مقدمه

در دو بخش گذشته با نماد شماتیکی بسیاری از قطعات الکتریکی و الکترونیکی آشنا شدیم. در 90 درصد موارد با دانستن همین نمادها خواهید توانست تمامی قطعات شماتیک را شناسایی کنید. در این بخش ابتدا با روش نامگذاری و مقداردهی قطعات آشنا خواهیم شد. سپس نحوه‎ی اتصال قطعات به یکدیگر را مورد بررسی قرار می‎دهیم.

اسامی و مقادیر

کلید موفقیت در شماتیک خوانی، توانایی تشخیص قطعات از همدیگر است. تشخیص نماد هر قطعه نصف داستان است. هر نماد باید همراه با یک اسم و یک مقدار باشد تا کامل شود.

مقادیر به ما کمک می‎کنند ماهیت دقیق یک قطعه را تعیین کنیم. برای قطعاتی مانند مقاومت، خازن و سلف مقدار آنها به ما می‎گوید که هرکدام از آن‎ها به ترتیب چند اُهم، چند فاراد و یا چند هانری هستند. در مورد قطعاتی مانند مدارات مجتمع مقدار قطعه می‎تواند صرفاً نام آن تراشه باشد. در مورد یک کریستال ممکن است فرکانس نوسان آن به عنوان مقدار آن ذکر شود. معمولا مقدار یک قطعه مهمترین خصوصیت آن را ذکر می‎کند.

اسامی قطعات معمولا ترکیبی از یک یا دو حرف لاتین و یک عدد هستند. حروف نوع قطعه را مشخص می‎کنند – مثلا R یعنی مقاومت و U برای مدارات مجتمع به کار می‎رود. اسم هر قطعه در یک نقشه‎ی شماتیک باید منحصربه‎فرد باشد. به عنوان مثال اگر در نقشه بیش از یک مقاومت وجود دارد نامگذاری آن‎ها بایستی به صورت زیر باشد:

R1، R2، R3 و…

هرچند که لزومی ندارد شماره‎گذاری قطعات به صورت متوالی باشد ولی بهتر است که اینطور باشد.

پیشوندهای مورد استفاده در نامگذاری قطعات در نقشه‎های شماتیک یک استاندارد مشخص دارند. در مورد بعضی قطعات این پیشوند برگرفته از حرف اول نام آن قطعه در انگلیسی است (مانند مقاومت R: Resistor). جدول زیر برخی از قطعات رایج و حروف مورد استفاده در نامگذاری آنها را فهرست کرده است.

قطعهنام شماتیکی
مقاومتR
خازنC
سلفL
کلیدS
دیودD
ترانزیستورQ
مدار مجتمعU
کریستال یا نوسانگرY

 

با وجود این که این اسامی، اسامی استاندارد برای نامگذاری قطعات در نقشه‎ها هستند، لزوماً در همه‎ی نقشه‎ها رعایت نمی‎شوند. به عنوان مثال هر از گاهی به نقشه‎ای برمی‎خورید که در آن مدارات مجتمع با اسم IC (به جای U) مشخص می‎شوند، یا در برخی از نقشه‎ها کریستال را با اسم XTAL (به جای Y) مشخص می‎کنند. در این‎گونه موارد سعی کنید با مراجعه به نماد قطعه و سایر اطلاعات موجود در نقشه (مثلاً مقدار قطعه) نوع قطعه را تشخیص دهید.

خواندن شماتیک

با تشخیص تمام قطعات روی شماتیک بخش اعظم کار را انجام داده‎اید. حالا فقط کافی است تشخیص دهید قطعات چگونه به هم وصل شده‎اند.

سیم، گره و برچسب

سیم‎ها که در اصطلاح فنی به آن‎ها Net گفته می‎شود، نحوه‎ی سیم‎کشی مدار را مشخص می‎کنند. سیم‎ها در شماتیک به صورت خطوطی هستند که پایه‎های قطعات را به هم وصل می‎کنند.

نقطه‎ی اتصال و گره

در حالتی که دو سیم از روی هم رد می‎شوند دو حالت داریم:

یا آن دو سیم به هم وصل هستند که در آن صورت در محل اتصال یک دایره‎ی توپر کشیده می‎شود، مانند شکل زیر:

یا اینکه این دو سیم به هم وصل نیستند. در این حالت یا در محل اتصال هیچ دایره‎ی توپری گذاشته نمی‎شود یا آن که در محل اتصال در یکی از سیم‎ها یک خم نیم‎دایره‎ای شکل ایجاد می‎کنند مانند شکل زیر:

بهتر است در شماتیک‎هایی که خودتان رسم می‎کنید تا حد امکان از حالت دوم (سیم‎هایی که از روی هم رد می‎شوند ولی به هم وصل نیستند) اجتناب کنید و تا حد امکان سعی کنید سیم‎های غیرمتصل از روی هم عبور نکنند.

یک گره یک سطح ولتاژ خاص را مشخص می‎کند. به عنوان مثال گره زمین یا GND ولتاژ صفر را مشخص می‎کند و گره VCC یا VDD معمولا ولتاژ کار بخش منطقی مدار را مشخص می‎کند (3.3 ولت، 5 ولت یا …). هر پایه‎ای که با یک سیم به یک گره خاص وصل شود، ولتاژ آن برابر ولتاژ آن گره خواهد شد.

نامگذاری سیم‎‎ها

بعضی وقت‎ها برای افزایش خوانایی یک شماتیک به جای وصل کردن مستقیم دو سیم (Net) به هم، آن‎ها را نامگذاری کرده و نام آن‎ها را به صورت برچسب (Label) به آن سیم الصاق می‎کنیم. بدین ترتیب فرض می‎شود سیم‎هایی که نام یکسان دارند به وصل هستند. نام‎ها ممکن است روی سیم قرار گیرند یا به صورت یک برچسب به انتهای سیم وصل شوند.

سیم‎هایی که اسامی یکسان دارند به هم وصل هستند. نامگذاری سیم‎ها باعث می‎شود شماتیک خواناتر باشد (فرض کنید اگر خطوط شکل بالا مستقیما به هم وصل بودند چه ظاهری پیدا می‎کرد!)

سیم‎هایی که اسامی یکسان دارند به هم وصل هستند. نامگذاری سیم‎ها باعث می‎شود شماتیک خواناتر باشد (فرض کنید اگر خطوط شکل بالا مستقیما به هم وصل بودند چه ظاهری پیدا می‎کرد!)

نامی که به یک سیم اختصاص داده می‎شود معمولاً متناسب با نوع سیگنالی است که از آن عبور می‎کند. به عنوان مثال به خطوط ارتباط UART نام‎های RX و TX اختصاص داده می‎شود و به خطوط انتقال تغذیه نام‎های VCC یا 5V.

راهکارهایی برای خواندن نقشههای شماتیک

تشخیص بلوک‎ها

نقشه‎های بزرگ را باید بر اساس عملکرد هر بخش به بلوک‎های مختلف تقسیم کرد. ممکن است بخشی مخصوص ورود تغذیه و تنظیم ولتاژ باشد و بخشی دیگر مختص میکروکنترلر، یک بخش برای کانکتورها و یا یک بخش درایور و غیره. سعی کنید این بلوک‎ها و نیز ورودی‎ها و خروجی‎ها را شناسایی کنید. طراحان خوب معمولا شماتیک را مانند یک کتاب کنار هم می‎چینند به طوری که ورودی در سمت چپ نقشه و خروجی در سمت راست آن قرار می‎گیرد.

اگر طراح شماتیک آدم مهربانی باشد ممکن است بخش‎های شماتیک را به صورت بلوک‎های نامگذاری شده از هم جدا کند.

اگر طراح شماتیک آدم مهربانی باشد ممکن است بخش‎های شماتیک را به صورت بلوک‎های نامگذاری شده از هم جدا کند.

تشخیص گره‎های ولتاژ

گره‎های ولتاژ در واقع نماد‎های شماتیکی تک‎پایه‎ هستند که می‎توانیم پایه‎های سایر قطعات مدار را به آن‎ها وصل کنیم تا سطح ولتاژ خاصی را به آن‎ها اختصاص دهیم. به عنوان مثال تمام پایه‎هایی که به گره GND وصل هستند ولتاژشان صفر است. در اینجا نیز مانند ‎سیم‎هایی که نام یکسان دارند، سیم‎هایی که به یک گره ولتاژ مثل 5V وصل شده‎اند، در عمل و به صورت فیزیکی به هم وصل خواهند شد.

گره‎های ولتاژی که نام یکسان دارند به هم وصل هستند حتی اگر مستقیماً با سیم به هم وصل نشده باشند.

گره‎های ولتاژی که نام یکسان دارند به هم وصل هستند حتی اگر مستقیماً با سیم به هم وصل نشده باشند.

گره ولتاژ زمین (GND) خیلی پرکاربرد است چرا که بسیاری از قطعات نیاز دارند که به زمین وصل شوند.

مراجعه به برگه اطلاعات قطعات (دیتاشیت)

اگر در یک نقشه‎ی شماتیک به موردی برخورد کردید که هر کاری می‎کنید نمی‎توانید از آن سر در بیاورید، برگه‎ی اطلاعات یا اصطلاحاً «دیتاشیت» مهم‎ترین قطعه‎ی موجود در نقشه را پیدا کنید و آن را مطالعه کنید. معمولا قطعه‎ای که بیشترین کار را در یک مدار انجام می‎دهد یک مدار مجتمع (IC) است، مانند یک میکروکنترلر یا یک سنسور. معمولا این قطعه از سایر قطعات بزرگتر است و در وسط نقشه قرار گرفته است.

با وجود اینترنت دسترسی به دیتاشیت (Datasheet) قطعات مختلف بسیار آسان شده است. کافی است نام قطعه‎ی مورد نظر را در یکی از موتورهای جستجوی اینترنتی مثل گوگل وارد کنید. مثلا برای پیدا کردن دیتاشیت میکروکنترلر Atmega8 کافیست عبارت “Atmega8 Datasheet” را تایپ کنید.

مرجع: sparkfun.com