Компьютерные технологии выполнения схем электрических принципиальных с учетом требований ГОСТ ЕСКД

Схема – конструкторский документ (ГОСТ 2.701–2008 ЕСКД) [1], на котором составные части изделия и связи между ними показывают в виде условных графических изображений или обозначений (УГО). Элемент схемы – неделимая составная часть, выполняющая определенную функцию в изделии и имеющая самостоятельное назначение.

Схема электрическая принципиальная – графический конструкторский документ, отображающий составные части изделия электротехнического назначения и связи между ними.

Правила выполнения схем электрических принципиальных определены ГОСТ 2.701–2008 ЕСКД [1] и ГОСТ 2.702–2011 ЕСКД [2].

Данный вид схем имеет код классификации Э3 . Буква Э – вид схемы (электрическая), цифра 3 (три) – тип схемы (принципиальная).

Схемы электрические принципиальные чаще всего выполняют на листах формата А3 (рис. 1) – ГОСТ 2.301–68 ЕСКД [3] с основной надписью формы «1» (рис. 2) – ГОСТ 2.104–2006 ЕСКД [4].

Состав схемы электрической принципиальной определяет перечень элементов – ГОСТ 2.701–2008 ЕСКД [1]. Для данного вида схем перечень элементов имеет код классификации ПЭ3 . Буква П – наименование текстового документа (перечень), буква Э – вид схемы (электрическая), а цифра 3 (три) – тип схемы (принципиальная). Заглавный лист перечня элементов выполняют на листах формата А4 (рис. 3) – ГОСТ 2.701–2008 ЕСКД [1] с основной надписью формы «2» (рис. 4) – ГОСТ 2.104–2006 ЕСКД [4].

Все последующие за заглавным листы перечня элементов выполняют также на листах формата А4 (рис. 4) – ГОСТ 2.701–2008 ЕСКД [1], но уже с основной надписью формы «2а» (рис. 5) – ГОСТ 2.104–2006 ЕСКД [4].

Следует отметить, что черчение на ватмане [5, 6] морально устарело, а для выполнения схем целесообразно использовать передовые компьютерные технологии и современные графические пакеты.

Рис. 1. Форматы А3 и А4 с основной надписью формы «1»

Чэс Лист

Разраб.

Пробер.

I. контр.

№ докцм И8ано8 Петров

lodnuci Цате

хх-ххх.хх.хх.зз

Наименование изделия

Схема электрическая принципиальная

Лит.

Лист

Matta

MatmmaS

>8

Н.контр.

Ут5.

Рис. 2. Основная надпись формы «1», ее размеры и заполнение

		Поз. обознач	Наименование	Кол	Примем.
			Конденсаторы
-S 6		С1,С2	К50-16-508-47 мкФ	2
		. 20 .	.                                     110                                     .	10
			185
		210

Рис. 3. Табличная форма перечня элементов формата А4, ее размеры и пример заполнения оз

Изе

Лист

Ра 'paS.

Пр> вер.

^Р док1^ Иванов Петров

Подпись Цате

хх-ххх.хх.ххлзз

Наименование изделия

Перечень элементов

Лит.

Лист

Листов

Н.к lump.

УтЛ.

Рис. 4. Основная надпись формы «2» для перечня элементов, ее размеры и пример заполнения

Рис. 5. Основная надпись формы «2а» для перечня элементов, ее размеры и пример заполнения

Из известных, пользующихся популярностью во всем мире графических пакетов, следует отметить AutoCAD [7] и расширенное приложение к нему AutoCAD Electrical [8]. Последняя разработка предназначена в основном для проектировщиков электрических систем управления и поэтому в данной работе не рассматривается.

В то же время необходимо учитывать один принципиальный момент – при выполнении схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD следует осуществлять настройку его параметров (форматы, шрифты, типы линий) в соответствии с российскими стандартами [3].

Настройка пакета AutoCAD в соответствии с требованиями ГОСТ ЕСКД (Единой системы конструкторской документации)

• 1.    Создание чертежа «Прототип № 1» для элементов УГО и задание его формата А4:

• а)    открыть пакет AutoCAD любым способом, как любую, обычную программу;

• б)    сохранить открытый чертеж в требуемой папке, присвоив ему имя, например, «Прототип № 1»;

• в)    в чертеже «Прототип № 1» задать необходимый формат А4 с размерами 210 x 297 мм:

• 2.    Создание чертежа «Прототип № 2» для схемы и задание его формата А3 :

Формат – Лимиты чертежа – командная строка – левый нижний угол – 0,0 – Enter – командная строка – правый верхний угол – 210,297 – Enter – Вид – Зуммирование – Все.

• а)    открыть пакет AutoCAD любым способом, как любую, обычную программу;

• б)    сохранить открытый чертеж в требуемой папке, присвоив ему имя, например, «Прототип № 2»;

• в)    в чертеже «Прототип № 2» задать необходимый формат А3 с размерами 297 x 420 мм: Формат – Лимиты чертежа – командная строка – левый нижний угол – 0,0 – Enter – командная строка – правый верхний угол – 297,420 – Enter – Вид – Зуммирование – Все.

• 3.    Создание чертежа «Прототип № 3» для перечня элементов и задание его формата А4:

• а)    открыть пакет AutoCAD любым способом, как любую, обычную программу;

• б)    сохранить открытый чертеж в требуемой папке, присвоив ему имя, например, «Прототип № 3»;

• в)    в чертеже «Прототип № 3» задать необходимый формат А4 с размерами 210 x 297 мм: Формат – Лимиты чертежа – командная строка – левый нижний угол – 0,0 – Enter – командная строка – правый верхний угол – 210,297 – Enter – Вид – Зуммирование – Все.

• 4.    Задание в чертежах «Прототип № 1», «Прототип № 2» и «Прототип № 3» текстового стиля : Формат – Текстовый стиль – Диалоговое окно «Текстовые стили» – Имя шрифта – ISOCPEUR – Начертание – Курсив – Сделать текущим – ОК – Закрыть.

• 5.    Задание в чертежах «Прототип № 1», «Прототип № 2» и «Прототип № 3» слоев и их настройка : Формат – Слой – Диалоговое окно «Диспетчер свойств слоев» – кнопка «Создать слой» – слой Контур – Вес линий – 0.7 – кнопка «Создать слой» – слой Тонкие – Цвет – белый – Вес линий – 0.3 – кнопка «Создать слой» – слой Элементы УГО – Цвет – красный – Вес линий – 0.4 – кнопка «Создать слой» – слой Линии связи – Цвет – зеленый – Вес линий – 0.4 – кнопка «Создать слой» – слой Текст – Вес линий – 0.3 – кнопка «Закрыть» в диспетчере свойств слоев. Задание цвета линиям повышает наглядность изображений.

Последовательность выполнения и оформления схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD

При выполнении схем электрических принципиальных целесообразно соблюдать последовательность, представленную в табл. 1.

Таблица 1 Этапы выполнения схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD

Этап 1. Создание чертежей прототипов для элементов УГО

Открыть чертеж с именем «Прототип № 1» и несколько раз пересохранить его в чертежи с новыми именами «Элементы УГО 1», «Элементы УГО 2», «Элементы УГО 3» и «Элементы УГО 4» для создания библиотеки элементов будущих схем

Этап 2. Создание библиотеки чертежей с элементами УГО

• 1.    Последовательно открыть чертежи с именами «Элементы УГО 1…Элементы УГО 4».

• 2.    Методами создания 2D-объектов в пакете AutoCAD [7] вычертить элементы будущих схем по их истинным размерам (табл. 2) и в соответствии с ГОСТ ЕСКД [9–22]

Этап 3. Создание чертежа прототипа «Схема»

• 1.    Открыть чертеж с именем «Прототип № 2» и пересохранить его в чертеж с новым именем «Схема».

• 2.    На чертеже с именем «Схема» методами создания 2D-объектов в пакете AutoCAD [7] выполнить рамку формата А3 (рис. 1) и основную надпись формы «1» (рис. 2) в соответствии с ГОСТ ЕСКД [3, 4]

Этап 4. Создание чертежа «Схема электрическая принципиальная»

На чертеже с именем «Схема», созданным на этапе 3, методами создания 2D-объектов в пакете AutoCAD [7] выполнить чертеж необходимой схемы электрической принципиальной:

• 1)    способом «вставки», способом «дорисовки» или комбинированным способом соединить между собой элементы УГО из библиотеки, полученной на этапе 2;

• 2)    точками отметить места пересечения горизонтальных и вертикальных линий связи;

• 3)    дорисовать и заполнить входные и выходные таблицы выводов (рис. 6);

• 4)    обозначить все УГО схемы и таблицы выводов

Этап 5. Создание чертежа «Заглавный лист перечня элементов»

• 1.    Открыть чертеж с именем «Прототип № 3» и пересохранить его в чертеж с новым именем «Заглавный лист перечня элементов».

• 2.    На чертеже методами создания 2D-объектов в пакете AutoCAD [7] выполнить рамку формата А4 (рис. 1), шапку перечня элементов (рис. 4) и основную надпись формы «2» (рис. 5) в соответствии с ГОСТ ЕСКД [3, 4].

• 3.    Заполнить перечень элементов

Этап 6. Создание чертежа «Последующие листы перечня элементов»

• 1.    Открыть чертеж с именем «Прототип № 3» и пересохранить его в чертеж с новым именем «Последующие листы перечня элементов».

• 2.    На чертеже методами создания 2D-объектов в пакете AutoCAD [7] выполнить рамку формата А4 (рис. 1), шапку перечня элементов (рис. 4) и основную надпись формы «2а» (рис. 6) в соответствии с ГОСТ ЕСКД [3, 4].

• 3.    Заполнить перечень и основную надпись

ХР

Конт	Цепь
1	Uпит +12 В	Со
2	Выход 1
3	Выход 2
4	0 В
5	Корпус
.15 _	_       40       .

Рис. 6. Таблица выводов, ее обозначение, размеры и пример заполнения

Основные варианты выполнения схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD:

• 1)    способ «вставки» – схема выполняется на основе имеющегося отдельного элемента УГО путем вставки к нему заранее вычерченных на этапе 2 (табл. 1) одного или нескольких элементов УГО (табл. 2);

• 2)    способ «дорисовки» – схема выполняется на основе имеющихся чертежей элементов УГО (табл. 2) путем дорисовки линий связи, одного или нескольких дополнительных элементов, чертежи которых не были выполнены заранее на этапе 2 (табл. 1);

• 3)    комбинированный способ – схема выполняется на основе имеющегося отдельного элемента УГО, вставки к нему заранее вычерченных на этапе 2 (табл. 1) одного или нескольких элементов УГО (табл. 2), дорисовки линий связи, дорисовки одного или нескольких дополнительных элементов, чертежи которых не были выполнены на этапе 2 (табл. 1).

Реализация способа «вставки» в пакете AutoCAD (рис. 7):

• 1)    выбрать и открыть чертеж с необходимыми элементами УГО из библиотеки «Элементы УГО 1…Элементы УГО 4», полученной на этапе 2 (табл. 1);

• 2)    открыть чертеж с именем «Схема», полученный на этапе 3 (табл. 1);

• 3)    в чертеж с именем «Схема» из чертежей с именами «Элементы УГО» путем копирования в буфер обмена (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Копировать) вставить любой выбранный элемент УГО (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Вставить как блок);

• 4)    к вставленному элементу УГО в чертеже с именем «Схема» из чертежей с именем «Элементы УГО» путем копирования в буфер обмена (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Копировать с базовой точкой) вставить следующий элемент УГО из буфера обмена (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Вставить как блок). В качестве базовой точки и точки вставки выбрать отводы на элементах УГО и использовать средство объектной привязки пакета AutoCAD « Кон-точка »;

• 5)    в чертеж с именем «Схема» вставить другие УГО последовательным выполнением действий п. 4.

Реализация способа «дорисовки» в пакете AutoCAD (рис. 8):

• 1)    выбрать и открыть чертеж с необходимыми элементами УГО из библиотеки «Элементы УГО 1…Элементы УГО 4», полученной на этапе 2 (табл. 1);

• 2)    открыть чертеж с именем «Схема», полученный на этапе 3 (табл. 1);

• 3)    в чертеж с именем «Схема» из чертежей с именами «Элементы УГО» путем копирования в буфер обмена (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Копировать) вставить любой выбранный элемент УГО (Правая кнопка мыши – Буфер обмена – Вставить как блок);

• 4 )    к вставленному элементу УГО в чертеже с именем «Схема» дорисовать необходимые горизонтальные и вертикальные линии связи, используя команду пакета AutoCAD « Отрезок » и режим его вычерчивания « Орто ».

В качестве «первой точки» для линий связи выбрать отводы на элементах УГО и использовать средство объектной привязки пакета AutoCAD « Конточка ».

Таблица 2

Условные графические обозначения (УГО) основных элементов и их размеры для выполнения схем электрических принципиальных

Усилители

Голобка громкоговорителя

Микрофоны	Конденсатор
	постоянной емкости

Конденсатор подстроечный

Усилитель	Компаратор	D-триггер
операционный 0А	КР554САЗ 0А	DD8.1

Элементы логические

Элементы логические

Набор резисторов

Продолжение табл. 2

Предохра нитель плавкий

Элемент гальванический

Лампа сигнальная HL

Светодиод

Реле поляризованное

Реле электрома гнитное

	р
	6	1 •

Катушка индуктивности, дроссель

Электродвигатель асинхронный

Приборы электроизмерительные РА

Резистор постоянный

Резистор переменный

Резистор подстроечный

Контакт замыкающий

Контакт размыкающий

Контакт переключающий

Продолжение табл. 2

Переключатель однополюсный 4-х поз.

Переключатель двухполюсный 4-х поз.

Выключатель кнопочный (с самовозвратом)

Фототранзистор р-п-р Фототранзистор п-р-п

Транзистор полевой с р-каналом

VT

Транзистор полевой с двумя изолированными затворами и п-каналом

Транзистор полевой с одним изолированным затвором и р-каналом VT                   VT

VI

Окончание табл. 2

Антенны электрические

Штырь и гнездо соединителя разъемного

Вилка и розетка соединителя разъемного (перемычка съемная)

Штепсель и гнездо телефонные 60е

XS

Вилка и розетка соединителя неразъемного

Резонатор кварцевый

Контакты соединения неразборного

Контакты соединения разборного

Соединение с общим проводом (корпусом)

Кабель коаксиальный

Линии электрической связи, выполненные скрученными прободами

Линия электрической сбязи, выполненная гибким проводом

Ответвление линий электрической связи

Экранированные линии сбязи

Триод вакуумный (ламповый)

Пентод вакуумный (ламповый)

Чертеж "Элементы ЧГО"

Чертеж "Схема"

• 1.    Копирование ЧГО в буфер обмена

• 1.    Вставка ЧГО из буфера обмена

  । Транзистор

  
  
  
  
  
  

• 2.    Копирование ЧГО в буфер обмена

• 2, Вставка ЧГО из буфера обмена

Конденсатор

Чказание “ точки вставки ("Конечная”)

Выбор “базовой точки" копирования ("Конечная")

Рис. 7. Способ «вставки» при выполнении схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD

Рис. 8. Способ «дорисовки» при выполнении схем электрических принципиальных в пакете AutoCAD

Реализация комбинированного способа в пакете AutoCAD

Реализация способа зависит от условий расположения и условий соединения между собой элементов УГО и, как правило, включает совместное использование способа «вставки» и способа «дорисовки».

Общие положения для реализации способов в пакете AutoCAD

Для выравнивания элементов УГО по вертикали и горизонтали использовать сетку (функциональная клавиша F7). Места пересечения линий связи отметить точкой (команда « Кольцо » с опциями «Внутренний диаметр кольца» – 0, «Наружный диаметр кольца» – 1…1,2). Для обозначения элементов УГО использовать команды « Текст » – « Многострочный ».

Пример выполнения в пакете AutoCAD 2016 схемы электрической принципиальной и перечня элементов к ней дан на рис. 9–11.

о ci 6 х а.

Поз. обознач.			Наименование				Кол.		Примеч.
			Конденсаторы
С1.С4...С8			K5Q-17-25B-0.1 мкФ				6
С2. С9			К50-68-25В-100 мкФ				2
СЗ			К50-16-25В-10 мкФ				1
DA			Микросхема МАХ232				1
			Светодиоды
ни			КИПД36Г-Л красный				1		Любой из серии АЛ307
HL2			КИПД36Г-Л желтый				1		Любой из серии АЛ307
HL3			КИПД36Г-Л зеленый				1		Любой из серии АЛ307
			Резисторы
R1			МЛТ-2-680 Ом				1
R2...R4			МЛТ-0,25-1 кОм				3
R5,R8,R10			МЛТ-0,5-4,7 кОм				3
R6			МЛТ-О,25-56 кОм				1
R7.R9			МЛТ-0,25-10 кОм				2
SA			Выключатель однополюсный МТ 1				1
			Диоды
VD1...D3			1N4148						КД512
VD5							4
VD4			КС 510 А				1
VD6			КС 210 А				1
						XX-XXX.XX.XX.пзз
Из*	Лисп,	№ докцм.		Подписи	Чате
Разраб.		Иванов				Адаптер подключения сотовых телефонов к компьютеру Перечень элементов		Лит.		Лист	Листов
Пробер.		Петров								1	2
Н.контр.
Утв.

Рис. 10. Пример выполнения заглавного листа перечня элементов к схеме электрической принципиальной (рис. 9) с основной надписью формы «2»

	Поз. обознач.			Наименование				Кол.	Примем.
				Транзисторы
	VT1... Г4			ВС548				4
	X			Перемычка штыревая 4-контактная съемная				1	Любая малогабаритная
				Разъемы
	ХР1			МРН-6Ш				1
	ХР2			МРН-4Ш				Z
										Лисп.
							XX-XXX.XX.XX.11JJ
	Чзь	Лисп.	№ боком.		Подписи	Цате				2

Рис. 11. Пример выполнения следующего листа перечня элементов к схеме электрической принципиальной (рис. 9) с основной надписью формы «2а»

Об импортозамещении и конкурентных пакетах

С точки зрения импортозамещения прямым конкурентом пакету AutoCAD является графический пакет NanoCAD – базовая система автоматизированного проектирования, предназначенная для разработки и выпуска рабочей документации (чертежей). Отмеченный пакет – универсальная САПР-платформа, разработанная компанией «ЗАО «Нанософт» (Россия). Она содержит все необходимые инструменты базового проектирования разработки приложений с помощью открытого API при стоимости примерно в 10 раз меньшей, чем зарубежный пакет AutoCAD.

Основные достоинства последней версии NanoCAD 7 Plus!:

• 1)    русскоязычный ленточный интерфейс, названия команд, их расположение в различных меню, наличие командной строки для прямого диалога с пользователем и т. п. идентичны пакету AutoCAD последних версий 2015/2016;

• 2)    непосредственная поддержка ГОСТ ЕСКД;

• 3)    непосредственная поддержка формата *.dwg;

• 4)    при выполнении любой 2D- и 3D-технической документации практически отпадает необходимость пользователям переучиваться с пакета AutoCAD на пакет NanoCAD;

• 5)    для работы с пакетом NanoCAD есть «Руководство пользователя», например [23], а в сети Internet – видеоуроки, например на сайте nanocad.ru.

Следует отметить, что для знакомства с пакетом NanoCAD в сети Internet есть «Руководство пользователя» в формате .pdf и видеоуроки.

Заключение

• 1.    Приведенные компьютерные технологии опробованы автором на версии пакета AutoCAD 2016 и подтвердили свою эффективность.

• 2.    При использовании компьютерных технологий целесообразно переходить с зарубежного пакета AutoCAD на отечественный продукт NanoCAD. Такой переход должен учитывать только приведенную выше методику выполнения схем и не требует дополнительных настроек пакета на соответствие требованиям ГОСТ ЕСКД.