемами (преимущественно схема 3/2) вплоть до 400 (Индия)-500 кВ (Япония). Кольцевые схемы предусматривали, когда фактор надежности выдачи мощности или электроснабжения потребителей превалировал. Другая особенность отечественной практики: в нормальном режиме шиносоединительный выключатель в схеме с двумя системами шин с обходной включен (режим фиксированных присоединений). В то время как при их использовании в распределительных сетях западноевропейских стран он часто нормально отключен.
Замкнутое положение шиносоединительных выключателей, с одной стороны, объяснимо. Во-первых, межузловые расстояния в распределительных сетях 110-220 кВ (при 220 кВ на уровне 100 км) в несколько раз превосходят таковые для основных сетей 400 кВ западноевропейских стран (20-50 км). Во-вторых, в отечественных системах значительная несбалансированность по активной мощности узлов при концентрации мощностей на отдельных электростанциях или в регионах [85]. В таких условиях нормально отключенное положение шиносоединительных выключателей нарушает естественное потокораспределение активной мощности, что неэкономично. С другой стороны, если шиносоединительный выключатель нормально замкнут, то его отказ, связанный с отключением смежных элементов при отсутствии секционирования шин (типично, § 4.3), приводит к погашению электроустановки. Таким образом, в схеме с двумя системами шин при нормально включенном шиносоединительном выключателе не обеспечено одно из основных требований к схемам, используемое большим количеством стран и связанное с необходимостью электроснабжения потребителей от двух независимых источников питания. В практике промышленно развитых стран рассматриваемая схема удовлетворяет (см. выше) данному требованию. Следовательно, обоснование целесообразности или возможности использования тех или иных типов схем коммутации должно увязываться с общими принципами построения сетей и энергосистем в целом.
В схеме с двумя системами шин с обходной секционирование их выключателями способствует электроснабжению потребителей от двух независимых источников, но не является эффективным. Во-первых, при секционировании шин общее количество выключателей в схеме может сравняться с их числом в более надежной кольцевой схеме. Во-вторых, наличие в схеме с двумя системами шин оперативных разъединителей сказывается на ее надежности. Авария на развилке шинных разъединителей при проведении ими коммутаций приводит к погашению РУ при несекционированных сборных шинах. В НТП электроустановок данный вид отказов не рассматривался в качестве расчетной аварии. Настоящий параграф ограничен констатацией факта. Его правомерность исследована далее.

Анализ принципов формирования схем коммутации позволяет выявить закономерности в их использовании и сформулировать следующие выводы:

1. принципы построения схем коммутации следует увязывать с общими принципами построения структуры и параметров сетей;
2. применение схем с большим числом систем шин вызвано потребностью секционировать сеть с целью обеспечения необходимого с режимных позиций распределения присоединений между системами шин, ограничения токов КЗ, определенной надежности электроснабжения потребителей;
3. в общем случае, если в системе обеспечена самосбалансированность энергоузлов по генерирующей мощности с учетом взаиморезервирования, то для сетей, выполняющих функции реализации межсистемного эффекта, допустимо применение менее надежных, чем в распределительных сетях, схем коммутации;
4. структура сетей влияет на предпочтительный режим работы радиальных схем коммутации. В распределительных сетях при концентрированной их структуре для шиносоединительных выключателей типично нормально отключенное положение. При отходе от данного принципа построения систем или в основных сетях при самобалансе энергоузлов для схем характерен режим фиксированных присоединений. Они по возможности симметрично распределены между системами шин, а шиносоединительный выключатель нормально включен;
5. повсеместно распространенная в сетях 1 10-220 кВ отечественных систем схема с двумя системами сборных шин с обходной не обеспечивает электроснабжения потребителей от двух независимых источников питания.

Построение схемы управления питанием электродвигателей

Попытки построить электронные схемы управления электродвигателями предпринимались еще в 50–60-х годах прошлого века сразу после начала массового производства транзисторов средней и большой мощности. Но широкого применения они не получили по причине отсутствия тогда достаточно совершенных процессоров для программной реализации алгоритма управления. Да и характеристики тогдашних транзисторов оставляли желать лучшего. Постепенно, с развитием полупроводниковой техники и технологий микроэлектроники, эти преграды перестали существовать. Однако, несмотря на появление новых мощных полевых транзисторов, изготовляемых по технологии MOSFET, и гибридных транзисторов IGBT, схема оконечного силового каскада практически не изменилась. Сегодня ведущие производители этой техники производят ее именно по такой схеме (рис. 1). Более того, в [1], изданной в 2006 г. и рекомендованной для студентов высших учебных заведений и специалистов, работающих в области электротехнических комплексов и систем, рассматривается именно это техническое решение. Нет никаких сомнений, что рассматриваемая схема работоспособна, но она обладает рядом недостатков.

Рис. 1. Схема силового каскада

Схема электрически не симметрична. Нижние транзисторы по отношению к нагрузке включены по схеме с общим эмиттером. Включаются они сравнительно небольшим потенциалом относительно нулевого потенциала нижней шины и выключаются подачей этого потенциала на затвор. Работают при этом всегда в ключевом режиме насыщения с минимальным проходным сопротивлением. Верхние же транзисторы по отношению к нагрузке включены по схеме с общим коллектором. Для их включения нужен потенциал, сравнимый по величине с напряжением верхней шины, при этом потенциал запирания транзистора остается равным потенциалу нулевой шины. Кроме того, транзистор, работающий в режиме эмиттерного повторителя, не может переходить в ключевой режим насыщения, если не предусмотреть специальных мер. В случае построения инверторов напряжения для питания электродвигателей практикуют применение специальной вольтодобавки к управляющему напряжению включения верхнего транзистора к потенциалу верхней шины. Большая величина напряжения в цепи управления верхними транзисторами в значительной степени усложняет схему блока управления транзисторами. Проблемы такой схемы включения довольно полно изложены в [2], где показано, что для управления нижним и верхним транзисторами необходимо применение драйверов различной схемной реализации. Нижний драйвер решает довольно простую задачу включения транзистора управляющим сигналом небольшого напряжения относительно потенциала нижней шины. Драйвер же управления верхним транзистором отличается от нижнего наличием схемы «сдвига уровня» управляющего напряжения и схемой специальной вольтодобавки относительно потенциала верхней шины, которая обеспечивает ему режим насыщения при включении его по схеме эмиттерного повторителя. Это, как отмечалось выше, ведет к существенному усложнению схемы и, в отдельных случаях, делает ее частотно-зависимой от различных режимов работы инвертора напряжения.

Электрическая разность потенциалов между коллекторами (стоками) верхнего и нижнего транзисторов исключает возможность «попарного» построения систем отвода избыточного тепла, что приводит к усложнению конструкции выходных каскадов и каскадов предварительного усиления при построении системы. Для устранения перечисленных недостатков была разработана схема, показанная на рис. 2.

Рис. 2. Схема электрически симметричная по отношению к нагрузке

По отношению к нагрузке схема электрически симметрична. Транзисторы управляются небольшими потенциалами относительно шин подключения эмиттеров (истоков). Поэтому для управления не требуется усложненных верхних драйверов управления. Все транзисторы управляются простыми нижними драйверами (термин верхние/нижние драйверы и транзисторы употребляется инженерами — разработчиками схемы рис. 1). В данном конкретном случае при практической отработке предлагаемой схемы в блоке управления были применены микросхемы нижних драйверов MIC4421/4422.

Коллекторы (стоки) транзисторов имеют попарно одинаковые электрические потенциалы, что удобно при конструировании системы отвода избыточного тепла. При повышении требуемой мощности питания двигателя предлагаемая схема легко стыкуется с более мощным каскадом, построенным по такой же структуре и выполняющим роль предварительного усилителя, как это делается при построении мощных электронных схем различного назначения. Авторские права на предлагаемую схему защищены патентом на полезную модель № 103257 от 27 марта 2011 г. (приоритет 08 октября 2010 г.).

Рекомендованный в [2] разнос времени включения транзисторов одной фазы при реализации программы управляющим контроллером бывает не всегда эффективным, так как время «рассасывания» объемного заряда при переходе транзистора из режима насыщения (включения) в режим выключения не постоянно. Оно зависит от:

• напряжения питания;
• выбранного режима работы;
• фаз питающего обмотку двигателя трехфазных векторов.

Учесть все эти факторы программно весьма не просто и сопряжено с дополнительными затратами времени при реализации управляющей программы. Кроме того, в [2] нет упоминаний о возможных сбоях в контроллере, приводящих к одновременному включению транзисторов одной фазы. Поэтому для решения этих проблем была разработана и включена в состав «Блока управления 2» специальная схема, которая запрещает:

• включение второго транзистора фазы, если полностью не отключился предыдущий транзистор этой же фазы;
• прохождение управляющих сигналов «ложных векторов» из-за сбоев в контроллере, которые могут привести к повреждению силовых транзисторов.

При практической отработке выходного каскада заявленной схемы особое внимание уделялось отработке ее динамических характеристик. Высокая степень динамики решает сразу две задачи:

• уменьшение нагрева корпуса транзисторов за счет снижения среднего времени нахождения в активной области включения/выключения;
• возможность применения в качестве приводных механизмов асинхронных электродвигателей с повышенной средней частотой питания статорной обмотки, например 400 Гц.

Экономические выгоды от применения такого привода были таковы, что в 60–70-х годах прошлого века на крупных предприятиях шли на установку больших электромеханических преобразователей 50/400 Гц и прокладку отдельных параллельных питающих электросетей. И тем не менее, по утверждению публикаций того времени, эти затраты оправдывались за счет существенного уменьшения их габаритов и веса при равных технических характеристиках с двигателями, работающими на частоте питания 50 Гц. Это обеспечивало значительную экономию материалов при их изготовлении. Их более высокая динамика приводила к упрощению механических редукторов, повышению надежности и снижению стоимости механической части силового привода в целом.

В настоящее время применение такого привода возможно без значительной части указанных затрат. И если учесть, что сегодняшние схемы могут поддерживать постоянный и достаточно высокий КПД электропривода вне зависимости от нагрузки на валу, то это направление может составить серьезную полезную конкуренцию «ветряным электрическим мельницам» и энергосберегающим осветительным приборам.

С учетом этих информационных доводов и важности динамических параметров, для отработки схемы были выбраны транзисторы американской компании IXYS. В качестве верхних применялись транзисторы IXTT16P60P р-канал и IXTh36N60P n-канал в качестве нижних.

Справедливости ради следует отметить, что российские компании также не без успеха работают в этом направлении. Единственным сдерживающим банальным фактором является недостаток финансирования, и, как следствие, ограниченность решаемых задач.

Литература

1. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: ACADEMIA. 2006.
2. Волович Г. Драйверы силовых ключей // Современная электроника. 2007. № 8.

Построение схем баз данных с учётом связей между атрибутами сущностей инфологической модели Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.652.4, 004.514 И. П. Убалехт

Омский государственный технический университет, г. Омск

ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ БАЗ ДАННЫХ С УЧЁТОМ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ АТРИБУТАМИ СУЩНОСТЕЙ ИНФОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

В настоящее время базы данных и системы управления базами данных имеют широкое распространение. Роль баз данных постоянно увеличивается во всех сферах человеческой деятельности. Наибольшее распространение по-прежнему имеют базы данных, построенные на основе реляционной модели.

Одним из важных этапов жизненного цикла эксплуатации баз данных является этап их проектирования. На этапе проектирования базы данных важно построить оптимальную схему базы данных. Схема базы данных — это некоторые метаданные, описывающие логическую структуру базы данных. Построение схем баз данных является предметом настоящей статьи.

В рамках теории реляционных баз данных существует теория нормальных форм, с помощью которой можно строить оптимальные схемы базы данных. Построение схем баз данных в третьей нормальной форме является целью применения предлагаемого в статье метода.

В рамках реляционной модели применение формального математического аппарата через использование теории нормальных форм гарантирует оптимальность схемы базы данных.

285

Гарантирует то, что база данных, созданная на основе схемы, отвечающей требованиям третьей нормальной формы, не будет содержать избыточности и аномалий хранения данных [1,2]. При проектировании схемы базы данных в реальных условиях не всегда можно напрямую использовать математический аппарат реляционной модели для верификации оптимальности схемы базы данных. Причинами этого является то, что проектирование схемы базы данных часто ведётся от семантической модели предметной области и то, что элементами реляционной модели не всегда удобно оперировать.

В настоящее время можно выделить два основных подхода к проектированию схем баз данных.

Первый, наиболее распространённый подход, основывается на использовании различных средств объектного моделирования, например, ER-диаграмм или UML-диаграмм. При таком подходе проектировщик схемы базы данных сначала проектирует сущности предметной области с помощью одного из CASE инструментов, основываясь на своих знаниях о предметной области. Затем, полученную таким образом схему переводит в реляционную схему базы данных. При этом возможностей современных CASE инструментов не всегда достаточно, чтобы из диаграмм инфологического уровня получить оптимальную диаграмму уровня реляционной модели.

Существенной проблемой этого подхода является то, что он не обладает достаточной математической строгостью. Преимуществами этого подхода являются:

— наглядность, т.к. используются визуальные CASE инструменты;

— естественность, проектирование схемы базы данных от объектов предметной области является более естественным;

— привычность этого подхода для разработчиков — используются диаграммы со стандартизованной нотацией (ER-диаграммы, UML-диаграммы).

Существует другой, значительно менее распространённый подход к проектированию схем баз данных. При этом подходе проектирование схемы ведётся от элементов реляционной модели, таких, как атрибуты и функциональные зависимости. К которым применяется ряд формальных алгоритмов, гарантирующих получение схемы базы данных, отвечающей требованиям третьей нормальной формы [1,2,3]. Такая математическая строгость является

главным преимуществом этого подхода.

Данный подход так же имеет и недостатки:

— функциональные зависимости получаются из знаний о предметной области, но семантическое моделирование при таком подходе затруднено;

— функциональных зависимостей в реальных системах могут быть сотни и тысячи, а так как данный подход не имеет стандартизованных диаграмм или способов отображения функциональных зависимостей, то при таком подходе трудно оперировать множествами атрибутов и функциональных зависимостей.

Из выше сказанного можно выделить проблемы, возникающие при проектировании схем баз данных. Перечислим эти проблемы. При проектировании через использование объектных диаграмм нет достаточной математической строгости. При проектировании через использование элементов теории реляционных баз данных требуется механизм семантического моделирования и механизм отображения и манипулирования множествами функциональных зависимостей и атрибутов. В данной статье представлен метод, позволяющий в значительной степени решить данные проблемы.

286

Данный метод сочетает в себе преимущества двух перечисленных выше подходов -подхода ведущего проектирование схемы от объектов предметной области и подхода ведущего проектирование схемы от элементов реляционной модели.

Метод включает три следующих положения:

— проектирование схемы ведётся от объектов предметной области, например, применяются стандартизованные ER-диаграммы, UML-диаграммы;

— вводится понятие «связь между атрибутами сущности» — эти связи используются при переводе информации с инфологического уровня на уровень реляционной модели;

— введение некоторой структуры для адекватного манипулирования информацией между инфологическим уровнем и уровнем реляционной модели, имеющей модельный и интерфейсно-прикладной аспекты — эта структура называется матрицей внутренней связанности сущности.

Первое положение предлагаемого метода декларирует проектирование от объектов предметной области. Второе положение метода поясним на примере. Предметной областью определена сущность Сотрудники, с атрибутами: Табельный Номер, ИмяСотрудника, Фа-милияСотрудника, Должность, Дата Приёма, Дата_Увольнения. По условиям предметной области, какой-либо должности может соответствовать множество сотрудников. Следовательно, между атрибутами Табельный Номер и Должность существует связь многие к одному М:1. Связь может существовать не только между сущностями, но и между атрибутами сущностей. Представить такую связь можно так, как показано на рисунке 1.

Рис. 1. Связь многие к одному между атрибутами Табельный Номер и Должность

Предлагаемый метод предполагает перевод информации о связях внутри сущности с инфологической модели на реляционную модель. Должность.

Попробуем навести связь между атрибутом Табельный Номер и атрибутом Да-та_Увольнения, см. рисунок 2.

Рис. 2. Связь многие к одному между атрибутами Табельный Номер иДата_Увольнения

287

Как и в предыдущем примере, связь будет M:1, но, проанализировав предметную область, определим кардинальность этой связи. Кардинальность этой связи будет 1,n:0,1, т.к. дата увольнения должна стоять не у всех сотрудников, а только у уволенных. Таким образом, область определения атрибута Дата_Увольнения должна быть дополнена неопределённым значением null, поэтому в кардинальность связи ставим от 0 до 1 со стороны атрибута Да-та_Увольнения. При переходе на уровень реляционной модели такая связь может быть либо интерпретирована как функциональная зависимость, либо может привести к выделению в отдельное отношение атрибутаДата_Увольнения и связных с ним других атрибутов.

Таким образом, с помощью второго положения предлагаемого метода можно осуществлять моделирование на основе объектов прикладной области и переводить информацию об этих объектах на язык реляционной модели, тем самым получая возможность применения формальных алгоритмов, с помощью которых можно гарантировать соответствие получаемой схемы третьей нормальной форме.

Третье положение предлагаемого метода предлагает использовать структуру — матрицу внутренней связанности сущности, с помощью модельного и интерфейсно-прикладного аспектов которой можно адекватно передавать информацию между инфологическим уровнем и уровнем реляционной модели.

Матрица внутренней связанности для сущности Сотрудники с атрибутами Табельный Номер, Имя, Фамилия, Должность, представлена на рисунке 3.

Та6ельный_ ‘Номер Имя Фамилия Должность

ТаБельный_ Номер Имя Фамилия Должность 1,П : 1,1 1,п : 1,1 1,п : 1,1

1.1 : 1,п 1.1 : 1,п 1.1 iVn

Рис. 3. Матрица внутренней связанности сущности Сотрудники Библиографический список

1. Мейер, Д. Теория реляционных баз данных / Д. Мейер. — М. : Мир, 1987. — 608 с.

2. Bernstein, P. A. Synthesizing Third Normal Form Relations from Functional Dependencies / P. A. Bernstein // ACM Transactions on Database Systems (TODS) — 1976. — Volume 1, Issue 4. -C. 277-298.

3. Kung, H. A Web-based tool to enhance teaching learning database normalization / H. Kung, H. Tung // In Ninth Annual Conference of the Southern Association for Information Systems (SAIS), Jacksonville, FL, USA, March 2006.

4. Системы обработки информации [Электронный ресурс] : журнал . — Режим доступа:

http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/soi/2011 5/radchen.pdf

Как в Excel создать блок-схему

Приходилось ли Вам когда-либо создавать блок-схему документа или бизнес-процесса? Некоторые компании покупают дорогое специализированное программное обеспечение, используя которое можно создавать блок-схемы при помощи нескольких кликов мышью. Другие компании выбирают иной путь: они используют инструмент, который у них уже есть и в котором их сотрудники умеют работать. Думаю, Вы догадались, что речь идет о Microsoft Excel.

Составьте план

Цель блок-схемы – показать логическую структуру событий, которые должны случиться, решений, которые должны быть приняты, и последствий этих решений. Поэтому, несомненно, построить блок-схему будет проще, если предварительно уделить несколько минут тому, чтобы привести в порядок свои мысли. Блок-схема, составленная из беспорядочных, тщательно не продуманных шагов, принесёт мало пользы.

Поэтому выделите несколько минут на то, чтобы сделать заметки. Не важно в каком формате, главное – запишите каждый шаг процесса и зафиксируйте каждое решение с возможными следствиями.

Настройте элементы

Для каждого шага структуры добавьте в Excel элементы блок-схемы.

1. На вкладке Вставка (Insert) нажмите Фигуры (Shapes).
2. Открывшийся список фигур разделён на основные группы. Пролистайте вниз до группы Блок-схема (Flowchart).
3. Выберите элемент.
4. Чтобы добавить к элементу текст, кликните по нему правой кнопкой мыши и в появившемся меню выберите Изменить текст (Edit text).
5. На вкладке Формат (Format) Ленты меню выберите стиль и цветовую схему для элемента.

Закончив с одним элементом, добавляйте следующий элемент для очередного пункта намеченной структуры, затем следующий, и так до тех пор, пока вся структура не появится на экране.

Обратите внимание на форму каждого элемента блок-схемы. Форма сообщает читателю, какая функция выполняется на каждом шаге структуры. Рекомендую использовать все формы в соответствии с их общепринятым назначением, так как нестандартное использование форм может запутать читателей.

Вот несколько самых часто встречающихся элементов:

Упорядочьте элементы

После того, как все элементы вставлены на лист:

• Чтобы выстроить элементы в ровный столбец, выделите несколько элементов, кликая по ним мышью с нажатой клавишей Shift, затем на вкладке Формат (Format) нажмите Выровнять по центру (Align Center).
• Чтобы точно настроить интервалы между несколькими элементами, выделите их и на вкладке Формат (Format) нажмите Распределить по вертикали (Distribute Vertically).
• Убедитесь, что размеры элементов одинаковы. Сделайте все элементы одинаковыми по высоте и ширине, чтобы блок-схема выглядела красиво и профессионально. Ширину и высоту элемента можно задать, введя нужные значения в соответствующие поля на вкладке Формат (Format) Ленты меню.

Настройте линии связей

На вкладке Вставка (Insert) кликните Фигуры (Shapes) и выберите прямую стрелку или уступ со стрелкой.

• При помощи прямой стрелки соединяйте два элемента, находящиеся в прямой последовательности.
• Используйте уступ со стрелкой, когда соединительная линия должна быть изогнута, например, если нужно вернуться к предыдущему шагу после элемента принятия решения.

Дальнейшие действия

Excel предлагает множество дополнительных элементов для создания блок-схем и бесконечное разнообразие настраиваемых параметров форматирования. Смелее экспериментируйте и пробуйте все доступные возможности!

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Изучите электронику с помощью этих 10 простых шагов

Вы хотите изучать электронику, чтобы создавать свои собственные гаджеты?

Существует масса ресурсов по изучению электроники — так с чего же начать?

А что вам собственно нужно?

А в каком порядке?

Если вы не знаете, что вам нужно изучить, вы легко можете потратить много времени на изучение ненужных вещей.

И если вы пропустите некоторые простые, но важные первые шаги, вам придется долго бороться даже с базовыми схемами.

Если ваша цель — создать собственные идеи с помощью электроники, то этот контрольный список для вас.

Хотите, чтобы в этом пошаговом контрольном списке в формате PDF были указаны точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Если вы следуете приведенному ниже контрольному списку, вы быстро наберете скорость, даже если у вас еще не было опыта.

Хотя на выполнение некоторых из этих шагов у вас могут уйти выходные, другие можно выполнить менее чем за час — если вы найдете подходящий учебный материал.

Начните с прочтения всех шагов до конца, чтобы получить общее представление.

Затем решите, какой учебный материал вы будете использовать для выполнения каждого шага.

Тогда приступайте к изучению электроники.

Шаг 1. Изучите замкнутый цикл

Если вы не знаете, что нужно для работы схемы, как вы можете построить схемы?

Самое первое, что нужно изучить — это замкнутый цикл.

Важно, чтобы схема работала.

После завершения этого шага вы должны знать, как заставить работать простую схему. И вы сможете исправить одну из самых распространенных ошибок в цепи — отсутствие соединения.

Это простые, но необходимые знания при изучении электроники.

Шаг 2. Получите общее представление о напряжении, токе и сопротивлении

Ток течет, сопротивление сопротивляется, напряжение подталкивает.

И все они влияют друг на друга.

Это важно знать для правильного изучения электроники.

Разберитесь, как они работают в цепи, и этот шаг у вас получится.

Но нет необходимости углубляться в закон Ома — этому шагу можно научиться с помощью простых мультфильмов.

После завершения этого шага вы сможете взглянуть на очень простую схему и понять, как протекает ток и как напряжение распределяется между компонентами.

Шаг 3. Изучите электронику, построив схемы по принципиальным схемам

Не нужно больше ждать — вы должны начать строить схемы прямо сейчас.Не только потому, что это весело, но и потому, что это то, чему вы хотите научиться, чтобы преуспеть.

Если вы хотите научиться плавать, вы должны заниматься плаванием. То же самое и с электроникой.

После завершения этого шага вы должны знать, как работают принципиальные схемы и как использовать макетную плату для построения из них схем.

Вы можете найти бесплатные принципиальные схемы практически для всего в Интернете — для радиоприемников, MP3-плееров, открывателей гаражей — и теперь вы сможете их построить!

Шаг 4. Общие сведения об этих компонентах

Наиболее распространенные компоненты, которые вы увидите вначале при изучении электроники:

Вы можете быстро получить общее представление о каждом из них, если у вас есть хорошие учебные материалы.

Но обратите внимание на последнее утверждение «если у вас есть хороший учебный материал» — потому что существует много ужасного учебного материала.

После выполнения этого шага вы должны знать, как эти компоненты работают и что они делают в цепи.

Вы должны уметь смотреть на простую принципиальную схему и думать:

«Ага, вот это схема!».

Шаг 5. Получите опыт использования транзистора в качестве переключателя

Транзистор — важнейший отдельный компонент электроники.

На предыдущем шаге вы узнали, как это работает. Пришло время использовать это.

Создайте несколько различных схем, в которых транзистор действует как переключатель. Как и схема LDR.

После выполнения этого шага вы должны знать, как управлять такими вещами, как двигатели, зуммеры или свет с помощью транзистора.

И вы должны знать, как использовать транзистор, чтобы определять такие вещи, как температура или свет.

Шаг 6: Узнайте, как паять

Прототипы, построенные на макете, легко и быстро построить.Но они не выглядят хорошо, и связи могут легко выпасть.

Если вы хотите создавать устройства, которые хорошо выглядят и служат долго, вам нужно паять.

Паять — это весело, и этому легко научиться.

После выполнения этого шага вы должны знать, как сделать хороший паяный шов, чтобы вы могли создавать свои собственные устройства, которые будут хорошо выглядеть и прослужат долгое время.

Шаг 7. Изучение поведения диодов и конденсаторов в цепи

На этом этапе у вас будет хороший фундамент для основ, и вы сможете строить схемы.

Но ваши усилия по изучению электроники не должны останавливаться на достигнутом.

А теперь пора узнать, как работают более сложные схемы.

После выполнения этого шага — если вы видите принципиальную схему с резистором, конденсатором и диодом, соединенными каким-либо образом — вы сможете увидеть, что произойдет с напряжениями и токами при подключении батареи, чтобы вы могли понять что делает схема.

Примечание. Если вы также понимаете, как работает Astable Multivibrator, значит, вы прошли долгий путь.Но не беспокойтесь об этом, большинство объяснений этой схемы ужасны.

Шаг 8: Создание схем с использованием интегральных схем

До сих пор вы использовали отдельные компоненты для создания забавных и простых схем. Но вы по-прежнему ограничены самыми основными функциями.

Как вы можете добавить в свои проекты классную функциональность, такую ​​как звук, память, интеллект и многое другое?

Тогда вам нужно научиться использовать интегральные схемы (ИС).

Эти схемы могут выглядеть очень сложными и трудными, но это не так уж и сложно, если вы научитесь правильно их использовать. И это откроет для вас совершенно новый мир!

После выполнения этого шага вы должны знать, как использовать любую интегральную схему.

Шаг 9: Создайте свою собственную печатную плату

К этому моменту вы должны были построить довольно много схем.

И вы можете оказаться немного ограниченными, потому что некоторые схемы, которые вы хотите построить, требуют большого количества подключений.

Чтобы правильно изучить электронику, вам обязательно нужно проделать этот шаг.

Пришло время узнать, как создать свою собственную печатную плату (PCB)!

Спроектировать печатную плату проще, чем вы думаете. А производство печатных плат стало настолько дешевым, что больше нет причин возиться с травлением.

Я создал пошаговое руководство, которое вы можете прочитать в Интернете или загрузить в виде PDF-файла, под названием «Сделайте свою первую печатную плату».

Учебное пособие проведет вас через все этапы. Он показывает вам все, на что вам нужно нажать, чтобы перейти от незнания к созданию собственной печатной платы.

И вам не нужно разбираться в схеме, чтобы ее построить. Не стесняйтесь найти классную схему для сборки из любого места в Интернете и спроектировать для нее свою собственную печатную плату.

После выполнения этого шага вы должны знать, как спроектировать печатную плату на компьютере и как заказать дешевые прототипы печатной платы в Интернете.

Шаг 10: Научитесь использовать микроконтроллеры в своих проектах

С интегральными схемами и вашим собственным дизайном печатной платы вы можете многое.

Но все же, если вы действительно хотите свободно создавать все, что хотите, вам нужно научиться использовать микроконтроллеры. Это действительно выведет ваши проекты на новый уровень.

Научитесь использовать микроконтроллер, и вы сможете создавать расширенные функциональные возможности с помощью нескольких строк кода вместо того, чтобы использовать огромную схему компонентов, чтобы делать то же самое.

После завершения этого шага вы должны знать, как использовать микроконтроллер в проекте, и вы будете знать, где найти информацию, чтобы узнать больше.

Хотите, чтобы в этом пошаговом контрольном списке в формате PDF были указаны точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Нужна помощь по любому из шагов?

С помощью этого контрольного списка вы можете самостоятельно изучить электронику. Вы можете найти свои собственные учебные материалы где угодно.

Вы можете найти информацию в книгах, статьях и курсах, которые помогут вам в вашем путешествии.

Я рекомендую найти кого-то, у кого стиль преподавания вам нравится, и избегать тех, кто преподает так, как вам не нравится.

Мне нравится преподавать просто и практично. Я стараюсь объяснять вещи как можно проще, чтобы это мог понять даже ребенок. Кстати, я также написал «Электронику для детей» — книгу по электронике для детей.

Если вам нравится мой стиль преподавания, вы можете изучить все эти шаги и многое другое — и стать частью сообщества, полного энтузиазма изучающих электронику, присоединившись к моему членскому сайту Ohmify.

Бесплатные электронные схемы и схемы онлайн

Я составил этот список онлайн-ресурсов, предлагающих бесплатные электронные схемы. Схемы включают в себя бесплатные схемы, и многие из них также включают объяснения того, как работает схема, и компоновка печатной платы.

Интернет-страницы с оригинальными схемами и описаниями

Эти страницы содержат оригинальный контент от авторов на каждой странице.

http://www.bowdenshobbycircuits.info/
Многие схемы с пояснениями и схемами.Очень старый дизайн, и он размещает множество схем на одной странице, что немного усложняет навигацию.

http://www.techlib.com/electronics/index.html
Множество бесплатных электронных схем со схемами и хорошими пояснениями схем. Некоторые схемы собраны вместе на одной странице, но навигация по-прежнему в порядке. У меня такое ощущение, что этот парень знает, о чем говорит.

http://www.electroniccircuitsdesign.com/
Коллекция как оригинальных схем, разработанных ими самими, так и некоторых из других ресурсов.

http://www.zen22142.zen.co.uk/schematics.htm
Хороший сборник электронных схем со схемой и описанием. Некоторые ссылки на внешние схемы. Хорошо, чтобы перейти на страницу.

http://ludens.cl/Electron/Electron.html
Страница со схемами, включая схемы, подробные описания и некоторые макеты печатных плат.

http://users.otenet.gr/~athsam/
На этой странице есть много схем со схемами и пояснениями, но некоторые схемы имеют только греческий текст..

http://www.electronics-lab.com/projects/index.html
Эта страница предлагает простую навигацию и несколько сотен схем различных типов. Схемы включают схемы, описание, а некоторые из них также включают макет печатной платы.

http://www.schematicsforfree.com/
Страница, содержащая множество файлов со схемами и описанием различных типов схем. Многие файлы представляют собой сканированные документы из старых журналов. Это не первое место, где я ищу схемы для проекта, но здесь могут быть некоторые жемчужины, если вы потратите время на просмотр файлов.

Списки ссылок с бесплатными электронными схемами

Многие страницы, которые появляются, когда вы используете Google для поиска бесплатных электронных схем, представляют собой списки ссылок на другие страницы, которые действительно содержат схемы. Это может быть полезно, если вы ищете конкретную электронную схему, которую трудно найти.

http://www.discovercircuits.com/
Содержит большой список ссылок на схемы в Интернете. Но нет возможности искать схемы. Очень грязно ориентироваться.

http://www.satsleuth.com/Schematics.aspx
Еще один большой список ссылок на бесплатные схемы в Интернете.

Понимание базовой электроники — это просто

Да, базовая электроника — это просто. Если не усложнять;)

Электрический ток — это поток электронов в проводе. Электроны текут, когда у вас есть «замкнутая петля» — путь от отрицательной к положительной клемме батареи.

Например, если вы подключите небольшую лампочку к положительной и отрицательной стороне батареи, вы получите замкнутый контур, по которому могут течь электроны и заставлять лампу светиться.

«Электроника» управляет электрическими токами, комбинируя различные компоненты.

Основные компоненты электроники

Существует множество базовых электронных компонентов, позволяющих задействовать различные типы функций в вашей схеме.

Два самых важных компонента — это резистор и транзистор.

Резистор ничего не делает активно. Но вы используете его для установки правильного уровня тока или напряжения.

С помощью транзистора вы можете усилить сигнал, инвертировать сигнал и многое другое.Транзисторы составляют логические элементы, составляющие всю цифровую электронику, такую ​​как процессор в компьютере.

Принципиальные схемы

Чтобы сделать любую электронную схему, вы начинаете с принципиальной схемы. Схема — это рисунок схемы. Он сообщает вам, какие компоненты необходимы и как их соединить.

Вы можете разработать свои собственные схемы или найти бесплатные схемы в Интернете.

Схемы конструирования

Есть некоторые основы теории электроники, которые вы должны знать при разработке схем.

Вы должны хотя бы уметь работать с последовательными и параллельными цепями.

И очень полезно знать основные формулы электроники:

Закон

Ома описывает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением. Это позволяет вам рассчитать правильные значения резистора, необходимые для различных частей вашей схемы.

Теорема

Тевенина объясняет, как можно упростить сложные схемы, чтобы упростить вычисления.

Текущий закон Кирхгофа гласит, что сумма всех токов, входящих и исходящих из узла, равна 0.

Закон Кирхгофа о напряжении гласит, что сумма всех напряжений в цепи равна 0.

Проектирование печатных плат

На основе схемы вы проектируете печатную плату. Вы делаете это, рисуя провода из схем и заполнителей для различных компонентов.

Затем вы создаете свою печатную плату одним из следующих способов:

• Производитель
• Офорт
• Фрезерный станок с ЧПУ

Когда ваша печатная плата создана, вы припаиваете к ней компоненты.Вуаля! Ваша электронная схема завершена.

Возврат от базовой электроники к электронным схемам

строительных схем | Национальное географическое общество

1. Активируйте предыдущие знания учащихся об электричестве.

Узнайте, что студенты уже знают об электричестве. Поощряйте их идентифицировать предметы в комнате, которые используют электричество. Спросите: Знаете ли вы, как электричество перемещается в эти устройства? (Электричество проходит по цепям.) Спросите: Как электричество используется в более сложных проектах, например, для питания робота? Объясните, что электричество используется для обеспечения питания различных частей робота, таких как движущиеся механические части, системы, обеспечивающие управление роботом (например, ЦП), и компоненты сбора данных (например, датчики).

2. Представьте понятие цепи.

Нарисуйте на доске круг. Спросите: Форма открытая или закрытая? (Закрыто.) Теперь нарисуйте на доске незавершенную круглую форму, например букву «u». Спросите: Эта форма открыта или закрыта? (Он открыт.) Сообщите студентам, что для того, чтобы электричество протекало и приводило в действие устройство, должен быть непрерывный или замкнутый путь. Проведите быструю демонстрацию, используя освещение в комнате. Выключите свет в классе. Сообщите учащимся, когда свет погас, цепь разомкнута и электричество не может достичь лампочки, чтобы произвести свет. Ссылайтесь на фигуры, ранее нарисованные на доске.Включите свет снова. Скажите студентам, что цепь теперь замкнута, и электричество свободно распространяется и освещает лампочку.

3. Учащиеся создают простую схему зажигания лампы с помощью схемы и демонстрации.

Скажите классу, что они построят простую замкнутую цепь, чтобы зажечь лампочку. Покажите классу отдельные части, которые они будут использовать: батарею типа D; держатель для батареи D cell; четыре зажима типа «крокодил»; лампочки на 2,5 В, 0,2 А или меньше с цоколем винтового типа; и два держателя лампы.Разделите класс на рабочие группы по 2-4 ученика и раздайте части, перечисленные выше, каждой группе. Объясните, что цель их группы — вместе построить простую цепь, которая будет зажигать лампочку. Объясните, что вы продемонстрируете, как построить схему, и они будут следовать за ней, но позже им нужно будет работать в своих группах, чтобы построить схему самостоятельно. Нарисуйте на плате простую принципиальную схему, пометьте и объясните все части, используя предоставленную схему. Пройдите класс по построению схемы, используя раздаточный материал «Как построить простую схему».

После того, как группы успешно зажгут лампочку, попросите их сделать помеченный эскиз схемы, который они построили, в своих записных книжках. Спросите: Что бы произошло, если бы к этой схеме был добавлен переключатель? Обеспечьте каждую группу одним рубильным выключателем и попросите их обновить свою схему. Спросите у учеников ответы, которые помогут им установить связь между только что построенным замкнутым контуром и предыдущей демонстрацией с освещением в классе, которое создает разомкнутый и замкнутый контур.Обновите схему, которую вы ранее нарисовали на плате, чтобы включить переключатель, используя предоставленную схему «Простая схема с переключателем».

4. Учащиеся в небольших группах строят последовательные и параллельные схемы.

Попросите учащихся удалить рубильник из своей цепи, чтобы у них снова была простая схема. Попросите класс предсказать, что произойдет, если к простой схеме будет добавлена ​​дополнительная лампочка, не внося никаких других изменений. (Опять же рубильник больше не должен быть включен в цепь.) Попросите учащихся записать свои прогнозы в свои тетради. Пока ученики делают прогнозы, дайте каждой группе дополнительную лампочку и патрон. Затем дайте группам время поэкспериментировать с зажиганием двух лампочек на одной дорожке. Напомните группам, что такое один замкнутый путь, снова обратив внимание на схему на доске и первую построенную ими схему. При необходимости помогайте. Используйте предоставленный раздаточный материал «Как построить последовательную схему», содержащий схему, для проверки работы учащихся.

После того, как они успешно построят свои схемы, скажите учащимся, что этот тип схемы называется последовательной схемой. Он имеет единственный путь от источника энергии (батареи) через серию нагрузок (лампочек) и обратно к источнику энергии. Спросите: Что произошло, когда была добавлена ​​вторая лампочка? Объясните, что лампы тусклые, потому что дополнительная лампа замедляет электрический ток в цепи, в результате чего свет тускнеет. Спросите: Что может случиться с добавлением третьей лампочки? Объясните, что они могли ожидать, что лампы будут еще тусклее или не будут гореть совсем.Спросите: Что произойдет, если какой-либо компонент в цепи отключится или если в этой цепи сломана лампочка? (Цепь будет разомкнута, и ни одна из лампочек не будет работать.) Попросите учащихся сделать помеченный эскиз своей последовательной цепи в своих записных книжках и записать свои наблюдения о построении этого типа цепи.

Задайте классу следующий вопрос: Если одна лампочка в вашей цепи погаснет, что необходимо для того, чтобы другая лампочка продолжала гореть? Объясните, что конфигурация цепи должна измениться, чтобы лампочки находились на отдельных закрытых путях с источником энергии.Дайте время группам поэкспериментировать с построением цепи, которая зажигает обе лампочки, с дополнительной проблемой, заключающейся в том, что одна лампочка должна гореть, когда один компонент в цепи отключен. При необходимости помогайте. Используйте предоставленный раздаточный материал «Как построить параллельную схему», содержащий схему, для проверки работы учащихся.

Объясните, что этот тип цепи называется параллельной цепью, в которой лампочки подключаются по отдельным проводам. Каждая лампочка в параллельной цепи будет иметь одинаковую яркость, но разряжает батарею с большой скоростью.Попросите учащихся сравнить и сопоставить рабочие модели параллельных цепей, созданные каждой группой. Спросите: Были ли параллельные цепи всех групп одинаковыми? Попросите учащихся сделать помеченный набросок своей параллельной схемы в своих тетрадях и записать свои наблюдения о построении этой схемы.

5. Просмотрите различные типы цепей.

Просмотрите сходства и различия между четырьмя различными типами цепей, которые студенты обсуждали во время упражнения: открытая, замкнутая, последовательная и параллельная.Обсудите применение каждого типа схемы.

Приведите ученикам пример подключения уличных фонарей в параллельную схему. Напомните учащимся, что в параллельной цепи ток к каждой нагрузке, как к лампочке, является отдельным, поэтому, если одна лампочка перегорит, другие все равно будут работать. Спросите у класса: Почему это может быть полезно? (Потому что, если один свет погаснет, остальные останутся включенными, что обеспечит безопасность людей на этой улице.) Поощряйте студентов делиться другими приложениями в повседневной жизни.

Расширение обучения

Учащиеся изучают проводимость объектов, проверяя предположения о проводниках в их цепях.

Спросите: Почему электричество может течь по проводам? Объясните: проволока сделана из металла, а металл является хорошим проводником электричества. Попросите класс предсказать, через какие материалы, по их мнению, будет легко проходить электричество, а через какие — нелегко.

Напомните классу, что цепь должна быть замкнута, чтобы электричество непрерывно проходило через нее. Покажите предметы из всего класса, например следующие: скрепку, веревку, ластик, резиновую ленту и пенни. Предложите студентам предсказать, какие предметы будут хорошими проводниками, а какие — нет. Попросите учащихся записать эти предсказания в свои тетради или на отдельном листе бумаги.

Используйте предоставленную диаграмму, чтобы проинструктировать группы по построению разомкнутой цепи с использованием трех проводов, лампочки и батареи.Попросите учащихся ввести предметы со всего класса в схему, прикрепив зажим из крокодила к двум сторонам объекта. Если лампочка горит, значит, проводник хороший; если лампочка не горит, значит, изделие не является хорошим проводником.

Попросите учащихся записать свои результаты в своих тетрадях или на бумаге рядом с их исходными прогнозами. Спросите: Были ли ваши прогнозы точными? Какие объекты являются хорошими проводниками, а какие — плохими? Обычно металлические предметы являются хорошими проводниками, а большинство неметаллических материалов плохо проводят электричество.

Пошаговая процедура создания электронных схем / Проектирование схем

Что такое схема и зачем нам ее создавать?

Прежде чем я подробно расскажу о том, как устроена схема, позвольте нам сначала узнать, что такое схема и зачем нам ее создавать.

Цепь — это любая петля, через которую проходит материя. Для электронной схемы переносимая материя является зарядом электроники, а источником этих электронов является положительный полюс источника напряжения.Когда этот заряд течет от положительного вывода через петлю и достигает отрицательного вывода, цепь считается завершенной. Однако эта схема состоит из нескольких компонентов, которые по-разному влияют на поток заряда. Некоторые могут препятствовать прохождению заряда, некоторые просто накапливать или рассеивать заряд. Некоторым требуется внешний источник энергии, некоторым требуется энергия.

Может быть много причин, по которым нам нужно построить схему. Иногда нам может понадобиться зажечь лампу, запустить двигатель и т. Д.Все эти устройства — лампы, мотор, светодиоды — это то, что мы называем нагрузками. Каждая нагрузка требует определенного тока или напряжения для начала своей работы. Это напряжение может быть постоянным напряжением постоянного или переменного тока. Однако невозможно построить схему только с источником и нагрузкой. Нам нужно еще несколько компонентов, которые помогают в правильном потоке заряда и обрабатывают заряд, подаваемый источником, так что соответствующее количество заряда течет к нагрузке.

Базовый пример — регулируемый источник питания постоянного тока для работы светодиода

Давайте рассмотрим базовый пример и пошаговые правила построения схемы.

Постановка проблемы : Разработайте стабилизированный источник питания постоянного тока 5 В, который можно использовать для работы светодиода, используя переменное напряжение в качестве входа.

Решение : Вы все должны знать о регулируемом источнике питания постоянного тока. Если нет, позвольте мне дать краткое представление. Большинству схем или электронных устройств для работы требуется постоянное напряжение. Мы можем использовать простые батареи для обеспечения напряжения, но основная проблема с батареями — их ограниченный срок службы. По этой причине единственный способ, который у нас есть, — это преобразовать напряжение переменного тока в наших домах в требуемое напряжение постоянного тока.

Все, что нам нужно, это преобразовать это переменное напряжение в постоянное. Но не все так просто, как кажется. Итак, позвольте нам получить краткое теоретическое представление о том, как напряжение переменного тока преобразуется в регулируемое напряжение постоянного тока. Блок-схема

от ElProCus

Теория, лежащая в основе схемы

1. Напряжение переменного тока от источника питания 230 В сначала понижается до низкого напряжения переменного тока с помощью понижающего трансформатора. Трансформатор — это устройство с двумя обмотками — первичной и вторичной, в котором напряжение, приложенное к первичной обмотке, появляется на вторичной обмотке за счет индуктивной связи.Поскольку вторичная обмотка имеет меньшее количество витков, напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора.
2. Это низкое переменное напряжение преобразуется в пульсирующее постоянное напряжение с помощью мостового выпрямителя. Мостовой выпрямитель представляет собой схему из 4 диодов, расположенных в виде моста, так что анод одного диода и катод другого диода подключены к положительному выводу источника напряжения, и таким же образом анод и катод двух других диодов соединены. подключен к отрицательной клемме источника напряжения.Также катоды двух диодов подключены к положительной полярности напряжения, а анод двух диодов подключен к отрицательной полярности выходного напряжения. Для каждого полупериода противоположная пара диодов проводит, и на мостовых выпрямителях получается пульсирующее напряжение постоянного тока.
3. Полученное таким образом пульсирующее напряжение постоянного тока содержит пульсации в форме переменного напряжения. Чтобы удалить эти колебания, необходим фильтр, который отфильтровывает пульсации постоянного напряжения. Конденсатор помещается параллельно выходу, так что конденсатор (из-за его полного сопротивления) позволяет пропускать высокочастотные сигналы переменного тока, обходя их землю, а низкочастотный сигнал или сигнал постоянного тока блокируется.Таким образом, конденсатор действует как фильтр нижних частот.
4. Выходной сигнал конденсаторного фильтра представляет собой нерегулируемое постоянное напряжение. Для получения регулируемого постоянного напряжения используется регулятор, который вырабатывает постоянное постоянное напряжение.

Итак, давайте теперь приступим к разработке простой схемы источника питания постоянного и переменного тока для управления светодиодами.

Этапы построения схемы

Этап 1: Проектирование схемы

Чтобы разработать схему, мы должны иметь представление о значениях каждого компонента, необходимого в схеме.Давайте теперь посмотрим, как мы проектируем схему стабилизированного источника постоянного тока.

1. Выберите регулятор, который будет использоваться, и его входное напряжение.

Здесь нам требуется постоянное напряжение 5 В при 20 мА с положительной полярностью выходного напряжения. По этой причине нам нужен стабилизатор, обеспечивающий выход 5 В. Идеальным и эффективным выбором будет регулятор IC LM7805. Наше следующее требование — рассчитать необходимое входное напряжение для регулятора. Для регулятора минимальное входное напряжение должно равняться выходному напряжению, добавленному на три единицы.В этом случае, чтобы иметь напряжение 5 В, нам нужно минимальное входное напряжение 8 В. Приступим к вводу 12 В.

7805 регулятор от Flickr

2. Выберите трансформатор, который будет использоваться.

Теперь нерегулируемое напряжение составляет 12 В. Это среднеквадратичное значение вторичного напряжения, необходимого для трансформатора. Поскольку первичное напряжение составляет 230 В (среднеквадратичное значение), при вычислении отношения витков мы получаем значение 19. Следовательно, мы должны получить трансформатор на 230 В / 12 В, т.е.трансформатор 12 В, 20 мА.

Понижающий трансформатор по Wiki

3. Определите значение конденсатора фильтра

Значение конденсатора фильтра зависит от величины тока, потребляемого нагрузкой, тока покоя (идеального тока) регулятора, величины допустимой пульсации на выходе постоянного тока и периода.

Для пикового напряжения на первичной обмотке трансформатора, равного 17 В (12 * sqrt2), и полного падения на диодах, равного (2 * 0,7 В) 1,4 В, пиковое напряжение на конденсаторе составляет примерно 15 В.Мы можем рассчитать величину допустимой пульсации по следующей формуле:

∆V = VpeakCap- Vmin

По расчетам, Vpeakcap = 15V, а Vmin — минимальное входное напряжение для регулятора. Таким образом, ∆V равно (15-7) = 8V.

Теперь, емкость, C = (I * ∆t) / ∆V,

Теперь я представляю собой сумму тока нагрузки плюс ток покоя регулятора и I = 24 мА (ток покоя составляет около 4 мА и ток нагрузки составляет 20 мА). Также ∆t = 1/100 Гц = 10 мс. Значение ∆t зависит от частоты входного сигнала, и здесь входная частота составляет 50 Гц.

Таким образом, подставляя все значения, значение C составляет около 30 мкФарад. Итак, давайте выберем значение 20 мкФарад.

Электролитический конденсатор от Wiki

4. Определите PIV (пиковое обратное напряжение) диодов.

Поскольку пиковое напряжение на вторичной обмотке трансформатора составляет 17 В, общий PIV диодного моста составляет около (4 * 17), то есть 68 В. Таким образом, мы должны остановиться на диодах с рейтингом PIV 100 В. Помните, что PIV — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к диоду в состоянии обратного смещения, не вызывая пробоя.

PN Соединительный диод от Nojavanha

Step2. Чертеж и моделирование схемы

Теперь, когда у вас есть представление о значениях для каждого компонента и всей принципиальной схемы, давайте приступим к рисованию схемы с помощью программного обеспечения для построения схем и ее моделированию.

Здесь наш выбор программного обеспечения — Multisim.

Окно Multisim

Ниже приведены шаги для построения схемы с помощью Multisim и ее моделирования.

1. На панели Windows щелкните следующую ссылку: Пуск >>> Программы -> National -> Инструменты -> Набор схем проектирования 11.0 -> multisim 11.0.
2. Появится окно программы Multisim с полосой меню и пустым пространством, напоминающее макет, для рисования схемы.
3. В строке меню выберите место -> компоненты
4. Появится окно с заголовком «выберите компоненты»
5. Под заголовком «База данных» выберите «Основная база данных» из раскрывающегося меню.
6. В разделе «группа» выберите нужную группу. Если вы хотите использовать источник напряжения или тока или землю. Если вы хотите использовать какой-либо базовый компонент, такой как резистор, конденсатор и т. Д.Здесь сначала мы должны разместить входной источник питания переменного тока, поэтому выберите Source -> Power Sources -> AC_power. После того, как компонент будет размещен (нажав кнопку «ОК»), установите значение среднеквадратичного напряжения на 230 В и частоты на 50 Гц.
7. Теперь снова в окне компонентов выберите базовый, затем трансформатор, затем выберите TS_ideal. Для идеального трансформатора индуктивность обеих катушек одинакова, для достижения выходной мощности необходимо изменить индуктивность вторичной катушки. Теперь мы знаем, что отношение индуктивности катушек трансформатора равно квадрату отношения витков.Поскольку требуемое соотношение витков в этом случае равно 19, мы должны установить индуктивность вторичной катушки равной 0,27 мГн. (Индуктивность первичной катушки составляет 100 мГн).
8. В окне «Компоненты» выберите «Базовый», затем «Диоды», а затем выберите диод IN4003. Выберите 4 таких диода и разместите их в виде мостового выпрямителя.
9. В окнах компонентов выберите базовый, затем Cap _Electrolytic и выберите значение емкости конденсатора 20 мкФ.
10. В окне компонентов выберите мощность, затем Voltage_ Regulator, а затем выберите «LM7805» из раскрывающегося меню.
11. В окне компонентов выберите диоды, затем выберите LED и в раскрывающемся меню выберите LED_green.
12. Используя ту же процедуру, выберите резистор номиналом 100 Ом.
13. Теперь, когда у нас есть все компоненты и представление о принципиальной схеме, давайте приступим к рисованию принципиальной схемы на платформе multi sim.
14. Чтобы нарисовать схему, мы должны правильно соединить компоненты с помощью проводов. Чтобы выбрать провода, перейдите в раздел «Место», затем «Подключите».Не забывайте соединять компоненты только тогда, когда появляется точка соединения. В multisim соединительные провода обозначены красным цветом.
15. Чтобы получить индикацию напряжения на выходе, выполните указанные шаги. Выберите «Место», затем «Компоненты», затем «Индикатор», затем «Вольтметр», затем выберите первый компонент.
16. Теперь ваша схема готова к моделированию.
17. Теперь нажмите «Simulate», затем выберите «Run».
18. Теперь вы можете видеть, что светодиод на выходе мигает, что обозначается стрелками, имеющими зеленый цвет.
19. Вы можете проверить, получаете ли вы правильное значение напряжения на каждом компоненте, подключив вольтметр параллельно.

Полная смоделированная принципиальная схема от ElProCus

Теперь у вас есть представление о разработке регулируемого источника питания для нагрузок, которым требуется постоянное напряжение постоянного тока, но как насчет нагрузок, требующих переменного напряжения постоянного тока. Я оставляю вас с этой задачей. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или проектов в области электротехники и электроники, пожалуйста, поделитесь своими идеями в разделе комментариев ниже.

, пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы увидеть беспаечные проекты 5 в 1

10 проектов для начала построения схем на макетной плате!

Эми Коуэн on 16 августа 2019 г., 9:00

Использование макета — важный «следующий шаг» в изучении схем и проектов электроники STEM. Попробуйте один из этих десяти проектов Science Buddies, чтобы познакомиться со своей макетной платой и уверенно приступить к построению схем.

Макеты! Простой способ вывести электронные схемы и проекты на новый уровень!

Студенты, которые только начинают изучать электронику, часто начинают с основных схем, в которых батареи подключены непосредственно к двигателям или светодиодам (например, робот Bristlebot) или связаны с проводящими материалами (например, бумажными цепями или электрическим пластилином).Эти проекты для начинающих веселые и легкие и помогают студентам больше узнать о последовательных и параллельных схемах (и коротких замыканиях!), Но любопытные студенты быстро продвинутся и будут готовы к схемам, в которых используется макетная плата.

Узнайте о макетных платах

Макетная плата — это пластиковая плата с отверстиями, расположенными столбцами и рядами. Сегодняшние платы, как правило, не имеют пайки, что означает, что вы можете вставить контакты компонентов прямо в отверстия, а затем при необходимости вытащить их обратно. С одной макетной платой вы можете строить и восстанавливать схемы так часто, как захотите.Это делает макетную плату отличным способом для студентов изучить электронику, потому что они могут перемещать компоненты при проектировании, изменении или устранении неисправностей в своих схемах. (Случайное размещение чего-либо в неправильном отверстии — распространенная проблема, поэтому возможность легко удалить и переместить элемент во время устранения неполадок — это плюс!)

Расположение столбцов и строк на макетной плате является ключом к тому, как плата работает с точки зрения подключения схемы. По бокам макета расположены шины (или рельсы).Полосы шины подают электроэнергию в схему, когда вы подключаете их к аккумуляторной батарее или другому внешнему источнику питания.

Видео о том, как использовать макетную плату от Science Buddies, дает отличный обзор того, как работает макет. Видео было разработано для студентов и преподавателей, которые впервые используют макетную плату, но в нем также рассматриваются технические вопросы, которые могут возникнуть у опытных пользователей и любителей:

Полное руководство «Как использовать макетную плату» также доступно, чтобы помочь ответить на вопросы учащихся о различных типах макетов, их маркировке, работе столбцов и строк и многом другом.

10 проектов макетной электроники, которые стоит попробовать!

С помощью нескольких деталей электроники и небольшого макета студенты могут изучить ряд различных проектов в области электроники и узнать больше о том, как работают схемы. Эти проекты могут стать основой школьного научного проекта или просто развлечься в качестве домашнего исследования. Для преподавателей макетные проекты хорошо работают с отдельными учащимися или в небольших группах как в классе, так и за пределами школы.

Следующие десять проектов являются хорошими проектами промежуточной электроники, в которых используется макетная плата:

1. Флиппи, танцующий робот: создайте робота, который переворачивается, кувыркается и танцует, и используйте процесс инженерного проектирования для улучшения конструкции.
2. Зеленая технология: создайте электронный датчик влажности почвы для экономии воды: упростите уход за вашими растениями, создав простую схему, которая показывает, влажная или сухая почва. (Для забавного и творческого подхода к проекту см. Схема датчика воды для дерева.)
3. Build a Light-Tracking Bristlebot: создайте маленького робота с головкой для зубной щетки, который может следовать за светом. (Это один из двух проектов, которые можно реализовать с помощью набора Advanced Bristlebots Robotics Kit.)
4. Создайте Bristlebot на солнечной энергии: создайте робота, который может работать как от батареи, так и от солнечной энергии, в рамках исследования альтернативных источников энергии.(Это один из двух проектов, которые можно реализовать с помощью набора Advanced Bristlebots Robotics Kit.)
5. Энергия, создаваемая человеком: изучите концепции, лежащие в основе продуктов с питанием от «shake it» (например, фонарей) и создайте небольшой электрический генератор с ручным приводом, который может приводить в действие серию крошечных лампочек.
6. Разработайте светодиодный ночник: создайте небольшой ночник, который автоматически включается, когда становится темно, и спроектируйте корпус или корпус для него.
7. Создание робота-охранника, активируемого движением (проект BlueBot №1): первый в серии из четырех проектов BlueBot, этот проект включает робота, который использует датчик обнаружения движения.(Для всех проектов BlueBot требуется комплект робототехники BlueBot: 4-в-1.)
8. Создайте электронное пианино с Raspberry Pi: объедините схему и программирование с нуля, чтобы создать музыкальное и световое шоу, которым вы управляете, нажимая клавиши на клавиатуре. (Это один из 8 проектов, которые вы можете реализовать с помощью Raspberry Pi Projects Kit, некоторые из которых включают макетную плату.)
9. Interactive Art: создавайте статуи, которые оживают, когда они видят вас: используйте схему с двигателем и датчиками, чтобы создать статую, которая будет реагировать (движением), когда обнаруживает ваше присутствие.
10. Избегайте удара током! Создайте свой собственный сверхчувствительный детектор электрического поля: создайте сверхчувствительный детектор заряда, который может обнаруживать электрические поля, создаваемые статическим электричеством, и предупреждать вас, прежде чем вы получите шок! (Примечание: этот проект внесен в список Advanced-Easy в Science Buddies, но заинтересованным студентам может особенно понравиться концепция этого детектора удара!)

Поделитесь историей друзей-ученых!

Использовали ли вы научный проект, задание STEM или план урока от приятелей по науке в своем классе или программе? Мы будем рады услышать вашу историю! Пишите нам на scibuddy @ sciencebuddies.org и расскажите, как вы используете Science Buddies со студентами.

Макеты! Простой способ вывести электронные схемы и проекты на новый уровень!

Вам также могут понравиться эти похожие сообщения:

Создание схемы на макетной плате для начинающих в электронике

Создано: 27 июля 2012 г.

Из этого туториала Вы узнаете, как построить очень простую схему, которая зажигает один светоизлучающий диод (LED).

Вы узнаете:

• О резисторах
• О светодиодах
• Как читать электрическую схему
• Как собрать схему на макетной плате

Предварительные требования

Вам необходимо узнать об инструментах и ​​электронных компонентах перед тем, как начать это руководство — если вы не читали Start Electronics Now! статью, тогда прочтите ее сейчас.

Узнайте о батареях, резисторах и светодиодах перед тем, как начать это руководство.

Компоненты

Кол-во	Часть	Обозначение	Банкноты	Тип
1	Резистор 1к (1000 Ом, коричневый — черный — красный)	R1	1/4 Вт, 5% или лучше	Резисторы
1	5мм красный светодиод	D1	Также можно использовать светодиоды других цветов и размеров, например.грамм. 3мм зеленый светодиод	Полупроводники

Вам также понадобится:

1. Макет
2. Соединения проводов макетной платы
3. Батарея 9 В (батарея 9 В)
4. Зажим аккумулятора

Зажим аккумулятора, светодиод, резистор и перемычка

Вы можете помочь сайту Starting Electronics, сделав пожертвование:

Любое пожертвование приветствуется и используется для оплаты текущих расходов этого веб-сайта.Нажмите кнопку ниже, чтобы сделать пожертвование.

Чтение принципиальной схемы

Принципиальная схема (также известная как принципиальная схема) показана ниже:

Эта принципиальная схема говорит нам (по часовой стрелке от батареи): Подключите положительный полюс батареи (красный зажим батареи) к резистору 1 кОм. Подключите другой вывод резистора к аноду светодиода. Подключите катод светодиода к отрицательной клемме аккумулятора (черный провод зажима аккумулятора).

Часто аккумулятор или источник питания не показаны на принципиальной схеме. Он будет представлен текстом, который покажет, какое напряжение должно быть подключено к цепи. На этой схеме показана альтернативная схема:

Создание схемы

Подготовьте детали и инструменты:

Этот видеоклип покажет вам, что вы будете делать — пошаговые инструкции следуют:

Шаг 1. Вставьте светодиод в макетную плату

Начните с изгиба более длинного провода светодиода, как показано на предыдущей фотографии.Вставьте более длинный вывод (анод) светодиода в верхнюю направляющую макета, а другой вывод — в отверстие в основной части макета, как показано:

Шаг 2. Вставьте резистор в макетную плату

Используйте боковые кусачки, чтобы удалить резистор 1 кОм из цепочки резисторов, если они скреплены лентой. Обрежьте вывод резистора как можно ближе к ленте. Не пытайтесь удалить ленту, так как это оставит липкий беспорядок на конце провода резистора, который затем окажется на вашей макетной плате.

Согните выводы резистора, как показано ниже. Вставьте один из выводов резистора в отверстие непосредственно под катодным выводом светодиода, а другой вывод — в отверстие под средним каналом макета. Это подключает катод светодиода к одному из выводов резистора. Не имеет значения, с какой стороны резистор вставлен в макетную плату.

Шаг 3. Вставьте перемычку в макетную плату

Вставьте соединительный элемент в отверстие непосредственно под выводом резистора и в нижнюю направляющую макета.

Шаг 4. Вставьте зажим аккумулятора в макетную плату

Вставьте красный (положительный) провод зажима аккумулятора в верхнюю направляющую макета. Вставьте черный (отрицательный) провод зажима аккумулятора в нижнюю направляющую макета.

Шаг 5. Вставьте аккумулятор в зажим для аккумулятора

Наконец, вставьте аккумулятор в аккумуляторный зажим, чтобы подать питание на схему и включить светодиод. Убедитесь, что зажим аккумулятора подсоединен к аккумулятору правильно.Разъем противоположного типа на зажиме батареи должен быть подключен к клеммам батареи, то есть у батареи и зажима батареи есть пара контактов, и они будут подключаться друг к другу только одним способом. Если вы попытаетесь подключить их неправильно, они не будут скрепляться вместе, но на мгновение вызовут обратную полярность в цепи, что может привести к выходу из строя цепи, поэтому обязательно подключите батарею правильно в первый раз.

Вы можете помочь сайту Starting Electronics, сделав пожертвование:

Любое пожертвование приветствуется и используется для оплаты текущих расходов этого веб-сайта.Нажмите кнопку ниже, чтобы сделать пожертвование.

Как работает макетная плата и схема

Красные линии на фотографии ниже показывают внутреннее подключение макета. На рисунке показаны только некоторые вертикальные соединения, они повторяются, как показано.

Верхняя и нижняя части макета идентичны и имеют четыре горизонтальные соединительные планки. В середине макета есть вертикальные соединительные планки, разделенные горизонтальным каналом посередине.

Каждая отдельная красная линия или соединительная полоса электрически изолирована от всех остальных полос.

Любой вывод компонента, который вставлен в отверстие или «соединительную точку» на макетной плате, будет подключен к тому, что вставлено в отверстие той же соединительной планки, как отмечено красным на фотографии.

Вы можете помочь сайту Starting Electronics, сделав пожертвование:

Любое пожертвование приветствуется и используется для оплаты текущих расходов этого веб-сайта.Нажмите кнопку ниже, чтобы сделать пожертвование.

На этой фотографии показана схема, созданная в этом руководстве, с соединительными полосками на макетной плате, которые используются схемой, синим цветом.

Красный вывод от батареи соединяется со светодиодом через верхнюю горизонтальную полосу макета. Светодиод подключается к резистору с помощью верхней вертикальной полосы. Резистор не закорочен, потому что он перескакивает через средний изолированный канал макета на вертикальную соединительную планку внизу.Перемычка соединяет нижний вывод резистора с нижней горизонтальной соединительной полосой, которая затем подключается к черному выводу батареи.