مخطط الدائرة

مخطط الدائرة الكهربائية ( أو: مخطط الأسلاك، المخطط الكهربائي، المخطط الابتدائي، المخطط الإلكتروني) هو تمثيل بياني لدائرة كهربائية . يستخدم مخطط الدائرة التصويري صورًا بسيطة للمكونات، بينما يُظهر المخطط التخطيطي مكونات الدائرة وتوصيلاتها باستخدام رموز قياسية. لا يتطابق عرض التوصيلات بين مكونات الدائرة في المخطط التخطيطي بالضرورة مع الترتيبات الفيزيائية في الجهاز النهائي. ^{[ 1 ]}

بخلاف مخطط الكتلة أو مخطط التخطيط ، يُظهر مخطط الدائرة التوصيلات الكهربائية الفعلية. ويُطلق على الرسم الذي يهدف إلى تصوير الترتيب المادي للأسلاك والمكونات التي تربطها اسم الرسم التخطيطي أو التصميم المادي أو مخطط الأسلاك .

تُستخدم مخططات الدوائر في تصميم ( تصميم الدوائر )، وبناء (مثل تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة )، وصيانة المعدات الكهربائية والإلكترونية.

في علوم الحاسوب ، تعتبر مخططات الدوائر مفيدة عند تصور التعبيرات باستخدام الجبر البولياني . ^{[ 2 ]}

مخططات الدوائر الكهربائية عبارة عن صور تحتوي على رموز تختلف من بلد لآخر وتتغير بمرور الوقت، ولكنها الآن موحدة دوليًا إلى حد كبير. غالبًا ما كانت المكونات البسيطة تحمل رموزًا تهدف إلى تمثيل بعض خصائص بنيتها الفيزيائية. على سبيل المثال، يعود رمز المقاومة إلى زمن كانت تُصنع فيه من سلك طويل ملفوف بطريقة تمنع توليد الحث، الذي كان سيجعلها ملفًا . تُستخدم هذه المقاومات السلكية الملفوفة الآن فقط في التطبيقات عالية الطاقة، بينما تُصنع المقاومات الأصغر حجمًا من تركيبة كربونية (مزيج من الكربون ومادة مالئة ) أو تُصنع على شكل أنبوب عازل أو شريحة مطلية بطبقة معدنية. لذلك، تم تبسيط الرمز الموحد دوليًا للمقاومة إلى شكل مستطيل، يُكتب بداخله أحيانًا قيمة المقاومة بالأوم ، بدلًا من الرمز المتعرج. وهناك رمز أقل شيوعًا عبارة عن سلسلة من النتوءات على جانب واحد من الخط الذي يمثل الموصل، بدلًا من الخط المتعرج.

كانت الوصلات بين الأسلاك في السابق مجرد تقاطعات بسيطة للخطوط. مع ظهور الرسم الحاسوبي، أصبح توصيل سلكين متقاطعين يُظهر بتقاطع الأسلاك مع وضع نقطة أو علامة صغيرة للدلالة على التوصيل. في الوقت نفسه، تم تبسيط التقاطع ليصبح نفس التقاطع، ولكن بدون نقطة. مع ذلك، كان هناك خطر الخلط بين الأسلاك المتصلة وغير المتصلة بهذه الطريقة، إذا رُسمت النقطة صغيرة جدًا أو تم حذفها سهوًا (على سبيل المثال، قد تختفي النقطة بعد عدة نسخ). ^{[ 4 ]} لذلك، فإن الممارسة الحديثة لتمثيل توصيل سلك رباعي الاتجاه هي رسم سلك مستقيم ثم رسم الأسلاك الأخرى متداخلة معه مع وضع نقاط للدلالة على التوصيلات (انظر الرسم التوضيحي)، لتشكيل وصلتين على شكل حرف T منفصلتين لا تسببان أي لبس، ومن الواضح أنهما ليستا تقاطعًا. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

بالنسبة للأسلاك المتقاطعة المعزولة عن بعضها البعض، يتم استخدام رمز نصف دائرة صغير بشكل شائع لإظهار سلك واحد "يقفز فوق" السلك الآخر ^{[ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]} (على غرار كيفية استخدام أسلاك التوصيل).

يجمع أسلوب الرسم الهجين الشائع بين تقاطعات حرف T مع وصلات "النقطة" ورموز نصف الدائرة "للقفزة" السلكية للتقاطعات المعزولة. وبهذه الطريقة، يمكن التمييز بوضوح بين "النقطة" الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها أو التي اختفت سهوًا وبين "القفزة". ^{[ 3 ] [ 7 ]}

في مخطط الدائرة، تُسمى رموز المكونات بوصف أو مُعرّف مرجعي مطابق لما هو موجود في قائمة الأجزاء. على سبيل المثال، C1 هو المكثف الأول، وL1 هو المحث الأول ، وQ1 هو الترانزستور الأول ، وR1 هو المقاوم الأول . غالبًا ما تُذكر قيمة أو نوع المكون على المخطط بجانبه، بينما تُدرج المواصفات التفصيلية في قائمة الأجزاء.

يتم توفير قواعد مفصلة لتسميات المراجع في المعيار الدولي IEC 61346 .

من المتعارف عليه (وإن لم يكن عالميًا) أن تُرتّب الرسومات التخطيطية على الصفحة من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، بنفس تسلسل مسار الإشارة الرئيسية أو مسار الطاقة. على سبيل المثال، قد يبدأ مخطط جهاز استقبال راديو بمدخل الهوائي على يسار الصفحة وينتهي بمكبر الصوت على اليمين. تُوضّح توصيلات مصدر الطاقة الموجبة لكل مرحلة في أعلى الصفحة، بينما تُوضّح توصيلات التأريض ومصادر الطاقة السالبة ومسارات العودة الأخرى في أسفلها. قد تُبرز مسارات الإشارة الرئيسية في الرسومات التخطيطية المُخصصة للصيانة لتسهيل فهم تدفق الإشارة عبر الدائرة. أما الأجهزة الأكثر تعقيدًا، فتتضمن مخططات متعددة الصفحات، وتعتمد على رموز مرجعية لعرض تدفق الإشارات بين صفحات الرسم المختلفة.

يتم توفير قواعد مفصلة لإعداد مخططات الدوائر الكهربائية، وأنواع المستندات الأخرى المستخدمة في الهندسة الكهربائية، في المعيار الدولي IEC 61082-1 .

غالباً ما يتم رسم مخططات الدوائر باستخدام نفس كتلة العنوان والإطار القياسيين المستخدمين في الرسومات الهندسية الأخرى .

تستخدم مخططات خط منطق الترحيل ، والتي تسمى أيضًا مخططات منطق السلم ، اصطلاحًا قياسيًا شائعًا آخر لتنظيم الرسومات التخطيطية، مع وجود سكة إمداد طاقة رأسية على اليسار وأخرى على اليمين، والمكونات موصولة بينهما مثل درجات السلم.

بمجرد إنشاء المخطط، يتم تحويله إلى تصميم يمكن تصنيعه على لوحة دوائر مطبوعة (PCB). يبدأ التصميم المعتمد على المخطط بعملية التقاط المخطط . والنتيجة هي ما يُعرف بـشبكة الأسلاك المتشابكة . تُعرف شبكة الأسلاك المتشابكة بأنها مجموعة من الأسلاك (الخطوط) المتقاطعة التي تصل إلى نقاط التوصيل الخاصة بها. يتم توجيه هذه الأسلاك إما يدويًا أو تلقائيًا باستخدام أدوات أتمتة تصميم الإلكترونيات (EDA). تقوم أدوات EDA بترتيب وإعادة ترتيب مواقع المكونات وإيجاد مسارات لتوصيل مختلف نقاط التوصيل. ينتج عن ذلك التصميم النهائي للدائرة المتكاملة أو لوحة الدوائر المطبوعة . ^{[ 9 ]}

قد يكون مخطط التصميم العام كما يلي:

مخطط الدائرة ← التقاط المخطط ← قائمة التوصيلات ← توصيل المكونات ← التوجيه ← التصميم الفني ← تطوير لوحة الدوائر المطبوعة وحفرها ← تركيب المكونات ← الاختبار

يُعدّ تدريس كيفية عمل الدوائر الكهربائية جزءًا أساسيًا من مناهج التعليم الابتدائي والثانوي. ^{[ 10 ]} يُتوقع من الطلاب فهم أساسيات مخططات الدوائر الكهربائية وكيفية عملها. ويمكن أن يُسهم استخدام الرسوم التخطيطية للدوائر الكهربائية في فهم مبادئ الكهرباء.

غالباً ما يتم تدريس مبادئ فيزياء مخططات الدوائر باستخدام التشبيهات، مثل مقارنة عمل الدوائر بأنظمة مغلقة أخرى مثل أنظمة تسخين المياه حيث تكون المضخات بمثابة البطاريات. ^{[ 11 ]}

• علم الصناديق
• لغة تصميم الدوائر
• الرمز الإلكتروني
• بوابة منطقية
• مخطط من خط واحد
• مخطط توصيل الدبابيس
• التقاط المخطط
• محرر المخططات
• TikZ و CircuiTikZ — تنسيق مخططات الدوائر في بيئة TeX مثل LaTeX