แผนผังวงจร



แผนภาพวงจร (หรือ: แผนภาพการเดินสายไฟ, แผนภาพไฟฟ้า, แผนภาพพื้นฐาน, แผนผังวงจรอิเล็กทรอนิกส์) คือการแสดงวงจรไฟฟ้าใน รูปแบบกราฟิก แผนภาพวงจรแบบรูปภาพ ใช้ภาพง่ายๆ ของส่วนประกอบ ในขณะที่ แผนภาพแบบแผนผังแสดงส่วนประกอบและการเชื่อมต่อของวงจรโดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐาน การแสดงการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบของวงจรในแผนภาพแบบแผนผังไม่จำเป็นต้องตรงกับการจัดเรียงทางกายภาพในอุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์[ 1 ]
แตกต่างจากแผนภาพบล็อกหรือแผนภาพการจัดวางแผนภาพวงจรแสดงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่แท้จริง ภาพวาดที่แสดงการจัดเรียงทางกายภาพของสายไฟและส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันเรียกว่าภาพร่างแผนผังการออกแบบทางกายภาพหรือแผนภาพการเดินสายไฟ
แผนผังวงจรใช้สำหรับการออกแบบ ( การออกแบบวงจร ) การสร้าง (เช่น การจัดวาง แผงวงจรพิมพ์ ) และการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
ในวิทยาการคอมพิวเตอร์แผนภาพวงจรมีประโยชน์เมื่อแสดงภาพนิพจน์โดยใช้พีชคณิตบูลีน[ 2 ]
สัญลักษณ์
แผนผังวงจรเป็นภาพที่มีสัญลักษณ์ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา แต่ปัจจุบันได้มีการกำหนดมาตรฐานสากลไว้อย่างกว้างขวางแล้ว ส่วนประกอบอย่างง่ายมักมีสัญลักษณ์ที่ออกแบบมาเพื่อแสดงถึงลักษณะบางอย่างของโครงสร้างทางกายภาพของอุปกรณ์นั้น ตัวอย่างเช่น สัญลักษณ์ของตัวต้านทานมีมาตั้งแต่สมัยที่ส่วนประกอบนั้นทำจากลวดเส้นยาวที่พันในลักษณะที่ไม่ก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำ ซึ่งจะทำให้มันกลายเป็นขดลวด ตัวต้านทานแบบพันลวดเหล่านี้ปัจจุบันใช้เฉพาะในงานที่มีกำลังสูงเท่านั้น ตัวต้านทานขนาดเล็กกว่านั้นทำจากคาร์บอนคอมโพสิต (ส่วนผสมของคาร์บอนและสารเติมแต่ง ) หรือผลิตเป็นท่อฉนวนหรือชิปเคลือบด้วยฟิล์มโลหะ ดังนั้น สัญลักษณ์มาตรฐานสากลสำหรับตัวต้านทานจึงถูกทำให้ง่ายขึ้นเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า บางครั้งอาจมีค่าความต้านทานเป็นโอห์มเขียนอยู่ภายใน แทนที่จะเป็นสัญลักษณ์ซิกแซก สัญลักษณ์ที่พบได้น้อยกว่าคือชุดของยอดแหลมบนด้านหนึ่งของเส้นที่แสดงถึงตัวนำ แทนที่จะเป็นแบบไปมา

การเชื่อมต่อระหว่างสายไฟในอดีตนั้นทำได้ง่ายๆ โดยการไขว้เส้น เมื่อการเขียนแบบด้วยคอมพิวเตอร์เข้ามา การเชื่อมต่อสายไฟสองเส้นที่ตัดกันจะแสดงโดยการไขว้เส้นด้วย "จุด" หรือ "วงกลม" เพื่อระบุการเชื่อมต่อ ในขณะเดียวกัน การไขว้ก็ถูกทำให้ง่ายขึ้นโดยการไขว้แบบเดียวกัน แต่ไม่มี "จุด" อย่างไรก็ตาม มีอันตรายจากการสับสนระหว่างสายไฟที่เชื่อมต่อและไม่เชื่อมต่อในลักษณะนี้ หากวาดจุดเล็กเกินไปหรือละเลยโดยไม่ได้ตั้งใจ (เช่น "จุด" อาจหายไปหลังจากผ่านเครื่องถ่ายเอกสารหลายครั้ง) [ 4 ] ด้วยเหตุนี้ วิธีปฏิบัติสมัยใหม่สำหรับการแสดงการเชื่อมต่อสายไฟ 4 ทาง คือการวาดสายไฟตรงเส้นหนึ่ง แล้ววาดสายไฟอื่นๆ สลับกันไปตามแนวเส้นนั้นโดยใช้ "จุด" เป็นการเชื่อมต่อ (ดูแผนภาพ) เพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อรูปตัว T สองจุดที่แยกจากกัน ซึ่งไม่ก่อให้เกิดความสับสนและไม่ใช่การไขว้กันอย่างชัดเจน[ 5 ] [ 6 ]
สำหรับสายไฟที่ไขว้กันซึ่งหุ้มฉนวนจากกันและกัน มักใช้สัญลักษณ์ครึ่งวงกลมขนาดเล็กเพื่อแสดงว่าสายไฟเส้นหนึ่ง "ข้าม" สายไฟอีกเส้นหนึ่ง[ 3 ] [ 7 ] [ 8 ] (คล้ายกับวิธีการใช้สายจัมเปอร์)
รูปแบบการวาดแบบผสมผสานทั่วไปจะรวมจุดเชื่อมต่อรูปตัว T เข้ากับการเชื่อมต่อแบบ "จุด" และสัญลักษณ์ครึ่งวงกลมแบบ "กระโดด" ของสายไฟสำหรับการข้ามฉนวน ด้วยวิธีนี้ "จุด" ที่เล็กเกินกว่าจะมองเห็นหรือที่หายไปโดยไม่ได้ตั้งใจก็ยังสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนจาก "การกระโดด" [ 3 ] [ 7 ]
ในแผนภาพวงจรสัญลักษณ์ของส่วนประกอบต่างๆ จะมีคำอธิบายหรือรหัสอ้างอิงที่ตรงกับในรายการชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น C1 คือตัวเก็บประจุ ตัวแรก L1 คือตัวเหนี่ยวนำ ตัวแรก Q1 คือ ทรานซิสเตอร์ตัวแรกและ R1 คือตัวต้านทาน ตัวแรก บ่อยครั้งที่ค่าหรือประเภทของส่วนประกอบจะระบุไว้ในแผนภาพข้างๆ ส่วนประกอบนั้น แต่รายละเอียดเฉพาะเจาะจงจะอยู่ในรายการชิ้นส่วน
กฎเกณฑ์โดยละเอียดสำหรับการกำหนดรหัสอ้างอิงมีระบุไว้ในมาตรฐานสากลIEC 61346
องค์กร
โดยทั่วไป (แม้จะไม่ใช่ธรรมเนียมปฏิบัติทั้งหมด) แผนผังวงจรจะจัดเรียงบนหน้ากระดาษจากซ้ายไปขวาและจากบนลงล่างตามลำดับการไหลของสัญญาณ หลัก หรือเส้นทางพลังงาน ตัวอย่างเช่น แผนผังวงจรสำหรับเครื่องรับวิทยุอาจเริ่มต้นด้วยอินพุตเสาอากาศทางด้านซ้ายของหน้ากระดาษและสิ้นสุดด้วยลำโพงทางด้านขวา การเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟบวกสำหรับแต่ละส่วนจะแสดงไว้ทางด้านบนของหน้ากระดาษ โดยมีสายดิน แหล่งจ่ายไฟลบ หรือเส้นทางส่งกลับอื่นๆ อยู่ทางด้านล่าง แผนผังวงจรที่ใช้สำหรับการบำรุงรักษาอาจมีการเน้นเส้นทางสัญญาณหลักเพื่อช่วยให้เข้าใจการไหลของสัญญาณผ่านวงจรได้ง่ายขึ้น อุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่าจะมีแผนผังวงจรหลายหน้าและต้องใช้สัญลักษณ์อ้างอิงไขว้เพื่อแสดงการไหลของสัญญาณระหว่างแผ่นงานต่างๆ ของภาพวาด
มาตรฐานสากลIEC 61082-1 ได้กำหนดกฎเกณฑ์โดยละเอียดสำหรับการจัด ทำ แผนผังวงจรและเอกสารประเภทอื่น ๆ ที่ใช้ในงานด้านวิศวกรรมไฟฟ้า
แผนผังวงจรมักถูกวาดโดยใช้กรอบและส่วนหัวเรื่องมาตรฐานเดียวกันกับแบบเขียนทางวิศวกรรม อื่น ๆ
แผนภาพ วงจรลอจิกแบบรีเลย์หรือที่เรียกว่า แผนภาพ ลอจิกแบบบันไดใช้รูปแบบมาตรฐานทั่วไปอีกแบบหนึ่งในการจัดระเบียบภาพวาดแผนผัง โดยมีรางจ่ายไฟแนวตั้งอยู่ทางด้านซ้ายและอีกรางหนึ่งอยู่ทางด้านขวา และส่วนประกอบต่างๆ จะเรียงอยู่ระหว่างรางทั้งสองเหมือนขั้นบันได
งานศิลปะ

เมื่อสร้างแผนผังวงจรเสร็จแล้ว จะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่สามารถนำไปผลิตลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ได้ กระบวนการ ออกแบบโดยใช้แผนผังวงจรเริ่มต้นด้วยการจับภาพแผนผังวงจรผลลัพธ์ที่ได้คือสิ่งที่เรียกว่ารังหนู รังหนูคือกลุ่มสายไฟ (เส้น) ที่พันกันยุ่งเหยิงตัดกันไปมายังโหนดปลายทาง สายไฟเหล่านี้ถูกกำหนดเส้นทางด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติโดยใช้เครื่องมือการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ (EDA) เครื่องมือ EDA จะจัดเรียงและจัดวางตำแหน่งของส่วนประกอบใหม่ และค้นหาเส้นทางสำหรับแทร็กเพื่อเชื่อมต่อโหนดต่างๆ ซึ่งส่งผลให้ได้ ภาพ ร่างเค้าโครง สุดท้าย สำหรับวงจรรวมหรือแผงวงจรพิมพ์ [ 9 ]
ขั้นตอนการออกแบบโดยทั่วไปอาจเป็นดังนี้:
- แผนผังวงจร → การสร้างแผนผังวงจร → รายการวงจร → การจัดวางวงจรเบื้องต้น → การเดินสาย → งานศิลปะ → การพัฒนาและการกัดแผ่นวงจรพิมพ์ → การติดตั้งชิ้นส่วน → การทดสอบ
การศึกษา
การสอนเกี่ยวกับการทำงานของวงจรไฟฟ้ามักจะอยู่ในหลักสูตรของโรงเรียนประถมศึกษาและมัธยมศึกษา[ 10 ]นักเรียนคาดว่าจะเข้าใจพื้นฐานของแผนภาพวงจรและการทำงานของวงจร การใช้แผนภาพแสดงวงจรสามารถช่วยให้เข้าใจหลักการของไฟฟ้าได้
หลักการทางฟิสิกส์ของแผนภาพวงจรมักจะสอนโดยใช้การเปรียบเทียบ เช่น การเปรียบเทียบการทำงานของวงจรกับระบบปิดอื่นๆ เช่น ระบบ ทำความร้อนน้ำโดยถือว่าปั๊มเทียบเท่ากับแบตเตอรี่[ 11 ]
ดูเพิ่มเติม
- บ็อกโซโลจี
- ภาษาการออกแบบวงจร
- สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์
- ประตูตรรกะ
- แผนภาพเส้นเดียว
- พินเอาต์
- การจับภาพแผนผัง
- โปรแกรมแก้ไขแผนผัง
- TikZและCircuiTikZ — โปรแกรม สำหรับจัดพิมพ์แผนภาพวงจรใน สภาพแวดล้อม TeXเช่นLaTeX