Grafica Asistata de Calculator

Grafică asistată de calculator

Cuprins

1. Introducere

2. Integrarea componentelor CAE – CAD – CAM

3. Categoriile de pachete de software CAD

4. Resurse Internet referitoare la CAD

5. Producători și produse software CAD

6. Soft CAD ce se poate cumpăra electronic

7. Proiectarea electronica automata (EDA)

8. Software CAD gratis sau aproape gratis (freeware și shareware)

9. Cărți și reviste despre CAD

10. Documentație electronica (articole și cârti)

11. Buletine electronice

12. Analiza cu elemente finite

Referințe

1. Introducere

Termenul „Desenarea asistată de calculator” Computer Aided Drawing (CAD) este impresionant de bine prezent pe Internet. De altfel, el reprezintă și prescurtarea de la "Computer Aided Design", adică proiectarea asistata de calculator. Folosind motorul de căutare Google, cuvântul "CAD" a fost găsit în aproape 3 milioane de pagini web din întreaga lume. Mai mult, acestui cuvânt i-a fost dedicată o întreaga categorie de nivel doi, sub domeniul "Computers", dar și alte trei categorii de nivel patru, sub domeniile afaceri/industrii/inginerie și științe/tehnologii/software. 

Aceste informații evidențiază caracterul polisemantic al termenului CAD. în literatura anglo-saxona aceasta aparentă confuzie este exploatata, pentru a evidenția permanent legătura indisolubila care exista în inginerie între proiectare și desenare. Aceasta este explicația pentru care CAD-ul este un termen intraductibil în limba romana, pe care specialiștii îl folosesc ca atare. Când este nevoie sa se evidențieze cele doua componente ale sale, cea de proiectare și cea de desenare  se folosește uneori acronimul CADD – "Computer Aided Design and Drawing".

CAD-ul a devenit o adevărata industrie cu cifra de afaceri de mai multe miliarde de dolari, de care sunt legate mari firme producătoare de software, distribuitori, grupuri de cercetare-dezvoltare, organizații de standardizare, centre de instruire și învățământ, editori de cărți și reviste, producători de bunuri și servicii, industrii și servicii speciale.

2. Integrarea componentelor CAE – CAD – CAM

Conceptul CAD  trebuie înțeles în contextul mai larg al ciclului de viața al unui produs sau serviciu:

cercetarea, inovarea și concepția, etape care fiind informatizate au generat domeniul Computed Aided Engineering – CAE și care se referă nu numai la simularea asistată de calculator a sistemelor continui sau discrete (caracterizate de sisteme de ecuații diferențiale ordinare și cu diferențe finite) ci și la modelarea corpurilor și câmpurilor (prin  tehnici de tip Finite Element Method/Finite Element Analysis – FEM /FEA sau altele similare (FDTD, BEM, FIT, etc.) utilizate în rezolvarea ecuațiilor cu derivate parțiale, întâlnite în mecanică, rezistența, mecanica fluidelor, termotehnică sau alte domenii inginerești);

proiectarea și dezvoltarea de produse și tehnologii, bazată în principal pe CAD;

realizarea de prototipuri și produse de serie, care prin informatizare au generat  domeniul Computer Aided Manufacturing – CAM;

În urma unui intens efort de standardizare (drawing exchange and interoperability), atât sistemele complexe cât și părțile lor componente relativ simple tind să fie descrise într-un limbaj informatic unic, indiferent de etapa de viața a obiectului respectiv, ceea ce determină tendința ca cele trei abordări CAE/CAD/CAM să se integreze în una unică numită "Computer Integrated Manufacturing" – CIM. În acest context trebuie integrate și preocupările moderne de grafică pe calculator (Computer graphics,  3D Computer vision, Geometric modelling, Solid modelling, Virtual reality", etc.).

3. Categoriile de pachete de software CAD

Proiectarea și desenarea asistate de calculator, în sensul cel mai larg (CAD-ul), se realizează cu programe de calculator care se pot clasifica în următoarele categorii de aplicații informatice:

aplicații pentru modelare geometrica și desenare asistate de calculator (dintre care menționam AutoCAD, Turbocad, KeyCAD, Design CAD, Solid Works, etc.);

aplicații pentru rezolvarea unor probleme generale de calcul matematic, utile mai ales în ingineria asistata CAE (dintre care menționam Matlab, Mathematica, MathCAD, Maple, etc.) sau simularea unor sisteme particulare descrise de ecuații diferențiale ordinare (cum sunt Spice – pentru analiza circuitelor electronice, EMTP – pentru analiza rețelelor electroenergetice);

aplicații destinate modelarii numerice,  cu element finit sau cu funcții similare dedicate rezolvării ecuațiilor cu derivate parțiale, utilizate în proiectarea integrata (cele mai răspândite sunt cele de calcul structural ca ANSYS, COSMOS, NASTRAN,  dar se utilizează și altele specializate în modelarea curgerii, încălzirii, câmpului electromagnetic, difuziei purtătorilor de sarcina , iar de curând cele pentru probleme cuplate – "multyphisics");

aplicații orientate spre un domeniu particular:

PipeCAD – proiectarea instalațiilor;

AeroCAD – proiectarea construcțiilor aeronautice;

ArhiCAD – proiectare arhitectonica;

GIS CAD –  realizarea harților sau a altor documente bazate pe "Geograpfic Information System" – GIS;

Cadence, Mentor, Microcad, Orcad – pentru proiectare electronica, cu diferite nivele de integrare (PCB sau IC), care alcătuiesc un subdomeniu distinct numit "Electronic Design Automation" – EDA;

ChemCAD – pentru proiectarea moleculelor și multe altele);

sisteme integrate de aplicații, cu un grad de integrare a componentelor CAE/CAD/CAM mai mare sau mai mic (dintre care menționam I-DEAS, CATIA, EUCLID, ProEngineer și SAAP).

Pentru a înțelege amploarea industriei CAD/CAM trebuie menționat ca numai în SUA piața produselor software și servicii asociate, cu aplicații doar în mecanica a depășit numai în SUA 5 miliarde și jumătate de dolari în anul 2000.

4. Resurse Internet referitoare la CAD

Informații și legături referitoare la CAD sunt publicate pe un număr esențial de mare de situri web.  Dintre acestea cele mai complete și populare sunt prezentate în extrasul din lista mare:

Tenlinks – The ultimate CAD Directory structurat sub forma de topuri ("top 10") de legături la producătorii majori de soft CAD, și industriile de servicii asociate, inclusiv cele de instruire,  consultanta, dar și de proiectare sau translatare, precum și resurse bibliografice [http://www.tenlinks.com/]

CAD Outpost – depozit de software și accesorii pentru proiectarea 3D [http://www.cadoutpost.com/];

CAD Forum – un site interactiv prin care membrii comunității CAD schimba idei și experiența [http://www.cad-forum.com/]. Aici se pot vinde și cumpăra produse și servicii CAD, sunt realizate legături la producători de soft CAD. Sunt prezente articole în format digital referitoare la industria CAD, liste de cărți ce pot fi cumpărate, inclusiv on-line, precum și buletine electronice de noutăți din domeniul CAD. Are următoarele opțiuni:  

CAD Conversation,

CAD Training,

CAD Software,

CAD Freeware,

CAD Events,

Buy and Sell,

CAD Stocks,

CAD Drawings,

CAD Software Store,

CAD Book Store,

Image Gallery;

 CAD Portal – [http://www.caportal.com/] portal de acces la cele mai importante situri dedicate CAD-ului,

CAD Depot [http://www.caddepot.com/] depozit care permite încărcarea de la distanta a produselor CAD de tip: shareware, freeware și demo precum și a documentațiilor electronice (articole free) despre CAD.

 Catalog [http://www.cadalog.com/] – noutăți CAD, software gratis și forum de discuții;

 CAD Info.NET [http://www.cadinfo.net/] permite accesul la noutăți, referințe, arhive, interactiv și motor de căutare.

CAD History [http://www.bozdoc.f2s.com/CAD-History.html] – o lista a principalelor evenimente din industria CAD, ordonate cronologic;

 Canadian CADD Services [http://www.cdncadd.comhttp://www.cad.com.au]- situl comunității CAD canadiene;

 UK Designers [http://www.ukdesigners.net/]- situl comunității CAD din Marea Britanie.

 CAD Australia [http://www.cad.com.au/]- situl comunității CAD din Australia oferă soft CAD gratuit, solutii CAD și evaluari comparative de produse CAD.

CADServer  sit britanic ce contine noutăți din domeniul CAD [http://www.cadserver.co.uk/]

T&T Tehnica și tehnologie- pagina web ce se adresează comunității CAD din România [http://www.ttech.ro/]

5. Producători și produse software CAD

Principalii producători de soft CAD general  identificați în Internet sunt:

1. Autodesk  – [http://www.autodesk.com/]

Veteranul și liderul pe aceasta piața. Este producătorul  popularului  program AutoCAD dar și a altor 37 produse, ca de exemplu AutoCAD LT (O versiune de preț redus, utila în educație), Quick CAD (o versiune simpla, ușor de învățat), 3D Studio, Autodesk Inventor, AutoCAD Mechanical, etc.  în situl sau web sunt descrise: produsele sale,  instruirea autorizata, și distribuitorii repartizați la scara mondiala. Se poate încărca un Windows demo.

2. CADKey  – [http://www.baystate.com/]

Produce instrumente pentru proiectare în mecanica pentru PC. în pagina sa web sunt prezentate produsele sale și se poate comanda o demonstrație. Linia de produse CADKEY este destinata proiectanților mecanici, inginerilor de producție și ilustratorilor tehnici din industrii ca cea aerospațiala, auto, produse medicale, mașini, echipamente de calcul, nave, produse de larg consum, mobila jucării, articole sportive și electronice. Firma considera ca oferta sa are un bun raport calitate – preț.

3. Bentley Systems – [http://www.bentley.com/]

Companie producătoare de software CAD ingineresc.  Produsul sau de baza este programul MicroStation. Dintre caracteristicile acestui produs menționam: includerea de imagini în pagini Web, prin utilizarea formatelor HTML, CGM, SVF, JPEG sau VRML,  parametrizarea automata a obiectelor neparametrice,  modele 3Dcomplexe (cu B-spline, cercuri și arce), bazate pe conceptul de "parasplid", modelarea 3D a solidelor  folosind operații Booleene, vizualizare fotorealista folosind OpenGL,  import și export în formate industriale ca DGN, DXF, DWG R14, IGES sau STEP și integrarea de aplicații Java.

4. Parametric Technology – [http://www.ptc.com/]

Producatorul pachetulor CADDS  și Pro/ENGINEER, compania are peste 30 000 de clienți.
CADDS este dedicat automatizării proiectării mecanice, fiind utilizat în proiectele mari de aeronave, nave, automobile, la care lucrează simultan mai mulți proiectanți (câteodată sute). Programul folosește atât tehnici explicite cat și parametrice pentru a crea modele 3D de solide, suprafețe sau "wire-frame" pentru piese turnate,  așchiate, forjate sau sudate.
Pro/ENGINEER 2000i2 este un editor CAD 2D/3D, care permite schimbul de date cu CATIA,  Pro/MECHANICA, Pro/DESKTOP, CADDS 5, CDRS și ICEM iar prin translatare   cu Pro/PHOTORENDER, CADAM, MEDUSA (3D ASCII format), și AutoCAD DXF/DWG.  De asemenea sunt incluse translatoare pentru formate industriale standard, cum sunt: IGES, STEP (AP202, AP203, AP214), SET, VDA, ECAD (IDF 2.0, 3.0), CGM, COSMOS/M, PATRAN and SUPERTAB , SLA, CGM (MILSPEC MIL-D-28003A), JPEG, TIFF, RENDER, STL, VRML, INVENTOR, XPATCH. Interfața sa poate fi programata în JAVA. Generează tabele indicatoare de parți componente dar și imagini fotorealiste.  Este disponibila o versiune educaționala ("Student edition"), la un preț de 300$ fata de prețul comercial al licenței de 14 000 $.

5. SolidWorks – [http://www.solidworks.com/]

Sistem de proiectare mecanica și de modelare a solidelor sub MS Windows.
Exista și o "licența studenteasaca"  care nu poate fi achiziționata de instituții, și care este valabila 18 luni. Necesita următoarele caracteristici minimale pentru calculator Microsoft Windows 2000, NT 4.0, 98 sau 95 cu Microsoft Office 2000 sau 97 recomandat, 64 MB RAM, 250 MB disk, Pentium CPU și CD-ROM.

6. International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) – [http://www.imsisoft.com/]

Companie care dezvolta software CAD general, de arhitectura și pentru publicații electronice, inclusiv TurboCAD, TurboProject  și FormTool. Programul TurboCAre nu poate fi achiziționata de instituții, și care este valabila 18 luni. Necesita următoarele caracteristici minimale pentru calculator Microsoft Windows 2000, NT 4.0, 98 sau 95 cu Microsoft Office 2000 sau 97 recomandat, 64 MB RAM, 250 MB disk, Pentium CPU și CD-ROM.

6. International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) – [http://www.imsisoft.com/]

Companie care dezvolta software CAD general, de arhitectura și pentru publicații electronice, inclusiv TurboCAD, TurboProject  și FormTool. Programul TurboCAD v7 folosește tehnologia ACIS de modelarea solidelor  și suprafețelor 3D (inclusiv generarea obiectelor 3D  prin interpolare NURBS a profilelor 3D),  reprezentarea LightWorks – fotorealista a obiectelor (inclusiv cu umbre, fundal, linii ascunse, perspectiva, puncte de vedere, suport  pentru placi acceleratoare), texturi și materiale, Visual Basic de la Microsoft, compatibilitate V6, Open GL, format de fișiere comun cu AutoCAD și MicroStation (DWG, DXF, 3DS, DGN, WMF, DWF), un browser de Internet integrat (cu facilitați de postare în HTML avand figuri JPG, DWF și 3D VRML),  metode avansate de cotare (unități multiple, tolerante, rugozități),  instrumente avansate de construire, operații Booleene 2D și 3D,  controlul paginilor de hârtie (gen celule Excel), interfața flexibile (poate emula AutoCAD, MicroStation, sau alte pachete CAD), conversie raster spre vector (inclusiv OCR) sau alte formate (BMP, JPEG, VRML), biblioteca cu peste 12 mii simboluri din diferite domenii, invatareprin curs interactiv multimedia. Necesarul de resurse minimale: Pentium CPU; Windows 95/98/ME/2000/NT 4.0, 64MB  RAM, 50MB hard disc, VGA Display, 256  culori 640 x 480 , 2X CD-ROM, mouse compatibil Microsoft. Resurse recomandate: CPU Pentium; Windows 95/98/ME/2000/NT 4.0, 64MB RAM, 55MB hard plus 64 MB spațiu swap, display Super VGA, placa grafica pe 16 biți cu accelerare, rezoluție display 1024 x 768, 4X CD-ROM drive, Microsoft IntelliMouse. Exe File: 55330K octeți.

7. DesignCAD 3000 – [http://www.designcad.com/products/dc3000.htm]

Are următoarele caracteristici: modelare 2D/3D integrata, modelarea solidelor (suprafețe complexe, operații Booleene), formate grafice de ieșire compatibile Internet (JPG, TIF, VRML), animații și prezentări (animații 3D "walk-through" în format AVI), mapari de texturi, limbaj de programare de tip Basic, customizare cu MS Visual C++/Basic, biblioteci de simboluri și texturi, instruire on-line, export DWG  și DXF, import DWG, DXF, IGES și HPGL, toate la un preț de sub 300$. Calculatorul trebuie sa aibă minim 486DX, 16MB RAM, Super VGA, Windows 9x sau NT.

8. CATIA – [ http://www.catia.com].

Este un mediu software integrat, de instrumente inginerești CAD/CAM produs de Dassault Systemes și distribuit de IBM, popular mai ales în industriile automobilistice, navale și aviatice, dar este folosit și de proiectanții de bunuri de larg consum și electronice Cu cei peste 13 000 de utilizatori,  CATIA este   liderul softului CAD/CAM/CAE integrat, chiar daca o licența costa peste 10 000 $.

9. I-DEAS [http://www.sdrc.com/ideas].

Integrated Design Engineering Analysis Software este o suita de instrumente software CAD/CAM/CAE  integrate, produse de SDRC și destinate automatizării proiectării mecanice
Pachetul  rulează pe  stații grafice Unix și este folosit de Nokia,  Xerox și alte mii de firme din lume. Licențe pentru versiunea studențeasca sunt vândute deMc Graw Hill [http://www.mhhe.com/catalogs/0072461659.mhtml]

O mai mica răspândire o au produsele:

DataCAD – software CAD pentru arhitecti [http://www.datacad.com/]

FastCAD –  produs de Evolution Computing

FelixCAD – produs de FCAD,

Generic CADD

SmartSketch – distribuit de Intergraph

Vdraft – de la  SoftSource

VectorkWorks – de la Nemetschek

Vellum Draft  – 2D  by  Ashlar

Visual CADD –  produs de IMSI

Amapi 3D   modelare 3D  cu NURBS, curbe poligonale și suprafețe  Gordon, pentru Windows și Macintosh de la TGS.

Applicon Bravo – proiectare mecanica de la Unigraphic Solutions

Alibre – modelare și proiectare mecanica

AutoVue SolidModel și SolidModel Pro – vizualizează fișiere viewing of CATIA și alte formate ( inc,. 2D). By Cimmetry Systems, Inc.

 C4W – 3D CAD/CAM software

 Cadmatic – sistem 3D CAD/CAE/CAM pentru proiectarea navelor

 Imageware – software de modelarea suprafețelor 3D produs de SRDC

 Interactive Product Animator – pachet de animație integrat în PTC, SDRC, SolidWorks și alte medii MCAD, produs de Immersive Design

IronCAD – pachet de modelarea solidelor cu posibilitate de "drag-and-drop", creare automata de layouturi 2D și import /export fata de cele mai populare pachete CAD și de  modelarea solidelor

Mechanical Power Tools – instrument adițional de proiectare mecanica, produs de CAD fx

 MechSoft  adițional la programe MCAD

MyQuote –  primește oferte de la potențiali producători pentru piesele 3D proiectate,  software produs de QuickParts.com.

SolidMaster – modelare solide și suprafețe libere precum și reprezentări 2D, produs de CADMAX

SolidThinking – modelare conceptuala produs de Gestel, Italy

 SolidView – vizualizare și marcare 2D /3D, produs de Solid  Concepts

SwissPrecision/Engineer – modelarea parametrica a solidelor

 Synthesis Professional software de modelare parametrica ce creează fișiere AutoCAD

T-FLEX Parametric – software de modelarea solidelor bazat pe parametrizare sau schițe 2D importate, convertite la 3D, obiecte 3D generate din primitive folosind operații Booleene și ansamblări 3D, produs de Martin Sales International.

thinkdesign – modelare de suprafețe și volume produs de think3.

UGS – generatoare pentru Unigraphics, Solid Edge, Parasolid and iMAN

VariCAD – modelare de solide sub Linux și Windows

Vellum Solids – modelare 3D cu scop industrial și de proiectare produs de Ashlar

VX Vision – modelare solid/suprafață produs de VX  (Varimetrix Corporation)

Create – generatoare pentru  OneSpace utile în dezvoltarea colaborativă

SolidDesigner  proiectare mecanica

Cubulus Software GmbH – software CADde modelare 2D și 3D a solidelor

EMbassy – prototip virtual 3D  produs de LiniusTechnologies.

EMIS – manager baza de date de modele 3D cu editor grafic (Microsoft Access în loc de DWG), produs de Visual  Engineering.

GrayTech Software – Sistem CAD/CAM 3D pentru proiectare, documentare și producție (include  GTWorks și CADX11)

HP Mechanical Design Automation – Software MCAD al firmei Hewlett Packard.

În urma e-sondajului realizat  de Regis Le Boite, după 410 răspunsuri statistica preferințelor utilizatorilor arată astfel:

AutoCAD                     55,61 % 

Pro/Engineer               13,20 %

SolidWorks                 10,24 %

Catia                               7,32 %

Microstation                   6,59 %

Solid/Edge                     4,15 %

Euclid                             1,95 %

CADDS                        0,24%
 

6. Soft CAD ce se poate cumpăra electronic

Folosind funcția e-shoping  din Nescape/Search/AltaVista s-au obținut următoarele oferte pentru licențe de pachete software CAD:

Turbocad Designer 2D/3D V5.0 for Win95/98/NT  $29.99 TurboCADr Designer 2D/3D Has to Learn. Learn while you are designing. Design while you are learning.

Key Cad Deluxe for Win3.1/95 Claiming that you can "design anything with engineered precision," (and for under $30, too!) the KeyCADT Deluxe (Win3.1/95).

Turbocad Professional Competitive Upgrade V6.0 for Win95/NT  $129.99 IBM's TurboCAD Professional v6  it's an unbeatable value when it comes to professional.

DesignCAD 2D v7.0 w/ DesignCAD 2D Symbols Library $184.86 DesignCAD 2D and DesignCAD 2D Symbols Library, for Windows version 7.0 from ViaGrafix is powerful, inexpensive, and easy to use.

7. Proiectarea electronica automata (EDA)

Cele mai importante situri web dedicate proiectării electronice automate sunt:

ChipCenter [http://www.chipcenter.com/] – este un centru de cunoștințe în domeniul proiectării electronice, permițând accesul la instrumente on-line, experți și comunități dar publica și evaluări ale produselor noi, buletine de știri, scheme și circuite, note de aplicații, dar și referințe la alte resurse Internet;

EEdesign.com [http://www.eedesign.com/] – revista electronica dedicata metodologilor și instrumentelor de proiectare electronica, conectata la rețeaua EDTN și care oferă: noutăți, editoriale, articole, ghid pentru comparatori și legături la resurse;

DeepChip [http://deepchip.com/] – sit menținut de John Cooley, cu posibilitatea de abonament la buletinul electronic ESNUG;

EETimes [http://www.eetimes.com/] – revista electronica săptămânala cu următoarele capitole: canale, departamente, cariere, evenimente, produse, legături și autoprezentare;

Integrated Systems Design MAGasine- isdmag.com [http://www.isdmag.com/] – revista electronica on-line cu următoarele intrări: noutatea zilei, arhiva, motor de căutare, calendarul evenimentelor, editorial, liste, resurse, informații despre magazin,

ElectronicNews Online [http://www.electronicnews.com/ – magazin electronic ce publica: noutăți, locuri de munca, evenimente  și numere anterioare arhivate,

Electronic Design, Technology & News – EDTN network [http://www.edtn.com/] – portal de acces la siturile EDA cele mai importante, cu următoarele intrări: comunități, noutăți, cariere, canale, resurse și servicii.

EDAtoolsCafe [http://www.dacafe.com//] – portal care permite accesul la informații despre locuri de munca, noutăți, produse și resurse. Printre altele permite  căutarea instrumentului software necesar și accesul la cotațiile NASDAC ale primelor 10 companii EDA.

EDA Consortium [http://www.edac.org/] – situl asociației internaționale a companiilor dezvoltătoare de produse software EDA.  Acest consorțiu cu peste 100 membri este organizatorul celor două mari conferințe: Design Automation Conference (DAC) în SUA  și Design Automation and Test în Europe (DATE) în Europa. Conform acestui sit, industria EDA a depasit cifra de afaceri de  3,5 miliarde de dolari anual (56% în SUA, 20% în Europa și 18 % în Japonia),

eda.org – [http://www.eda.org/] – sit menținut de VHDL Int. dedicat standardelor EDA utilizate sau în dezvoltare.

Următoarele produse și companii producătoare joacă un rol major în proiectarea electronică;

Ansoft,

Avant!,

Cadence Design,

IntelliSense Corporation,

Mentor Graphics,

Microcad,

Sage EDA,

Simucad,

TurboSpice,

USCAD

Următoarele produse se distribuie gratis, cu licența GPL (GNU Public License ) sau permit accesul la surse (open-source):

Synopsys' TAP- [http://www.synopsys.com/partners/tapin/tapin_program.html] – format de interoperabilitate larg utilizat;

The Linux EDA site – [http://www.linuxeda.com/] – produse și instrumente EDA ce rulează sub Linux

Open EDA  – [http://www.openeda.org/] – este situl web al Silicon Integration Initiative (Si2) al celei mai importante comunități ce promovează accesul liber la sursa,

The Open Collector [http://opencollector.org/] – menține o lista completa a instrumentelor EDA open-source

 Proiectul  gEDA [http://www.geda.seul.org/] – care ca scop dezvoltarea de instrumente EDA sub licența GPL, inclusiv: proiectarea circuitelor electrice, captura de scheme, simulare, prototipuri și producție,

 SystemC   – [http://www.systemc.org/] – platforma de modelare de tip C++ a sistemelor deschisa la initiativa companiei Synopsys,  dar împreună cu CAdence și NEC,

 CynLib [http://www.cynapps.com/] – biblioteca de clase C++ oferita de  CynApps, care permite transformarea limbajului în unul de descriere hardware,

Alliance  [http://www-asim.lip6.fr/alliance] – sistem complet de instrumente CAD portabile pentru VLSI (compilator și simulator VHDL, sinteza logica, plasare și rutare, verificare, biblioteca CMOS portabila ce conține ROM și RAM),

Icarus Verilog [http://icarus.com/eda/verilog] – este un instrument de sinteza și simulare, scris inițial pentru Linux. Accepta surse Verilog (IEEE-1364) și poate genera cod C++ , care compilat și linkeditat cu biblioteca run-time "vvm" permite prin execuție realizarea simulării. Pentru sinteza, compilatorul generează un netlist în formatul dorit.

 The Electric VLSI Design System [http://www.staticfreesoft.com/] – este un produs GPL care ofera captura de scheme, descriere VHDL, simulare și generare masti de circuite integrate,

 Magic,  [http://www.research.compaq.com/wrl/projects/magic] – instrumentul clasic de proiectare măști dezvoltat de University of California at Berkeley.

Alte liste se pot găsi în paginile portalelor CAD sau la Idaho Univ. [http://www.mrc.uidaho.edu/vlsi].

Alte referințe:

 http://www.cs.caltech.edu/~cs181/doc/ – Documentation for VLSI Tools

 http://www.reg.trlabs.ca/vlsi/electric/index.html – Using the Electric VLSI Design System,  Steven M. Rubin

 http://www.rulabinski.com/cavd Computer Aids for VLSI Design, S.M.Rubin, 1944

 http://www.research.compaq.com/wrl/projects/magic/magic.html – Magic – A VLSI Layout System

 http://cas.et.tudelft.nl/~space/short.html – Space: Accurate and Efficient Layout-to-Circuit Extractor for Deep Submicron Technologies

 http://www.ifm.liu.se/~perla/EDA_Course/circuit_extraction.pdf – Darius Jakonis – Circuit extraction

 http://utelnt.el.utwente.nl/links/gerez/cadvlsi/book.html –  S H Gerez Algorithms for VLSI Desig Automation

 http://www.imio.pw.edu.pl/vlsi/imiocad/excess/ – EXCESS II: A Circuit Extractor

 http://www.oea.com/document/netan.html – NET-AN  Multi-Net 3D Field Solver  Extraction Tool

 http://www.pcmp.caltech.edu/chipmunk/index.html – The Chipmunk System

 http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/magic/  – The Magic Home Page

 http://www.iar.unlp.edu.ar/~fede/revistas/lj/Magazines/LJ39/1317.html – An Introduction to IC Design Under Linux

 http://www.systemcom.hr/amdc/ad1.html –  EDA TOOLS DEVELOPMENT at SYSTEMCOM  http://www.iqe.ethz.ch/pel/home_pages/martinb/Publications/BEMBenchmarkReport.pdf – Benchmarks for electrostatic BEM simulations

 http://www.silvaco.com/applications/archive/june_98/a1/jun98_a1.html – Maverick: Hierarchical Netlist Extractor for PC Platforms

8. Software CAD  gratis sau aproape gratis  (freeware și shareware)

4Design – Un produs CAD robust pentru DOS, Windows 95, 98 (nu și NT), se teleincarca în format comprimat (zip) sub forma unui fișier de 11.4 MB.

[http://www.4dgraphics.net/4design.htm]

CadSdt Lite v3.1-  un produs CAD  complet gratis, forma redusa (fara "layot"-uri multiple) a produsului comercial CadStd  Pro produs de firma Apperson&Daugters.

[http://www.cadstd.com/download.html]

CADVANCE v 6.5 – Produs CAD pentru Windows, produs de FIT (Furukawa Information Technology) Inc. SUA  (CA) și care este distribuit gratis pe dischete.  Firma FIT produce și programul comercial CADVANCE 2000 (v7.2). O licența educaționala din acest produs se vinde cu 250 $ (sunt disponibile și licențe de campus).  Produsul permite aplicații 2D și 3D, are un număr nelimitat de nivele undo, suporta 20 formate raster și DWG/DXF (translator Autocad R13). Poate rula sub Windows 3.1, 95/98/NT.  Producătorul îl  considera deplin funcțional și perfect pentru instruire. [http://www.cadvance.com/65form.htm]

IntelliCAD 2000  produs de CADopia  este conceput ca un produs CAD adaptat cerințelor studenților, educatorilor, arhitecților, proiectanților, desenatorilor și inginerilor [http://www.cadopia.com/. în afara produsului de baza, care este gratis,  firma producătoare comercializează și un produs cu facilitați avansate, dar la un preț rezonabil.  Programul utilizează în mod nativ formatul DWG, permițând utilizatorilor sa citească orice fișier produs cu Autocad,     fără translatare. Produsul are comenzile compatibile cu cele de la Autocad (permite citirea fișierelor de meniuri și scripturi Autocad .MNU, .SCR), AuoLISP și ADS. Produsul rulează sub Windows 95/98 sau NT și necesita un PC cu Pentium, 64 MB RAM minim 50 MB disc. Produsul de baza asigura următoarele funcții:

       ActiveX support including in-place editing

       Drawing Explorer(TM)  for managing layers, blocks, line types, and more

       Graphical block preview

       Work with multiple open drawings (MDI)

       Real Time Pan & Zoom

       Right-mouse click to edit properties of multiple selected entities

       Script recorder

       Unlimited undo/redo

       Visual customization of menus and toolbars

iar cel avansat are în plus:

       Photorealistic 3-D rendering

       Visual Basic for Applications (VBA)

       Raster image display

Open CASCADE  este  ce mai buna alternativa industriala deschisa "Open Source" la nucleele de modelare 3D comerciale (proprietare) [http://www.opencascade.com/].  Pachetul consta dintr-o biblioteca C++ de obiecte reutilizabile ce sunt disponibile în sursa. El este destinat producerii de aplicații grafice 3D, inclusiv din domeniile:  CAD, CAE, CAM, AEC, GIS, reverse engineering, etc. Platformele suportate în prezent sunt  Linux, Windows NT și Sun Solaris. Cu Open CASCADE se obține acces la codul sursa al diferitelor obiecte geometrice 3D,  de la primitive volumetrice la suprafețe 3D avansate (NURBS, Beziers) precum și la mulți algoritmi avansați de modelare geometrica (intersections, projections, local  and global properties of objects, Boolean operations, hidden line removal, fillets and chamfers, draft angles, graphic representation of 2D and 3D objects în an Open GL-based viewer, etc.). în plus, Open CASCADE citește și generează date în acord cu standardele: IGES și STEP, asigurând comunicarea cu mediile actuale integrate  de proiectare (Catia, Euclid). Mai mult, modulul Open CASCADE Application Framework permite dezvoltarea rapida a aplicațiilor, oferind șabloane (template) de aplicații gata de utilizat, parametrizarea modelelor și posibilitatea de a atașa atribute negeometrice la geometrii. Utilizând pachetul Open CASCADE firma Matra a dezvoltat pachetul CAD numit EUCLID. Cei 50 de membri ai echipei de dezvoltare sunt localizați la Matra Datavision's Corporate în Franța, în filialele din   Rusia (Nijni-Novgorod) și Belarus (Minsk), dar operează și în SUA, Marea Britanie, Germania și Italia.

SoftCAD 3D Lite v 1.5 [http://www.softcad.com/] este un program de modelare 3D, editare, rendering, și animație cu aplicații în special în arhitectură, design interior, peisaj, mobilier, construcții și grafica. Permite generarea și editarea  suprafețelor intr-o maniera ușor de folosit și de învățat, animații OpenGL și texte 3D.  Obiectele 3D pot fi exportate în format DXF, sub forma de proiecții. Poate fi executat sub Windows 95/98 sau NT cu spațiu de disc liber de min. 50 Mb. Licența de utilizare  are prețul de 199 $ ( 99$ pentru SoftCAD 2D), dar versiunea 1.16 Lite se distribuie gratis, prin Internet. Firma producătoare a donat licențe cu scop educațional institutelor de arhitectura din România și Ungaria.

Solid Edge Origin este un instrument CAD [http://www.solid-edge.com/Origin], forma limitata a pachetului complet de software Solid Edge, produs de firma  UGS. El include modelarea 3D a  părților componente, un sistem complet de desenare mecanica 2D (linii, arce, cote, etc.), importul și exportul datelor 2D și o instruire integrata.  Modelarea solidelor 3D include proiecția automata 2D, parametrizarea și desenarea pieselor prismatice, ca elemente de baza pentru CAD 3D.  Origin permite importul și exportul datelor CAD 2D în formatele DXF și DWG. Firma pune la dispoziție gratis inclusiv un pachet HTML de instruire asistata prin Internet –  "Computer-Assisted Self Training (CAST) package".

Firma IMSI din SUA produce pachetul TurboCad V7.0 [http://www.imsisoft.com/], care oferă o soluție completa  de proiectare oricui  trebuie sa creeze, editeze sau vizualizeze desene 2D sau 3D . Pachetul  TurboCAD 2D  este oferit gratis (încărcare pe web). Cu el se pot edita desene 2D care pot fi importate sau exportate în formate standard industriale, pachetul fiind compatibil cu Autocad. IMSI a distribuit peste 1 200 000 licențe. Calculatorul trebuie sa aibă minim:  CPU 486 DX2/66; 16 MB RAM (32 MB recommended); 30 MB hard disk space; VGA graphics card; CD-ROM drive; Windows 95,98, sau Windows NT 4; Mouse; conexiune Internet recomandata.

 DeltaCad –  program CAD shareware pentru Windows 95, 98, NT, 2000 [http://www.dcad.com/]. Costul licenței v 4.0 este de $ 39.95 (comanda electronica), peste 100 de mii licențe vândute. Caracteristici: ușor de învățat, asistența senzitiva la context, desenează puncte, linii, cercuri, elipse, arc, splinuri, texte, dimensiuni, dreptunghiuri, pătrate, triunghiuri, hasuri, include poze .BMP, exporta poze în editoare, permite crearea de simboluri personalizate, calculează lungimi și arii, conține un limbaj de programare de tip Basic pentru macrocomenzi , creează solide, suprafețe ascunse și secțiuni, are facilitați multiple de zoom  și editare grafica (move, copy, mirror, rotate, scale, change color, change line type, change cross-hatch pattern, change line weight, Undo, create a corner, radius), vine cu exemple de desene și biblioteca de simboluri, citește și scrie fișiere .DXF compatibile cu alte programe CAD, creează lista de parți, etc.

Design Workshop Lite dezvoltat de Artifice Inc. creeaza modele 3D, ce pot fi renderizate și vizualizate din diferite puncte, pornind de la schițe de prezentare (DXF), pentru construcții și arhitectura sau orice alt proiect spațial. Firma produce și o versiune "profesionala",  la un preț  rezonabil [http://www.artifice.com/free/dw_lite.html].

Minos program freeware de modelarea solidelor realizat de francezul Regis Le Boite.  El este ușor de utilizat și de învățat,  extinzând facilitățile sistemelor 2D și 3D existente de tip wirefrime. Pachetul permite proiectarea parților și ansamblelor 3D, pornind de la elemente simple ca: linii, curbe, cercuri, care pot fi apoi translatata, rotite sau plimbate de-a lungul unei curbe pentru a forma solide.  Prin combinarea primitivelor standard: paralelipipezi, cilindri sau  conuri se obțin forme complexe. Modele create pot fi vizualizate din orice unghi, cu viteza mare [http://perso.wanadoo.fr/rleboite/minos.htm].

Tlinea v3.0 este un program de desenare 2D din categoria shareware, dezvoltat în Spania.  Importa fișiere  .dxf  și exporta formate ca . bmp. wmf  și dxf

[http://www.iespana.es/tlinea/indexi.htm].

Varkon este  un sistem gratis de programe CAD sub Linux, dezvoltat de Microform AB Suedia, care permite desenarea , modelarea, vizualizarea precum și parametrizarea obiectelor pentru diferite aplicatii CAD [http://www.varkon.com/].

9. Cărți  și reviste despre CAD

Pagina [http://www.ttech.ro/revistec.htm] conține referințe la paginile web ale celor 17 reviste de CAD  (sau cu secțiuni de CAD) care apar în România.  

10. Documentație electronica (articole și cârti)

Prezentare AutoCAD   în limba romana:

[http://www.ournet.md/~autocad]
 

11. Buletine electronice

upFront.eZine:  gratis, de 6 ani săptămânal (in fiecare marți dimineața), prin e-mail [http://www.upfrontezine.com/welcome.htm]

TenLinks On Line Media Kit – principale știri CAD zilnice (titluri și referințe) [http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/CAD_Headlines_sample.htm]

Tenlinks On Line Kit CAD Shareware – săptămânal informații despre shareware [http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/cad_depot_newsletter.htm]

12. Analiza cu elemente finite

Un portal important dedicat analizai cu elemente finite ca parte a CAE este Tenlinks [http://www.tenlinks.com/CAE/FEA/index.htm]

Aici se găsesc legături referitoare la:

produse și companii

general (ALGOR, ANSYS, COSMOS/M, MSC.Nastran)

structural

geomecanic

CFD și termic

turnare

electromagnetic

software gratis

situri dedicate FEA

documentații electronice

periodice referitoare la FEA

consultanți FEA

activitate referitoare la ANSYS [http://www.ansys.com/] și Algor [http://www.feaincad.com/]

alte resurse Internet

Referințe

[1] Tenlinks – The ultimate CAD Directory http://www.tenlinks.com
[2] CAD Outpost – http://www.cadoutpost.com
[3] CAD Forum – http://www.cad-forum.com
[4] CAD Portal – http:// www.cadportal.com
[5] CAD Depot – http://www.caddepot.com
[6] Cadalog – http://www.cadalog.com
[7]  CAD Info.net – http://www.cadinfo.net
[8] CAD History – http://www.bozdoc.f2s.com/CAD-History.html
[9] Canadian CADD Services – http://www.cdncadd.comhttp://www.cad.com.au
[10] UK Designers – http://www.ukdesigners.net
[11] CAD Server  – http://www.cadserver.co.uk
[12] CAD Australia – http://www.cad.com.au
[13] Autodesk  – http://www.autodesk.com
[14]  CADKey  – http://www.baystate.com
[15] Bentley Systems – http://www.bentley.com
[16] Parametric Technology – http://www.ptc.com
[17] SolidWorks – http://www.solidworks.com
[18] International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) – http://www.imsisoft.com
[19] VARKON – a CAD free system developed by Microform AB Sweden – http://www.varkon.com
[20] Turbo CAD 2D http://www.turbocad.com/2dcentral.html
[21] IntelliCAD – http://www.photoplotstore.com/pages/free_cad_software.html
[22] Free CAD Software  http://www.cs.ucr.edu/~ehwang/freeCAD.html
[23] Free CAD software Smartdraw – http://www.free-cad-software.com/index.htm
[24] NEA Center for  Education Technology –  http://www.nea.org/neacetwb/cetmsgs/439.html
[25] Free CAD software (Autocad compatible) – http://support.mcneel.com/rhino_archive/…07127_dya0.html
[26] http://www.free-cad-software.com/index.htm
[27] http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/CAD_Headlines_sample.htm
[28] 4Design –  http://www.4dgraphics.net/4design.htm
[29] SMARTDRAW  free CAD software  http://www.where-i-find.com/drawing/free_CAD.htm
[30] CadStd v3.1 – http://www.cadstd.com/download.html
[31] CADvance v6.5- http://www.cadvance.com/65form.htm
[32]  CADopia – InteliCAD 2000 – http://www.cadopia.com
[33 ] Open Cascade – http://www.opencascade.com
[34] Soft CAD   – http://www.softcad.com
[35] Solid Edge Origin  – /http://www.solid-edge.com/Origin
[36] Delta CAD – http://www.dcad.com
[37]  upFront.eZine – http://www.upfrontezine.com/welcome.htm

2. SCHEME ELECTRICE

2.1 Întocmirea desenului de schemă electrică

2.1.1 Caracteristicile desenului schematic în domeniul electric

Documentația de fabricație și de utilizare a unui produs din domeniul electric include, pe lângă desene de execuție și desene schematice. Schemele electrice sunt utilizate și în prospectele și manualele tehnice ale produselor electrice. Schemele electrice sunt o completare a documentației de fabricație.

Schemele electrice sunt reprezentări grafice simplificate ale modului în care sunt conectate funcțional și fizic diferite părți ale unei instalații electrice. Schemele electrice utilizează simboluri grafice și semne convenționale specifice.

În prezent sunt utilizate numeroase pachete soft care realizează automat diferite tipuri de desene din domeniul electric

2.1.2 Clasificarea schemelor electrice

După destinația și scopul pe care o au, schemele electrice sunt:

a. scheme explicative

b. diagrame explicative

scheme de conexiuni

planuri de amplasare

Schemele explicative pot fi scheme funcționale, scheme de circulație sau scheme de echivalență.

Schemele funcționale redau principiul de al unei instalații, aparat, mașină sau ansamblu electric. Prezentare a schemelor funcționale este redată sub forma de scheme principiale în fig. 2.1. sau de scheme – bloc fig. 2.2. Pentru realizarea lor este necesară delimitarea corectă a elementelor componente sau a modulelor de funcționare.

Fig.2.1 Schema principală a unui rezistor cilindric cu peliculă fină metalică

Fig. 2.2 Schema bloc a unui osciloscop cu evidențierea modulelor componente

a intrărilor și ieșirilor

Schemele de circulație redau fluxul de energie, materiale și informație fig. 2.3. Aceste scheme trebuie să respecte principiul conform căruia orice subsistem trebuie să aibă cel puțin o intrare și cel puțin o ieșire, un modul de intrare în sistemul global și un sistem de ieșire din sistemul global.

Fig. 2.3 Bilanțul puterii active la mașinile sincrone cu excitație independentă,

În regim de motor și respectiv de generator

Schemele de echivalență definesc modalități de înlocuire formală a unor elemente de circuit electric în vederea realizării anumitor calcule tehnice fig.2.4.

Fig.2.4 Schema electrică echivalentă a transformatorului când sunt

considerate și pierderile în fier

Diagramele explicative furnizează informații adiționale pentru schemele explicative( succesiuni, secvențe de operații și acțiuni, timpi de acționare, intervale de lucru).

Schemele de conexiuni și tabele de conexiuni, sunt extrem de utile în procesul tehnologic de fabricație, la realizarea fizică a conexiunilor, la verificarea corectitudinii lor, și la depanarea produsului. Aceste scheme de conexiuni și tabele de conexiuni pot fi elaborate separat pentru conexiunile interioare, pentru cele exterioare, precum și pentru bornele produsului. Schemele de conexiuni pot cuprinde informații privind tipul și lungimea cablurilor sau a conductoarelor de legătură.

În cazul unor scheme de conexiuni complicate, se pot trasa numai capetele conexiunilor, cu indicarea adresei capătului opus fig. 2.5.

Documentația tehnică de execuție a unei instalații electrice cuprinde întotdeauna scheme sau tabele de conexiuni exterioare și interioare, care se întocmesc pe baza schemei desfășurate (fig.2.5.1).

Fig. 2.5.1. Schema electrică desfășurată a acționării unui motor asincron.

a. Schema de conexiuni exterioare reprezintă desenul de execuție pentru realizarea legăturilor între părțile componente ale unei instalații (fig. 2.5.2). Schema poate cuprinde și informații despre tipul și lungimea cablurilor sau a conductoarelor de legătură, dacă documentația tehnică nu conține un „jurnal de cabluri” (ex. cablurile W1, W2 tip CZZ 4 x 2,5 mm2, cu lungimile de 5 m, respectiv 2 m și conductorul de legare la pământ Cu 16 mm2 din fig. 2.5.2).

Echipamentele din compunerea instalației se reprezintă prin forme geometrice simple (ex. dreptunghi A1, cerc M1), iar conexiunile dintre ele se desenează prin linii individuale (ex. conductorul de legare la pământ E) sau grupate în cabluri (ex. W1, W2). Semnul convențional al fiecărui conector este însoțit de un reper de identificare (ex. șirul de cleme X1).

Fig. 2.5.2.Schemă de conexiuni exterioare

b. Schema de conexiuni interioare reprezintă desenul de execuție pentru realizarea legăturilor dintre aparate în interiorul unei unități de montaj. În figura 2.5.3 se prezintă schema de conexiuni din interiorul panoului de acționare A1, întocmită pe baza schemei desfășurate din figura 2.5.1.

Fig. 2.5.3.Schema de conexiuni interioare a unui panou de acționare (întocmită pe baza schemei de circuite din fig. 2.5.1).

Elementele schemei de conexiuni se reprezintă prin forme geometrice simple (dreptunghiuri în fig. 2.5.3) sau prin semne convenționale. Amplasarea elementelor pe desen trebuie să reflecte, pe cât posibil, dispunerea efectivă din echipament (reprezentare topografică), fără însă a respecta o anumită scară a desenului.

Conductoarele de conexiuni se pot trasa în întregime sau se figurează numai capetele de legătură la aparate și cleme. În figura 2.5.3, schema de conexiuni interioare s-a desenat fără reprezentarea completă a legăturilor, iar marcarea conductoarelor s-a realizat prin adresa capătului opus al legăturii și numărul de ordine al conexiunii (ex. F4:2/3 – marcaj la un capăt al conductorului de conexiuni 3, care face legătura între bornele S1:7 și F4:2). Diferite posibilități de marcare a capetelor unui conductor prin tile sunt prezentate în figura 2.5.4. Tipul, secțiunea și culoarea conductoarelor se specifică într-o NOTĂ (fig. 2.5.3).

Fig. 2.5.4. Sisteme de marcare a conductoarelor prin tile: a – adresa bornei de conectare; b – adresa bornei opuse; c – adresa ambelor borne la care se racordează conductorul; d – marcare independentă de borne (numărul nodului); e – sistem mixt (adresa bornei opuse și numărul conductorului).

c. Tabel de conexiuni exterioare. Indicațiile cuprinse în schema de conexiuni exterioare (fig. 2.5.2) se pot prezenta și tabelar. Fiecare rând al tabelului 1. se referă la o conexiune individuală.

Tabel de conexiuni exterioare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig. 2.5.1)

Tabelul 1.

Notă: Cablurile CYY 4 x 2,5 mm2 se pot înlocui cu 4 conductoare FY 2,5 mm2 în tub de protecție etanș lăcuit PEL 11.

Spre exemplu, primul conductor al cablului W2 realizează conexiunea între clema X1:5 din panoul de acționare A1 și borna U a motorului M1. Dacă proiectul nu cuprinde un jurnal de cabluri distinct, în tabelul de conexiuni exterioare se specifică în plus, tipul cablului, secțiunea, lungimea și numărul conductoarelor.

d. Tabel de conexiuni interioare. În anumite cazuri, un tabel de conexiuni interioare (tab.2) este preferat unei scheme, deoarece prezintă într-o formă grafică mai simplă și un spațiu mai redus, același volum de informații.

Tabel de conexiuni interioare pentru un panou de acționare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig. 2.5.1)

Tabelul 2

Notă: Conductoare de tip FY (F – utilizare în instalații fixe; Y – izolație de PVC); N – negru; GV – galben-verde; R – roșu.

Tabelul de conexiuni cuprinde date privind bornele de racordare, tipul, secțiunea și culoarea izolației conductoarelor . Conexiunile se înscriu succesiv în tabel, pe cât posibil în ordinea execuției fizice a legăturilor între cleme și aparate sau între bornele a două aparate. Ordonarea informațiilor se face grupând legăturile la nodul de care aparțin (fig. 2.5.5). Marcarea nodurilor se efectuează prin numere naturale de la 1 la n, începând cu circuitele de forță.

Cod de culori pentru identificarea conductoarelor

Tabelul 3

Fig. 2.5.5. Definirea nodurilor în schemele de circuite ca un ansamblu de două borne (nodul 8) sau mai multe borne (nodul 17), interconectate prin conductoare.

Tabelul 2 s-a întocmit pe baza schemei desfășurate din fig. 2.5.1,în care s-au numerotat succesiv 21 de noduri. Numărul nodului se înscrie în prima coloană a tabelului. Următoarele coloane conțin reperul de identificare al clemei și al bornei de aparat, între care se realizează conexiunile. Spre exemplu, nodul 10 corespunde legăturii între clema X1:6 și borna F5:B, iar nodul 18 cuprinde conexiunile succesive între bornele S1:9, S2:4 și K1:2. Diametrul și culoarea conductoarelor se trec în ultima coloană, iar tipul conductoarelor se specifică într-o NOTĂ de subsol.

Planurile sau tabelele de amplasare, sau scheme de montaj, redau dispunerea spațială a componentelor unei instalații electrice și modul de încadrare în ambient.

2.2. Scheme electrice. Metode de reprezentare

După metoda de reprezentare, desenele schematice pot fi clasificate în mai multe moduri:

scheme monofilare

scheme multifilare

Schemele monofilare pot reda două sau mai multe conductoare printr-o singură linie. Un set de aparate sau elemente de circuit similare se pot reprezenta printr-un singur simbol sau semn convențional. Spre deosebire de acestea, schemele multifilare diferențiază fiecare conductor printr-o linie de desen, fiecare aparat printr-un simbol, fig. 2.6.

Fig. 2.6 Schema monofilară (a) și respectiv trifilară (b) a unui circuit electric

După dispunerea semnelor convenționale ale elementelor componente dintr-un aparat, instalație, se diferențiază reprezentări asamblate, reprezentări semiasamblate și reprezentări desfășurate fig.2.7. Într-o reprezentare asamblată, elementele componente ale unui aparat, dispozitiv, sunt reprezentate grupat, fig.2.7 a, (contactorul K1, releul termic F4).

Fig. 2.7 Reprezentarea asamblată (a),semiasamblată (b),și desfășurată (c) a unui circuit electric

Într-o reprezentare semiasamblată elementele ce compun un aparat, un dispozitiv sunt reprezentate dispersat în schema electrică, ceea ce facilitează înțelegerea modului de funcționare, dar sunt desenate și legăturile mecanice dintre acestea, fig.2.7.b (contactorul K1 și releul termic F4). Pentru schemele complexe, există riscul unor confuzii între legăturile mecanice și cele electrice.

2.3 Scheme de circuite electrice în reprezentare desfășurată

2.3.1. Utilitatea schemelor de circuite electrice

Schemele de circuite sunt cele mai clasice scheme din domeniul electric. Ele pun în evidență structura circuitului electric, fiind indispensabile în definirea funcțiilor electrice ale acestuia. Schemele de circuite utilizează pentru diferitele componente de circuit simboluri și semne convenționale standardizate pe plan internațional, evidențiind și legăturile electrice dintre componente.

Forma cea mai clară a schemelor de circuite este reprezentarea desfășurată. Pentru identificarea diferitelor componente ale unui aparat electric, toate părțile sale, dispersate în schemă în diferite poziții, vor fi notate prin același identificator literar-numeric. Reperul de identificare se înscrie în stânga (deasupra) aparatului, iar codul bornelor în dreapta (dedesupt).

Dispunerea fizică a componentelor circuitului electric este omisă, precum și redarea modului de fixare mecanică, prevalând redarea clară și logică a structurii acestuia.

Schemele de circuite electrice sunt utile nu numai în fabricația produsului, dar și în depanarea și întreținerea ulterioară a acestuia.

2.3.2. Reguli de bază în reprezentarea schemelor de circuite electrice

Aparent simple prin elementele grafice pe care le conțin, schemele pentru circuite electrice se supun unor reguli de desenare, care asigură un aspect lizibil și unitar.

Una din regulile esențiale se referă la utilizarea unor simboluri și semne convenționale standardizate pe plan internațional pentru elementele de circuit.

În desenarea unei scheme de circuit electric, se recomandă gruparea elementelor de circuit care realizează o funcție de bază, chiar dacă fizic, acestea nu aparțin aceleiași unități constructive. Succesiunea grupelor funcționale trebuie să corespundă succesiunii operațiilor sau transmisiei semnalului. Este preferabil ca această succesiune să fie direcționată grafic de la stânga la dreapta și/sau de sus în jos. Fig. 2.8, având ca intrare “antena” și ca ieșire “ieșirea audio”.

Fig. 2.8 Schema unui radioreceptor pentru UUS

Liniile din schemă care simbolizează conductoare trebuie să fie reprezentate cu cât mai puține încrucișări și schimbări de direcție, fig. 2.9. Se vor evita liniile de conexiune foarte lungi.

Fig. 2.9 Reprezentarea optimă a liniilor conductoare

Derivațiile( întâlnirea a două sau mai multe conductoare), nodurile de circuit se reprezintă cu punct îngroșat, fig.2.10 a, sau cu un cerculeț, fig.2.10 b. În aceiași schemă toate derivațiile se reprezintă în același mod.

a) b)

Fig. 2.10 Reprezentarea derivațiilor în schemele de circuite

Încrucișările liniilor conductoare (intersecțiile aparente rezultate din desenare) nu se marchează prin nici un semn distinctiv, fig. 2.11. a. Uneori pentru a evidenția absența punctului comun, una din linii cuprinde un arc ocolitor, fig.2.11 b. Pentru încrucișări desenate paralel, este recomandabil ca ocolirile să fie desenate pe aceeași direcție, fig.2.11. c.

a) b) c)

Fig. 2.11 Reprezentarea încrucișărilor (intersecții aparente) de linii conductoare

Pentru a evita confuziile, două linii conductoare care se încrucișează nu trebuie să își schimbe direcția chiar în punctul de încrucișare, fig.2.12., ci într-un punct apropiat de încrucișare.

Fig. 2.12 Schimbarea de direcție a unei linii conductoare în apropierea

unei încrucișări

Dacă spațiul permite, se recomandă trasarea perpendiculară a două conductoare care se încrucișează, fig. 2.13

.

Recomandat de evitat

Fig. 2.13 Reprezentarea unei încrucișări de linii conductoare

În cazul conectării a două elemente de circuit similare, dispuse în circuite semetrice, se recomandă încrucișarea oblică a conductoarelor, fig. 2.14.

Fig. 2.14 Schema de circuit electric simetric, incluzând încrucișări oblice

de conductoare (circuit basculant astabil)

Pe o schemă de circuit realizată desfășurat, fiecărui element trebuie să I se asocieze un reper de identificare, fig. 2.15, în așa fel încât apartenența la un anumit aparat electric a tuturor elementelor componente să apară fără ambiguitate, poziția fiecărui semn convențional fiind ușor și rapid observabilă pe schemă.

Fig. 2.15 Schemă de circuit, cu repere de identificare a elementelor și a

subansamblurilor

Alimentările pot fi reprezentate prin linii, prin semne convenționale ( “+”, “-“, “~”), sau combinația lor, fig. 2.16 a, b, c. O dispunere clară se obține plasând circuitele între două linii paralele ce reprezintă alimentările, fig. 2.15

a) b) c)

Fig. 2.16 Reprezentarea alimentările

Elementele liniare din circuite se recomandă să fie aliniate. Elementele similare din circuite verticale vor fi aliniate pe orizontală, fig. 2.17. a, iar cele din circuite orizontale vor fi aliniate pe verticală, fig. 2.17. b.

a) b)

Fig. 2.17 Alinierea elementelor similare de circuit

Conexiunile între elementele legate funcțional trebuie să fie scurte, pentru ca legătura lor funcțională să fie ușor vizibilă.

Pentru evidențierea pe schema de circuite a unităților funcționale sau constructive, astfel de grupări se încadrează cu linie – punct subțire. Forma conturului de încadrare este un poligon cu unghiuri drepte, fig. 2.15, fig. 2.23, fig. 2.24.

Dacă o linie de circuit se întrerupe pe o filă, ea fiind continuată pe o altă filă de desen, se va folosi o reperare cu numărul filei continuatoare și eventual numărul schemei, fig. 2.18 a. Dacă pe o anumită schemă sunt necesare mai multe astfel de referințe la o aceeași filă, referințele vor fi diferențiate prin litere minuscule, fig. 2.18 b.

a) b)

Fig. 2.18 Referințe pentru linii conductoare întrerupte și care se continuă

pe alte file de documentație

Liniile comune de alimentare pot fi suprimate, ele fiind înlocuite cu referințe adecvate, fig. 2.19.

Fig. 2.19 Reperarea conductoarelor de alimentare prin tensiunile de alimentare

Pentru recunoașterea rapidă a unor circuite fundamentale (punte, etaje de amplificare, filtre, etc.), aceste circuite vor fi desenate uniform, iar adăugarea unor elemente suplimentare nu trebuie să deformeze modelul de bază. O rețea pasivă cu două borne va avea bornele pe aceeași parte, fig. 2.20, iar o rețea pasivă cu 4 borne va avea bornele în colțurile unui dreptunghi, fig. 2.21. O punte va fi desenată conform schemelor din fig.2.22 a (preferabil), sau b, sau c.

Fig. 2.20 Rețea pasivă cu două borne (ambele borne sunt desenate pe stânga)

Fig. 2.21 Rețea pasivă cu patru borne

a) b) c)

Fig. 2.22 Reprezentarea unei scheme în punte

Dacă reprezentările grafice sunt insuficiente pentru transmiterea tuturor informațiilor privind structura și funcționarea circuitului, schema de circuit se completează cu note explicative sau cu tabele.

Dacă pe anumite scheme de circuite electrice se dorește reprezentarea legăturilor mecanice între componente, acestea vor fi desenate cu linie întreruptă subțire, fig. 2.23, și fig. 2.24.

Fig. 2.23 Schema de circuit cu evidențierea legăturilor mecanice și a

unităților funcționale

Fig. 2.24 Schema de alimentare a consumatorilor direct din centrala electrică

2.4 Plăci cu cablaj imprimat

2.4.1 Noțiuni despre cablajele imprimate

Cablajele imprimate constituie una din cele mai folosite metode de realizare a conexiunilor în circuitele electronice și electrice. Asigurând un grad de compactizare ridicat, o reproductibilitate mare în poziționarea pieselor, un volum redus, o montare și o asamblare ușoară, posibilitatea de a automatiza complet operația de realizare a circuitelor, o fiabilitate ridicată și un cost redus, această tehnologie are numeroase avantaje și numeroase utilizări. În fig. 2.25 se prezintă câteva utilizări ale cablajelor imprimate.

Fig. 2.25 Utilizări ale cablajelor imprimate: a) conexiuni prin cablaj imprimat;

b) condensator imprimat; c) bobine imprimate; d) element comutator rotativ;

e) micromotor cu rotor pe cablaj imprimat.

Cablajele imprimate include în general: un suport izolant, rigid sau elastic, conductoare imprimate, pelicule de acoperire și protecție și adezivi.

În funcție de numărul planelor în care se situează conductoarele, există cablaje imprimate monostrat, dublu strat și multistrat.

După modalitatea de realizare a contactelor între conductoare din plane diferite, există cablaje cu găuri nemetalizate (cu contacte prin fire), cu găuri metalizate și cu contacte obținute prin depuneri succesive.

Metoda de fabricație diferențiază cablaje realizate prin tehnologii substractive, tehnologii aditive și tehnologii de sinteză.

2.4.2 Aspecte mecanice care trebuie avute în vedere la proiectarea plăcilor

cu cablaj imprimat

Desenarea unui cablaj imprimat este precedată de definirea spațiului disponibil pentru amplasarea plăcii și alegerea modului de fixare a acesteia.

Obținerea plăcilor la dimensiunile stabilite și fixarea componentelor se realizează totdeauna în producție cu anumite toleranțe dimensionale, de formă și de poziție, toleranțe care trebuie avute în vedere la proiectare.

Plasarea pieselor mari și grele necesită corelarea cu rezistența mecanică a suportului, pentru a evita deformări ale plăcilor sub acțiunea greutății proprii și a pieselor.

Fixarea plăcilor cu cablaj imprimat trebuie să aibă în vedere asigurarea la șocuri și vibrații, împotriva rezonanțelor mecanice, prin ghidaje, rigidizări, imobilizări. Probleme deosebite pot să apară la circuitele plasate pe vehicolele terestre și aeriene, pe rachete, pe sateliți; în astfel de cazuri, plăcile cu cablaj imprimat se înglobează în rășină.

Considerarea libertății de dilatare a plăcii cu temperatura impune anumiți parametri dimensionali în proiectarea cablajelor imprimate.

Montarea și demontarea plăcilor trebuie să se realizeze fără solicitări mecanice pe direcții perpendiculare pe plăci. Strategia de întreținere și depanare, structura mecanică generală a produsului influențează de asemenea concepția plăcilor cu cablaj imprimat.

2.4.3 Desenarea cablajelor imprimate

Proiectul unui cablaj imprimat include desenul cablajului, fila (lista) de date pentru execuția găurilor și alte documente conexe.

Desenul unui cablaj este ansamblul imaginilor fețelor cablajului, câte una pentru fiecare strat. Pe desenul fiecărei fețe apar: conturul plăcii cu toate degajările, găurile tehnologice și de poziționare, conductoarele imprimate, găurile și pastilele de montare și de lipire a componentelor, reperele de poziționare.

Desenele cablajelor imprimate pot fi realizate manual sau în regim asistat de calculator, prin pachete soft adecvate. În cazul tehnicii manuale, pe suportul de desenare se imprimă un rastru într-o culoare palidă, utilizat în poziționarea componentelor și a conductoarelor. Valoarea pasului de rastru este standardizată și aparține seriei: 2.5, 0.625, 0.5, 0.1 mm sau 1”, 0.5”, 0.25”.

Etapele desenării cablajelor imprimate

Documentarea și pregătirea implică definitivarea setului de informații necesare desenării cablajului. Acestea sunt:

schema electrică, cu toate specificațiile și particularitățile legate de tipul, pozițiile pieselor, ale traseelor, modificărilor și/sau variantelor posibile, cerințele deosebite;

caracteristicile pieselor: forme, dimensiuni, distanțe între terminale, particularități de montare,

caracteristicile mecanice: forma și dimensiunile plăcii, spațiul disponibil pentru plasarea pieselor, toleranțele execuțiilor mecanice,

caracteristicile tehnologiilor de fabricație ( cele referitoare la toleranțe dimensionale și de poziție),

cerințele speciale referitoare la solicitări mecanice, climatice, electrice, cuplaje parazite, lungimea conductoarelor.

2. Stabilirea formei și dimensiunile plăcii necesită trasarea conturului plăcii și al decupărilor, al găurilor pentru fixare, stabilirea zonelor de lucru și a zonelor interzise, definirea sistemului de referință. Prima axă ortogonală a sistemului de referință este de obicei definită de 2 găuri funcționale sau tehnologice (fig. 2.26 a). Sistemul este utilizat și ca bază de referință pentru poziționările fizice, ulterioare ale plăcii pe parcursul procesului tehnologic. Sistemul de referință poate fi stabilit și în raport cu marginile plăcii, dar precizia de poziționare este mai scăzută (fig.2.26.b). Originea sistemului de referință poate fi plasată în exteriorul plăcii finite, într-o zonă tehnologică (fig.2.26 c).

Fig. 2.26 Sisteme de referință pe o placă cu cablaj imprimat; axe definite prin: a) centrele a două găuri de pe placă; b) două muchii ale plăcii; c) găuri tehnologice din exteriorul plăcii

Stabilirea zonelor de lucru (fig. 2.27) implică trasarea conturului regiunilor în care se vor amplasa piesele și traseele de legătură a zonelor interzise, rezervate pentru inscripționări, găuri de trecere, suporți, radiatoare, etc.

Pentru grosimea plăcii, STAS 7155-83 recomandă o serie de valori nominale precum și toleranțele corespunzătoare grosimilor nominale.

Fig.2.27 Spațiul disponibil pentru realizarea cablajului imprimat

3.Plasarea pieselor pe placă are în vedere schema electrică, spațiul disponibil, configurația plăcii. Se marchează punctele de lipire ale terminalelor (centrele pastilelor) și siluetele pieselor, cu notațiile de identificare aferente.

De obicei are loc o prepoziționare a o prerutare , urmate apoi de reveniri succesive până la obținerea unor rezultate optime sau cel puțin satisfăcătoare. Centrele găurilor și ale pastilelor de lipire trebuie să se afle în nodurile rețelei nominalizate (rastrul). Aceasta înseamnă că distanțele dintre terminalele pieselor pe două direcții perpendiculare sunt multipli ai pasului de rastru.

Programele CAD asigură poziționarea automată a pieselor (caracteristica “Auto Place”), dar, chiar și în cazul elaborării cu ajutorul calculatorului, se recomandă plasarea manuală a pieselor foarte importante, sau care prezintă particularități de plasare, urmată de plasarea automată a celorlalte piese.

Poziția găurilor se definește în raport cu axele de referință, sau, pentru găuri dependente funcțional între ele, prin indicarea distanței dintre centrele lor. STAS 7155-83 recomandă ca abaterile poziționale ale centrelor găurilor față de sistemul de referință să se încadreze între limitele din tabelul 6.1.

Tabelul 2.1

Aplicarea toleranțelor reduse duce la creșterea costurilor și uneori la dificultăți de fabricație.

Centrele găurilor trebuie să se încadreze de asemenea în limitele unor toleranțe prescrise vizând dispunerea lor reciprocă și neconcordanța între straturi, în cazul cablajelor multistrat.

Diametrele găurilor sunt la rândul lor nominalizate, în funcție de destinația găurilor, tehnologia de realizare și tipul lor (metalizate, nemetalizate, speciale).

Distanța minimă dintre piese și marginile plăcilor va fi de aproximativ 5 mm.

Piesele trebuie să fie plasate în rânduri și coloane, grupat, pe tipuri și dimensiuni.

Terminalele pieselor trebuie să fie astfel formate încât distanța dintre punctul de lipire și corpul piesei să fie suficient de mare pentru a evita supraîncălzirea la lipire.

Piesele se vor poziționa astfel încât terminalele să nu fie supuse la îndoiri repetate, datorate deplasărilor, vibrațiilor corpului piesei. La piese mari și grele, cu terminale pe o singură parte, sau cu terminale lungi, se vor folosi socluri, distanțiere, corniere, rame de fixare.

Conectorii de diverse tipuri, comutatoarele, elementele de reglaj accesate frecvent trebuie să fie fixate cu nituri, șuruburi, elemente de fixare special destinate, nu numai prin terminale lipite.

Cablurile de conexiune între diferite puncte de pe placă sau cu exteriorul trebuie imobilizate pe plăci cu cleme sau prin lipire, matisare, astfel ca solicitările mecanice să fie preluate în exclusivitate de izolație, nu de cuprul conductorului.

4.Cablarea sau rutarea constă în desenarea conexiunilor dintre terminale, conform schemei electrice, fără intersectări în același plan. Întâi se desenează liniile mediane, apoi se stabilește lățimea cablajului. Lățimea conductoarelor și distanța dintre ele se stabilesc din criterii electrice, tehnologice, de fiabilitate.

Se recomandă utilizarea culorilor contrastante în desenare, pentru mărirea lizibilității.

Programele CAD dispun de soft de cablare automată (autorutare), de regulă în mai multe plane, cu poziționarea automată a găurilor de trecere de la un strat la altul. Procesul este ciclic, până la obținerea unui cablaj optim.

Pentru a facilita operația de lipire, se recomandă evitarea prezenței suprafețelor mari de cupru.

STAS 7155-83 recomandă ca abaterile poziționale ale traseelor față de sistemul de referință să se încadreze între limitele din Tabelul 2.2

Tabelul 2.2

Pentru evita înscrierea detailată a toleranțelor la poziția nominală a fiecărei găuri, se recomandă precizarea clasei de toleranță adoptate pentru întreaga placă, și specificarea detailată numai a valorilor mai restrictive decât cele ale clasei respective.

Pe desenul plăcii se înscriu, pe lângă toleranțele dimensionale și de poziție, și toleranțe de formă:

toleranța la planitate; aceasta este necesară, deoarece abaterile de planeitate mari duc la reducerea spațiului liber dacă placa este montată în paralele cu alte plăci sau cu un ecran, la dificultatea sau imposibilitatea de inserție a plăcii în ghidajele din șasiuri, la apăsarea mecanică a componentelor și a îmbinărilor sudate. STAS 12285/1-85 stabilește valorile abaterii de planitate în funcție de grosimea și de materialul suportului izolant precum și de numărul straturilor conductoare;

toleranța la forma dată a profilului pentru conturul plăcii, necesară din aceleași motive ca și toleranța la planitate.

5. Verificarea schiței preliminare a unui cablaj imprimat urmărește ca principale elemente:

plasarea tuturor pieselor, realizarea tuturor legăturilor;

respectarea prescripțiilor privind spațiul disponibil, zonele interzise sau rezervate;

obținerea unei distribuții accesibile a pieselor, fără zone prea dese sau prea libere;

obținerea unei distribuții acceptabile a conductoarelor;

respectarea toleranțelor dimensionale și geometrice impuse de fabricație.

6. Optimizarea și definitivarea desenului se referă la traseele de cablaj imprimat și la dispunerea pieselor pe placă și se realizează de obicei în mai mulți pași.

În cazul elaborării desenelor cu ajutorul calculatorului, printr-un soft special de proiectare a cablajelor imprimate, vor fi realizate simulări electrice și termice ale circuitului proiectat.

7. Definitivarea desenului și imprimarea pe suport special (plotarea) constituie etapa finală a elaborării cablajului.

Desenul în formă finală al unui cablaj imprimat se realizează la scara 1:1; 2:1; și mai rar, la alte scări.

Suportul pentru desenul final trebuie să fie stabilit la acțiunea temperaturii și a umidității (nu hârtie, calc, carton, ci plăci din sticlă, din oțel, din aluminiu, folii de poliester, din PVC, carton cu inserție metalică).

În final se realizează și generarea filelor necesare execuției: liste de conexiuni, tabele pentru operații tehnologice, fișiere în format specific, pentru mașini unelte cu comandă numerică (MUCN), roboți, automate de asamblare.

2.5. Standarde utilizate în desenul tehnic

2.5.1 Principalele standarde din desenul tehnic

Actuala legislație din România prevede obligativitatea respectării standardelor referitoare la calitatea mediului și a vieții. Celelalte standarde nu sunt obligatorii, dar se recomandă aplicarea lor, mai ales în domeniul tehnic, pentru a asigura un caracter unitar al concepției, fabricației și controlului tuturor produselor.

2.5.1.1 U10 Desen tehnic

I. Standarde internaționale adoptate ca standarde române

SR ISO 406-94

Desene tehnice . Cotare. Principii generale, definiții, metode de executare li indicații speciale.

STAS ISO 406 – 91

Desene tehnice. Tolerarea dimensiunilor liniare și unghiulare

SR ISO 1302 : 95

Desene tehnice. Indicarea stării suprafețelor

STAS ISO 1660 – 91

Desene tehnice. Cotarea și tolerarea profilelor

SR ISO 2692 : 91

Desene tehnice. Tolerarea geometrică. Principiul maximului de material

SR ISO 2692/A1 : 98

Desene tehnice. Tolerarea geometrică. Principiul maximului material.

Modificarea 1 : condiția minimului de material

SR ISO 3040 : 1994

Desene tehnice. Cotare și tolerare. Conuri

STAS ISO 3098/1 – 93

Desene tehnice. Scriere. Caractere curente.

STAS ISO 3098/2 – 93

Desene tehnice. Scriere. Caractere grecești.

STAS ISO 3098/3 –92

Desene tehnice. Scriere. Semne diacritice și semne particulare în alfabetul latin.

STAS ISO 3098/4 –93

Desene tehnice. Scriere caractere chirilice.

SR ISO 5457 :94

Desene tehnice. Formate și prezentarea elementelor grafice ale planșelor de desen.

SR ISO 6410–1: 95

Desene tehnice. Filete și piese filetate. Partea 1 : Convenții generale.

SR ISO 6410-2 : 95

Desene tehnice. Filete și piese filetate. Partea 2 : Inserții filetate.

SR ISO 6410-3 : 95

Desene tehnice. Filete și piese filetate. Partea 3: Reprezentare simplificată.

SR ISO 7083 :96

Desene tehnice. Simboluri pentru tolerare geometrică. Proporții și dimensiuni.

SR ISO 7200 : 94 + STAS 282 – 86

Desene tehnice. Indicator.

SR ISO 7573 : 94

Desene tehnice. Tabel de componență.

SR ISO 8826-1 : 94

Desene tehnice. Rulmenți. Partea 1 : Reprezentarea simplificată generală.

SR ISO 9222-1 : 94

Desene tehnice. Manșete de etanșare pentru aplicații dinamice. Partea 2 : Reprezentarea simplificată particulară.

SR ISO 10209-1 : 96

Documentația tehnică de produs. Vocabular. Partea 1 : Temeni referitori la desenul tehnic:

Generalități și tipuri de desene.

SR ISO 10209-2 : 96

Documentația tehnică de produs. Vocabular. Partea 2 : Termeni referitori la metodele de protecție.

SR ISO 10578 : 96

Desene tehnice. Tolerare de orientare și de poziție. Zonă de toeleranță proiectată

SR ISO 10579 :96

Desene tehnice. Cotare și tolerare. Piese rigide.

E. Standarde europene adoptate ca standarde române

SR EN ISO 2162-1 :97

Documentația tehnică de produs. Arcuri. Partea 1 : Reprezentare simplificată.

SR EN ISO 2162-3 :97

Documentația tehnică de produs. Arcuri. Partea 3 : Vocabular

SR EN ISO 5455 :97

Desene tehnice. Scări

SR EN ISO 6413 :97

Desene tehnice. Reprezentarea canelurilor cu flancuri în evolventă, paralele și neparalele.

SR EN ISO 22553 : 95

Îmbinări sudate și lipite, reprezentări simbolice de desene.

Standarde române

SR 74 :94

Desene tehnice. Împăturire

STAS 103-84

Desene tehnice. Linii

STAS 104-80

Desene tehnice. Hașurarea în desenul tehnic industrial

STAS 105-87

Desene tehnice. Reguli de reprezentare și notare a vederilor și secțiunilor în desenul tehnic industrial.

STAS 613-79

Desene tehnice. Reprezentări axonometrice în desenul industrial.

STAS 614-76

Desene tehnice. Dispunerea proiecțiilor.

STAS 734-82

Desene tehnice. Reprezentarea roților dințate, angrenajelor și transmisiilor prin lanț.

STAS 735/2-87

Desene tehnice. Notarea procedeelor de verificare nedistructivă a îmbinărilor sudate.

STAS 1146-84

Desene tehnice. Reguli de execuție grafică a diagramelor

STAS 1256-75

Desene tehnice. Scări uzuale în reprezentări grafice.

STAS 4702-88

Desene tehnice. Scări uzuale în reprezentări grafice.

STAS 5013/1-82

Desene tehnice. Roți dințate cilindrice. Indicarea elementelor danturii.

STAS 5013/2-82

Desene tehnice. Cremaliere. Indicarea elementelor danturii.

STAS 5013/3-82

Desene tehnice. Roți dințate conice. Indicarea elementelor danturii.

STAS 5013/4-82

Desene tehnice. Melci și roți melcate cilindrice. Indicarea elementelor danturii.

STAS 5013/5-91

Desene tehnice. Roți de lanț pentru lanțuri de transmisie cu bolțuri, bucșe sau role. Indicarea elementelor danturii.

STAS 6134-84

Desene tehnice. Desene de ansamblu în desenul industrial.

STAS 7385/1-85

Desene tehnice. Toleranțe geometrice. Înscrierea toleranțelor de formă, de poziție și de bătaie.

STAS 7385/2-85

Desene tehnice. Toleranțe geometrice. Baze de referință și sisteme de baze de referință.

STAS 7650-89

Desene tehnice. Notarea tratamentului termic și a acoperirilor.

2.5.2 Literele reper pentru identificarea categoriei elementului

2.5.3 Semne și notații convenționale

folosite în schemele și planurile de instalații electrice

1. Semne convenționale

Notă. Semnele convenționale din tabel respectă indicațiile STAS 1590-3-71, 4-71, 6-71, 7-71, 9, 71, 11-75; STAS 1842-73; STAS 11381/2-80, 3-84, 4-84, 5-84, 6-80, 7-80, 8-84, 13-81, 15-81, 20-80, 21-82, 22-82, 23-83, 24-83, 25-80, 27-80, 28-80, 31-81; STAS 12120/1-83, 2-83, 3-83, 4-83, 5-83, 6-83.

BIBILOGRAFIE

Aldea, S., Geometrie descriptivă și desen. Studiul suprafețelor și al corpurilor,

Institutul Politehnic București, 1984;

Avram, V., ș.a., Desen tehnic industrial. Îndrumător de lucrări, Litografia IPTV,

Timișoara, 1988;

Boloș, C., Geometrie descriptivă și desen tehnic, Editura Universității “Petru Maior”,Târgu Mureș;

Bontaș, M., – Curs de desen tehnic, Institutul Politehnic București, 1979;

Ciobanu, O., – Proiectarea schemelor electrice. Manual de proiectare. Lito Universitatea Ghe. Asachi Iași, 1994.

Dale, C. ș.a., Desen tehnic industrial pentru construcții de mașini, Editura Tehnică,

București 1990;

7. Dolga, Lia, ș.a., – Desen tehnic pentru electrotehnică, Editura Politehnica Timișoara, 2002;

Enache, I., ș.a., – Geometrie descriptivă și desen tehnic. Probleme și aplicații, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982;

Iuga, A., Morar, R., Dăscălescu, L., – Scheme electrice, principii de întocmire. Institutul Politehnica Cluj Napoca, 1987.

Hule, V., – Geometrie descriptivă și desen tehnic, vol. I , II, Editura Universității din Oradea, 2003;

Husein, Gh., Tudose, M., – Desen tehnic, Editura Didactică și Pedagogică, București,1974;

Ivănceanu, T., ș.a., – Geometrie descriptivă și desen tehnic, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979;

Matei, A., ș.a., – Geometrie descriptivă, Editura tehnică București, 1982

Precupețu, P., Dale, C.,- Probleme de geometrie descriptivă și desen tehnic cu aplicații în tehnică, Editura tehnică București, 1999;

15. *** . Standarde de desen tehnic. Seria U.

Scheme electrice de alimentare și comandă a instalaților de

acționare electrică

SEMNE CONVENȚIONALE UTILIZATE ÎN SCHEMELE ELECTRICE ȘI ELECTRONICE

În instalațiile electrice și electronice utilizate pentru comanda mașinilor-unelte se utilizează o mare varietate de aparate, instrumente și dispozitive de comandă.

Pentru ușurarea desenării și înțelegerii schemelor, dispozitivele, aparatelor, motoarele electrice se reprezintă simbolizat.

Numărul simbolurilor utilizate este relativ redus deoarece elementele dispozitivelor de comandă au multe caracteristici comune. Astfel, releele electromagnetice indiferent de tipul lor conțin ca clemente principale o bobină și un număr mai mare sau mai mic de contacte. Introducerea unor simboluri convenționale pentru bobine și contacte a permis o reprezentare simplă a releelor în schemele electrice pentru că toate că acestea sunt foarte diferite, atât constructiv cât și ca destinație.

În tabelele sunt. prezentate principalele seme convenționale și notații standardizate în România și utilizate în schemele electrice și electronice ale mașinilor-unelte.

REPREZENTAREA SCHEMELOR ELECTRICE ȘI ELECTRONICE

Fiecare sistem de comandă electric sau electronic conține un număr de aparate și dispozitiveale căror elementele sunt conectate prin conductoare electrice, prin înlănțuire magnetică sau prin legături mecanice. Pentru studierea funcționării sistemelor, pentru montare și exploatare se întocmesc scheme electrice și electronice.

Se utilizează două moduri de reprezentare a schemelor electrice. Primul mod constă în reprezentarea în scheme a elementelor aparatelor și dispozitivelor în circuitele pe care le deservesc, fără a ține seama de amplasarea lor relativă. Aceste scheme se numesc desfășurate sau de principiu. În aceste scheme diferitele elemente ale unui aparat sunt dispuse în locurile cele mai potrivite din punctul de vedere al clarității și înțelegerii. Elementele aceluiași dispozitiv pot fi amplasate pe desen în diferite părți ale schemei. Pentru a indica aparentele elementelor, acestea se notează cu aceleași simboluri literale sau numerice. Exemplu: contactele unui contactor, a cărui bobină se notează cu c, se vor nota de asemenea cu c. În cazul când există mai multe aparate de același fel, atunci ele vor fi notate cu combinații de litere și cifre (exemplu:c1, c2 etc.).

Al doilea mod de reprezentare a schemelor electrice constă în indicarea, pe schemă a poziției reciproce a aparatelor și dispozitivelor și a legăturilor dintre clementele acestora. Aceste legături sunt reprezentate așa cum sunt plasate ele în realitate; de aceea, chiar și cea mai simplă schemă va conține multe conductoare și un număr mare de încrucișări, ceea ce îngreunează înțelegerea ei. Acestea sunt schemele de montaj și ele permit fixarea dinainte, pe planșetă, a căilor de cablare și amplasarea aparatelor în tablourile de comandă. Prin aceste scheme se stabilește în mod precis în ce loc se va executa fiecare conexiune, fără a mai fi necesare alte calcule din partea executantului.

Din cele expuse rezultă că schemele desfășurate întrunesc o serie de avantaje, fiind cele mai indicate pentru proiectare, pentru explicarea funcționării instalației și a verificării acesteia în caz de deranjamente, cât și pentru executarea montajelor în cazul unicatelor sau al utilajelor de serie mică.

Instalația electrică sau electronică a mașinii-unelte conține circuite de acționare și circuite (sisteme) de comandă. Sistemele de comandă au rolul de a comanda și regla sistemele de acționare pentru ca mașina-unealtă să funcționeze într-un mod bine stabilit.

CONDIȚIILE IMPUSE SISTEMELOR DE COMANDĂ

Pentru o bună funcționare, sistemele de comandă trebuie să îndeplinească o serie de condiții, în cele ce urmează se prezintă câteva din cele care au cea mai mare importanță.

SIMPLITATEA COMENZII

Simplitatea maximă a sistemelor de comandă este determinată de îndeplinirea următoarelor condiții:

– utilizarea unei cantități minime de aparate, instrumente și dispozitive componente;

– utilizarea unor dispozitive și aparate simple și de același fel;

– utilizarea unei cantități minime de elemente (contacte, bobine, tuburi
electronice, conductoare etc.) în sisteme.

SIGURANȚA COMENZII

Siguranța în funcționare a oricărui sistem depinde de siguranța aparatelor, dispozitivelor, instrumentelor sau a elementelor electrice care se utilizează la realizarea sistemului. Dacă elementele componente vor fi robuste și sigure în exploatare și dacă coeficientul de siguranță, admisă la proiectarea și executarea schemei, este mărit, atunci și siguranța instalației este maximă.

Este necesar să se prevadă o protecție corespunzătoare din toate punctele de vedere. Conductoarele de legătură trebuie să fie montate rigid și sigur pe panou pentru preîntâmpinarea străpungerii și a defectelor accidentale.

Siguranța crește dacă se folosesc cele mai raționale sisteme de blocaj electric sau mecanic. Un sistem sigur nu trebuie să permită apariția avariei chiar dacă se defectează unele din aparatele sau subansamblurile sistemului sau dacă operatorul dă o comandă greșită.

FLEXIBILITATEA SISTEMULUI ȘI COMODITATEA COMENZII

Un sistem de comandă este cu atât mai flexibil cu cât este mai ușoară trecerea de la un ciclu de lucru al mașinii-unelte la alt ciclu, de la comanda manuală la cea automată sau invers. Comanda este mai comodă când poate fi realizată din mai multe puncte ale mașinii și când este asigurat un control vizual al funcționării mașinii de către operator.

La proiectarea instalației trebuie avut în vedere ca amplasarea aparatelor de comandă să fie astfel încât operatorul să consume un minim de timp și energie pentru comandă.

CONTROLUL INTEGRITĂȚII SISTEMULUI

ȘI COMODITATEA DETERMINĂRII DEFECTELOR

La sistemele electrice de o complexitate mai mare este necesar să se prevadă posibilitatea controlului stării de funcționare a diferitelor clemente a detectării rapide a defectelor ce apar. Din acest motiv sistemele complicate sunt secționate iar secțiile se alimentează prin siguranțe fuzibile și întreruptoare proprii. În plus se utilizează semnalizatoare luminoase care indică starea de funcționare a diferitelor aparate și dispozitive, apariția sau dispariția tensiunii în diferitele părți ale schemei.

PRECIZIA DE FUNCȚIONARE A SISTEMELOR ÎN CAZUL REGIMULUI DE FUNCȚIONARE NORMALĂ ȘI DE AVARIE

Este necesar ca sistemul electric sau electronic să asigure în orice regim o succesiune riguroasă a funcționării dispozitivelor și aparatelor din schemă. Trebuie ca schemele să fie astfel concepute încât să se elimine posibilitatea formării așa-numitelor circuite false prin arderea bobinelor releelor, lipirea contactelor, întreruperea conductoarelor etc.

UTILIZAREA JUDICIOASĂ A APARATAJULUI ÎN SISTEMELE DE COMANDĂ

Utilizarea corectă a aparatajului și dispozitivelor în sistemele de comandă nu se rezumă numai la respectarea valorilor nominale ale curenților tensiunilor și a altor parametri ci și la asigurarea concomitentă a tuturor condițiilor impuse de constructorul aparatajului.

Astfel, un contactor de curent continuu este corect utilizat dacă în primul rând se respectă toate caracteristicile sale nominale: tensiunea nominală, curentul nominal de durată pentru contactele principale, pentru contactele auxiliare și pentru bobină, frecvența anclanșărilor impusă de constructor, la deschiderea circuitului bobinei să nu apară supratensiuni care depășesc valorile admise în schemă, să nu fie legate în paralel bobinele contactoarelor de diferite puteri, fapt care poate duce la lipsa preciziei acționării contactoarelor la deschidere, contactorul să fie montat într-o poziție normală, să nu fie supus la vibrații puternice și să fie reglat corect, să fie asigurate condițiile normale de răcire, etc.

Un limitator de cursă este corect utilizat daca curentul și puterea de conectare nu depășesc valorile admise, dacă cursa tijei este în limitele stabilite și dacă este montat și reglat corect.

COMODITATEA MONTĂRII, EXPLOATĂRII ȘI REPARĂRII SISTEMELOR DE COMANDĂ

În general, montarea și reglarea aparatajului din schemele de comandă constituie un proces complex. Din această cauză unele părți ale sistemelor complicate sunt asamblate și reglate în laboratoare specializate, urmând ca apoi să fie aduse la locul de instalare și montate împreună cu motoarele electrice pe mașina-unealtă.

Montarea separată a panourilor blocurilor electrice trebuie realizată astfel încât așezarea conductoarelor să se facă cu ușurință; de aceea, fiecare unitate are o placă cu contacte la care se efectuează legăturile exterioare. Această placă se execută cu contacte sub formă de borne cu cleme de șir pentru unitățile electrice. Pentru unitățile electronice plăcile cu contacte sunt constituite astfel încât legăturile exterioare se efectuează prin lipire.

Sistemele de comandă au nevoie de reparații fie preventive, fie în caz de apariție a unor avarii. De aceea, trebuie luate măsuri ca aceste reparații să se poată executa comod, în acest scop este necesar ca aparatajul să fie astfel amplasat încât piesele care se uzează mai repede să poată fi ușor înlocuite. Comutatoarele de reglaj, dispozitivele de acordare ale releelor și ale altor aparate, reostatele de acordare ale blocurilor electronice etc. Trebuie să fie ușor accesibile pentru punerea la punct.

Este foarte util ca sistemele de comandă să fie alcătuite din blocuri și panouri de același tip. În acest fel exploatarea sistemului este mai simplă iar înlocuirea blocurilor defecte se poate realiza ușor, din blocurile de rezervă.

ÎNTOCMIREA SCHEMEI ELECTRICE DESFĂȘURATE

NOTAȚII UTILIZATE ÎN SCHEMELE ELECTRICE

Schemele electrice sunt constituite din două circuite distincte:

circuite de forță (de obicei trifazate);

circuite de comandă (monofazate).

În circuitele de forță sunt conectate elementele de acționare (motoare, electromagneți trifazați), iar în circuitele de comandă elementele necesare comenzii.

Circuitele de comandă sunt legate între o fază (R, S sau T) și nulul O, utilizând sau nu transformatorul coborâtor de tensiune, în majoritatea cazurilor circuitele de comandă sunt reprezentate așa cum sunt în realitate, adică derivate din circuitele de forță. Există însă și situații în care cele două circuite se reprezintă separat sau se reprezintă numai circuitele de comandă.

Pentru o mai bună înțelegere a funcționării schemei și găsirea ușoară a contactelor circuitelor se vor nota cu numere, începând cu circuitele de forță și continuând cu cele de comandă.

Identificarea ușoară a legăturilor din schema desfășurată în instalația fizică se poate realiza prin notarea cu numere a tuturor nodurilor din schemă.

ALIMENTAREA CIRCUITELOR DE COMANDA

În circuitele de comandă sunt conectate bobinele releelor sau bobinele unor aparate de conectare mecanică, hidraulică sau pneumatică (electromagneți, cuplaje electromagnetice, ventile etc.). În comanda electrică a mașinilor-unelte cel mai frecvent sunt utilizate releele cu contacte, în ultima perioadă se utilizează însă tot mai mult elementele de comandă fără contacte, în special la mașinile cu comandă numerică pentru transmiterea informațiilor primite de la purtătorul de program și de la traductoarele de deplasare. În cazul unui număr mic de aparate în sistem, alimentarea cu curent se realizează de obicei direct de la rețeaua electrică (între o fază și nul), iar atunci când sistemul de comandă este mai complicat — cu ajutorul unui transformator de coborâre.

Tensiunea de fază are valoarea de 220 V. Utilizarea acestei tensiuni are avantajul că micșorează nomenclatorul bobinelor aparatelor privind tensiunea de alimentare și ușurează exploatarea instalațiilor electrice ale mașinilor-unelte. În multe situații se utilizează tensiunea de 220 V obținută printr-un transformator cu raportul de transformare 1:1. Acest mod de obținere a tensiunii de comandă are avantaje deoarece dispare conductorul neutru al rețelei generale de alimentare și astfel scade și pericolul de electrocutare. La utilizarea tensiunii directe dintre fază și nul există posibilitatea de electrocutare a persoanelor venite în contact cu partea sub tensiune din schemă și masele metalice ale mașinii-unelte legate la pământ. La folosirea unui transformator, electrocutarea este posibilă numai la atingerea concomitentă a celor două fire de ieșire de la transformator.

Prin utilizarea unui transformator de coborâre se pot obține tensiuni mai mici decât 220 V. În țara noastră se utilizează tensiunile de 24, 48, 110. Pentru coborârea tensiunii este obligatorie utilizarea transformatoarelor cu înfășurare primară separată de cea secundară. Utilizarea autotransformatoarelor, a coborâtoarelor de tensiune cu rezistențe sau a altor dispozitive, care nu au izolarea galvanică de sursa de curent, se interzice.

Alegerea tensiunii rețelei de comandă cu transformatoare coborâtoare este mai complicată, criteriile principale fiind complexitatea aparaturii electrice, numărul motoarelor electrice comandate, numărul de bobine și contacte din circuitele de comandă, în mod frecvent se utilizează tensiunile de 110 V și 220 V. Tensiunile de 24 și 48 V se utilizează atunci când se impun condiții speciale din punctul de vedere al tehnicii securității (de exemplu când există contacte neacoperite).

Deoarece la unele mașini-unelte în sistemele de comandă se utilizează un număr mare de contacte legate în scrie și lungimi mari de cabluri, este necesar să se țină seamă la calculul tensiunii de căderile de tensiune ce au loc în contacte și cabluri de legătură pentru a rezulta o funcționare sigură a aparaturii.

Tensiunea nominală poate fi determinată cu relația:

în care:

P este puterea electromagneților aparatajului din circuit, în VA ;

RK — rezistența contactelor legate în serie cu bobina aparatelor de putere,'P, în Ω;

Rc — rezistența cablului, în Ω.

Deoarece RK și Rc sunt în general mici (exemplu la 44 contacte RK = l, l Ω și Rc = 1,86 Ω pentru cablul cu secțiune de 0,75 mm2 în lungime de ), din relație se observă că o mare importanță o are puterea aparatului conectat, în general pentru P ≤ 5 VA rezultă UN < 20 V, pentru P < (130—150) VA, UN < 100 V, iar pentru P = (300 . . .800) VA, UN = (100. . .200) V.

Asupra stabilității funcționării sistemelor de comandă cu relee cu contacte influențează și oscilarea tensiunii rețelei. Conform standardelor, tensiunea ce trebuie să ajungă la aparat trebuie să fie egală cu 0,95…1,1 UN, iar aparatul trebuie să lucreze stabil la tensiunea de 0,85. . .1,1 UN.

PROIECTAREA CIRCUITELOR DE COMANDĂ

Fiecare circuit de comandă este destinat de regulă alimentării unei bobine a electromagnetului aparatului electric.

Pentru legarea bobinei la rețea se pot utiliza în principiu atât elemente de comandă cu revenire automată (butoane, limitatoare de cursă etc.), cât și elemente care necesită o nouă acționare pentru a reveni în poziția inițială (întreruptoare, comutatoare etc.). În practică se întâlnește mai frecvent prima situație deoarece, în acest caz, pe lângă faptul că se poate realiza o comandă cu efort mic, se obține și o protecție în cazul când tensiunea de alimentare se întrerupe pentru o perioadă și apoi revine.

În circuitul de comandă al bobinei d (figura ) s-a prevăzut butonul b1 pentru legarea bobinei la rețea.

Prin apăsarea pe buton contactul normal deschis al acestuia se închide și bobina d este alimentată la rețea. Când apăsarea încetează contactul se deschide și bobina d nu va mai fi alimentată.

În cazul când este necesară menținerea alimentării bobinei și după ce butonul nu mai este acționat, în paralel cu contactul butonului b1 se leagă un contact normal deschis al releului acționat de bobina d (figura 1, b). Contactul se va nota tot cu d și el se va închide la alimentarea bobinei d de la rețeaua electrică. Contactul d poartă denumirea de contact de automenținere sau contact de memorizare.

Pentru întreruperea alimentării bobinei d este necesar un buton cu contact normal închis legat în scrie cu bobina respectivă. Când se acționează butonul b2 se întrerupe alimentarea bobinei d și toate contactele acestui releu vor reveni în poziția normală. Prin urmare, contactul normal deschis d se va deschide și va face posibilă menținerea întreruperii alimentării bobinei d și după încetarea acțiunii asupra butonului b2.

În cazul când sunt necesare conectarea și deconectarea de la rețea a unei bobine de releu din mai multe locuri (caz frecvent întâlnit la mașinile-unelte grele) se utilizează circuitul din figura 2. Se observă că la acționarea oricărui buton de pornire b3 sau b4, bobina c este alimentată, închizându-se astfel contactul c al releului care asigură alimentarea bobinei chiar după ce încetează acțiunea butonului b3 sau b4. Oprirea se poate realiza prin acționarea fie a butonului bl fie a lui b2.

Prin urmare, butoanele de conectare a unui element la rețea se leagă întotdeauna în paralel iar butoanele de oprire în scrie.

Comanda alimentării de la rețea a unui element de execuție numai atâta timp cât se acționează butonul de pornire, fără să se stabilească circuitul de automenținere (pornirea în impulsuri sau de reglare), se întâlnește frecvent în instalațiile electrice ale mașinilor-unelte pentru a se putea realiza reglarea mașinii. Este însă necesar ca după executarea reglajului să existe totuși o posibilitate de stabilire a comenzii de durată (cu automenținere).

Un asemenea circuit este dat în figura 3. Când întreruptorul b este deschis, alimentarea bobinei releului intermediar d se realizează numai atâta timp cât butonul b2 este apăsat.

Închizând întreruptorul b la apăsarea pe butonul b2 se stabilește circuitul 01 și deci se alimentează bobina releului d, închizându-se contactul d care stabilește circuitul de automenținere. Alimentarea releului d se va întrerupe prin acționarea butonului b1.

Comanda în impulsuri se poate realiza ți cu schema din figura 4. Aceasta se pretează în special când este necesar să se comande acționarea mai multor relee sau contactoare de la același buton.

Comanda acționării de durată pentru contactorul c se realizează prin apăsarea butonului b2 din circuitul 01. Memorizarea comenzii (circuitul 02) și închiderea circuitelor 04 se realizează prin contactele d.

La funcționarea în impulsuri se acționează butonul b3. În acest caz nu mai există automenținere și deci contactorul c va fi alimentat de la rețea numai atâta timp cât se apasă pe butonul b3.

Ca elemente de conectare în afara butoanelor se mai pot utiliza limitatoare de cursă. Deoarece limitatoarele sânt acționate de came așezate chiar pe organele mașinii-unelte, rezultă că prin intermediul lor se poate realiza automatizarea unui anumit ciclu de lucru al mașinii (de exemplu, comanda automată a pornirii motorului m2 în momentul opririi motorului m1, fig. 5).

Pentru legarea la rețea a motorului m1 se utilizează contactorul c1 iar pentru motorul m2 contactorul c2 (fig. 5). Prin acționarea manuală a butonului b1 se alimentează la rețea bobina contactorului c1 și se închid contactele c1 din circuitul 03, legând la rețea motorul asincron m1. În același timp se închide și contactul c1 din circuitul 03 realizând menținerea legării la rețea a bobinei ci și după încetarea acțiunii asupra butonului b1. Când organul pus în mișcare de motorul m1 ajunge într-o anumită poziție acționează limitatorul de cursă deschizând contactul normal închis b (circuitul 03) și închizând contactul normal deschis b (circuitul 05). Prin aceasta se deconectează de la rețea bobina contactorului c1 alimentându-se bobina contactorului c1. Astfel se oprește motorul m1 (se deschid contactele c1) și se pornește motorul m2 (se închid contactele c2). Memorarea comenzii se realizează cu ajutorul contactului c2 din circuitul 06.

În acest mod, cu ajutorul unui limitator de cursă, se poate realiza oprirea automată a motorului m1 și pornirea motorului m2.

O interacțiune automată a două elemente se poate realiza și prin utilizarea contactelor auxiliare ale contactoarelor (sau releelor intermediare) a releelor de timp sau a releelor de viteză.

Astfel, pentru pornirea concomitentă a două motoare m l și m2 se poate utiliza schema de comandă din figura 6.

Prin acționarea butonului b2 se conectează la rețea contactorul c1 închizându-se toate contactele normal deschise ale, acestuia deci și contactul c1 (din circuitul 05) care conectează la rețea contactorul c2 ce pune în funcțiune motorul m2.

Oprirea motorului m2 se poate realiza prin acționarea butonului de oprire b3.

Prin interacțiunea diferitelor aparate de comanda și conectare se ajunge, uneori, la limitarea posibilităților de intervenție separată.

Pentru a fi posibilă alegerea între starea de comandă individuală și starea de funcționare condiționată este nevoie de intercalarea unor comutatoare de selecționare sau relee intermediare.

Astfel, pentru realizarea atât a pornirii concomitente cât și a pornirii și opririi separate a motorului m2 se poate utiliza schema de comandă din figura

7. Prin acționarea butonului b2 se conectează la rețea bobina releului intermediar d, închizându-se contactele d din circuitul 06 și din circuitul 09, care conectează la rețea bobinele contactoarelor c1 și c2 cu ajutorul cărora se pornește motorul m1 și respectiv m2. După încetarea acționării butonului b2, releul d se deconectează de la rețea și deci contactele d se deschid, însă contactele c1 și respectiv c2 fiind închise, bobinele contactoarelor c1 și c2 rămân alimentate. Pentru deconectarea contactoarelor c1 și c2 se apasă pe butoanele b3 respectiv b5. Deconectarea simultană a ambelor contactoare c1 și c2 (oprirea ambelor motoare) se realizează prin acționarea butonului de oprire b1. Se observă că este posibilă și conectarea la rețea separat a contactorului c1 respectiv c2 (pornire motor m l sau motor m2) prin acționarea fie a butonului de pornire b4 fie a butonului b6. Schema din figura 7 poate să fie extinsă pentru comanda mai multor motoare prin adăugarea unor circuite identice cu circuitul 04…06 sau 07…09 pentru fiecare motor acționat.

Un exemplu de alegere între starea de funcționare condiționată și cea individuală, prin utilizarea unui comutator b0, este dat în schema din figura 8. Astfel, când comutatorul b0, se găsește pe poziția II (contactele 1—2 închise) funcționarea este aceeași ca a schemei din figura 5. Prin trecerea comutatorului b0 în poziția I (contactele 1 —3 închise) este posibilă pornirea separată a fiecărui motor în parte.

Același lucru se poate realiza prin utilizarea unui simplu comutator (fig. 9) sau a unui releu intermediar (fig. 10).

În acest ultim caz funcționarea condiționată a celor două motoare se va realiza când în prealabil se acționează butonul b5 urmat de acționarea butonului b1. Utilizarea unui releu intermediar se justifică mai ales atunci când este necesară închiderea sau deschiderea simultană a mai multor circuite.

În circuitele schemelor de comandă, este necesar în multe cazuri să se prevadă blocaje electrice pentru a împiedica comanda simultană, nedorită a unor relee sau contactoare. O astfel de blocare este necesară la comanda inversării sensului la motoarele electrice asincrone pentru a înlătura scurtcircuitarea a două faze.

În afara acestor blocaje, în schemele electrice ale mașinilor-unelte se întâlnesc, de asemenea, blocaje funcționale de condiționare și excludere. Astfel, la mașinile-unelte cu ungere centralizată este necesar ca să se poată porni motoarele de acționare numai după ce a pornit pompa pentru ungere. Un exemplu este dat în schema din figura 11, unde motorul m2 poate fi pornit numai după ce motorul m1 (contactorul c1 anclanșat) funcționează, deoarece numai atunci contactul c1 din circuitul 04 este închis. Contactul acesta se numește și contact de condiționare.

Blocajele de excludere sânt de asemenea necesare în schemele de comandă a mașinilor-unelte. Astfel, la unele mașini-unelte la care mișcarea de avans de lucru și deplasarea rapidă se realizează cu motoare separate trebuie să se ia măsuri ca funcționarea celor două motoare să se excludă, în schema din figura 12 se vede că atunci când contactorul c1 este legat la rețea se exclude posibilitatea funcționării contactorului c2 întrucât contactul normal închis c1 din circuitul 03 este deschis. Numai când contactorul c1 este deconectat de la rețea se poate alimenta bobina contactorului c2.

Blocajele de condiționare se realizează în general prin contacte normal deschise, iar cele de excludere prin contacte normal închise.

Pentru alimentarea de la rețea a electromagneților monofazați se utilizează circuitele din figura 13. Circuitul din figura este destinat alimentării electromagneților de curent alternativ. Conectarea electromagnetului s la rețea se face prin închiderea contactului d. Pentru electromagneți de curent continuu se utilizează circuitul din figura 13, b. Rezistorul r și dioda p au rolul de a micșora fenomenele de autoinducție care se produc la închiderea și deschiderea circuitului în care se găsește electromagnetul s.

CUPRINS

Argumentare…………………………………………………………1

Sene convenționale utilizate în schemele electrice și electronice……2

Reprezentarea schemelor electrice și electronice…………………….2

Condițiile impuse sistemelor de comandă……………………………4

Siguranța comenzii…………………………………………………..4

Flexibilitatea sistemului și comoditatea comenzii……………………5

Controlul integrității sistemului și comoditatea de determinării defectelor………………………………………………………….….5

Precizia de funcționare a sistemelor în cazul regimului de funcționare normală și de avarie……………………………………………………………..6

Utilizarea judicioasă a aparatajului în sistemele de comandă……….6

Comoditatea montării exploatării și reparării sistemelor de

comandă……………………………………………………………..7

Întocmirea schemei electrice desfășurate…………………………..8

Alimentarea circuitelor de comandă………………………………..9

Proiectarea circuitelor de comandă…………………………………11

Bibliografie…………………………………………………………19

Anexe………………………………………………………………20

ANEXE

Figura 1. Scheme pentru legarea la rețea a unei bobine cu ajutorul unui buton

a – legare fără contact de memorie;

b – legarea cu contact de memorie.

Figura 2. Schemă pentru conectarea și deconectarea a unei bobine de la rețea din mai multe locuri.

Figura 3. Schema de comandă cu posibilitate de selecți a comenzii de durată sau prin impulsuri.

Figura 4. Schemă pentru comandă selectivă a două circuite.

Figura 5. Schema de pornire simultană a două motoare prin acționarea unui buton de comandă și prin limitator de cursă.

Figura 6. Schemă pentru pornirea simultană a două motoare.

Figura 7. Schema pentru pornirea selectiv-concomitent sau separată a două motoare electrice.

Figura 8. Schema de comandă selectivă a două contactoare.

Figura 9. Schemă pentru selectarea modului de comandă folosind un comutator.

Figura 10. Schemă de utilizare a unui releu intermediar pentru realizarea unei comenzi selective.

Figura 11. Schemă de condiționare a pornirii unui motor.

Figura 12. Schemă de blocare a funcționării unui contactor.

Curent alternativ

Curent continuu

Figura 13. Circuite folosite pentru alimentarea unor electromagneți monofazați

INTRODUCERE ÎN „ELECTRONICS WORKBENCH”

Odată cu apariția compiuterelor lucrul omului a fost considerabil ușurat, devenind în majoritatea domeniilor mult mai progresiv și mai calitativ. Nu o excepție au fost și disciplinele universitare.

Calculatorul a înlocuit un șir întreg de agregate și dispozitive, exploatarea cărora este un lucru lent și plictisitor, lucrarea dată fiind cea mai directă dovadă în ceea ce privește obiectul electronica digitală.

Simularea la calculator a lucrărilor de laborator ne permite să facem asta mai operativ economisind pe tot felul de dispozitive, standuri și componente folosite de obicei. În acelaș timp asistăm fără ca să trcem peste nici un moment important din lucrare.

Programul „Multisim” al firmei „ELECTRONICS WORKBENCH” este cea mai bună soluție pentru asta.Acest program ne oferă: o gamă largă de componente care face posibilă construcția oricărui dispozitiv indiferent de complexitatea acestuia fie analogic sau digital. În afară de asta este posibilă urmărirea funcționării acestuia prin simularea proceseselor de lucru. Este posibilă testarea diferitor proiecte experimentale și efectuarea a tot felul de măsurări în orice punct al schemelor. Simulatorul permite neglijarea a tot tipul de incidente, electrocutare și a altor riscuri nedorite în timpul lucrărilor practice.

Automatizarea și dirijarea de la distanță cu tot felul de mașini în procesul de lucru prin folosirea calculatoarelor care pătrund tot mai mult în economia noastră necesită cunoașterea calculatorului de către tinerii specialiști, simulatoarele permițândule să acapareze deprinderi utile pe viitor la serviciu.

1. PROGRAMUL „ELECTRONICS WORKBENCH MULTISIM 2009”

Prezentare generală

Sistemul Multisim 2009 Student este destinat pentru modelarea și analiza schemelor electrice. Multisim 2009 este ultima generație a proiectului Electronics Workbench. Programul Multisim 2009 Student permite de a modela scheme analogice, digitale și analogo-digitale de diferită dificultate. Aceasta este un sistem final de proiectare, care propune baze de date mari, intrare schematică, modelare analogo-digitală totală, modelare VHDL/Verilog , sinteză FPGA/CPLD, prelucrare consecutivă și transmiterea pachetelor, care crează scheme de tipul Ultiboard.

El presupune o interfață graficafică unică pentru întreg proiectul analizat.
Se poate acordat orice tip de interfețe Multisim, incluzând tabloul cu instrumente, culorile, dimensiunea paginii, schimbarea scării nivelului și instalarea imprimantei. Parametrii de dirijare sunt salvați individual în fiecare fișier utilizat.

Se poate de asemenea de amânat parametrii de reglare pentru forme individuale.
Majoritatea ajustărilor se efectuează în Options/Peferens. Această comandă permite schimbarea parametrilor de reglare pentru acest tip de circuit.

Interfața programului

Interfața programului cu utilizatorul este tipică, ca pentru orice tip de programe de tipul „Window”. Fereastra programului este prezentată .

Principalele bare și linii ale programului sunt:

1. Menus – meniul programului, este același ca pentru orice anexă Window, unde puteți găsi orice funcție dorită a programului. System toolbar – bara de sistem, conține butoanele necesare pentru îndeplinirea celor mai frecvente funcții.

2. Component toolbar – bara de componente, este bara de butoane a grupurilor de componente disponibile în pragram.

3. Instruments toolbar – bara de instrumente, este bara de butoane a instrumentelor disponibile în program.

4. Circuit window – fereastra circuitului, este fereastra de lucru a utilizatorului, în care se va desena circuitul electric.

Prezentarea programului de simulare și proiectare OrCAD si introducere in MatLab.

Scopul lucrării

– Cunoașterea și recunoașterea simbolurilor elementelor de circuit; Interpretarea matematică a acestor simboluri electrice; Editarea unor scheme electronice in OrCad; Introducerea unei imagini in Matlab.

Aparatura necesară

– Stații de lucru care au instalat Orcad9.2. si MatLab 7.1 .

Considerații teoretice

Cele mai importante proprietăți fizice ale componentelor de circuit electric care ne interesează sunt: rezistivitatea, inductivitatea și capacitatea.

Scopul acestei părți a lucrării, este acela de a vă familiariza cu simbolurile celor mai importante elemente de circuit.

Componente pasive

Rezistorul, este componenta de circuit a cărei proprietate principala este rezistența electrică. Simbolul este R și se măsoară în Ω (ohmi).

Rezistorul liniar fix.

Fig1. Simbolul rezistorului fix

Rezistorul liniar variabil

Fig2. Simbolul rezistorului variabil

Condensatorul, este componenta electronică pasivă a cărei principală proprietate este capacitatea electrică. Unitatea de măsură pentru capacitate este faradul (F). Pentru condensator se pot utiliza mai multe tipuri de simboluri.

Fig3. Simbolurile condensatorului

Fig4. Simbolul condensatorului variabil

Bobina (sau inductorul), este componenta electronică pasivă caracterizată prin inductanța sa. Unitatea de măsură este H (Henry).

Fig5. Simboluri pentru bobine

Transformatorul, este componenta de circuit cu ajutorul căreia putem schimba parametrii unui sistem de curent alternativ, frecvența rămânând neschimbată. Simbolul acestuia este reprezentat în figura de mai jos.

Fig6. Simbolul transformatorului cu o înfășurare primară și o înfășurare secundară

Fig7. Transformator cu priză mediană

Transformatorul se gaseste in biblioteca Breackout.olb din OrCad si are denumirea de XFEM.

Componente active

Dioda semiconductoare , este un dispozitiv electronic care prezintă conducție electrică unilaterală. Fără a intra în detalii de fizica semiconductorilor amintim că o diodă este o structură semiconductoare de tip pn, așa cum este schematic reprezentat în figura următoare:

Fig8. Structura fizică a unei diode

Simbolul este:

Fig9. Dioda semiconductoare

Diodele se gasesc in biblioteca Diode.olb a OrCad-ului si au prefixul D. (ex D1N4001)

Tranzistoarele

Din punct de vedere al materialului semiconductor prin care circulă curentul, există două categorii principale:

– Unipolare – la care curentul circulă printr-un singur tip de material semiconductor (tip n sau tip p).

– Bipolare – la care curentul circulă prin ambele tipuri de material semiconductor în serie.

Tranzistoarele bipolare reprezintă cea mai importantă clasă de dispozitive electronice, deoarece au proprietatea de a amplifica semnalele electrice. Acesta este un dispozitiv cu trei borne: baza (b), emitor (e) și colector (c).

Fig10. Tranzistorul bipolar NPN și PNP

Prefixul tranzistoarelor bipolare pe care il le gasim in OrCad au prefixul Q. (ex.Q2N2222A)

Tranzistoarele unipolare se mai numesc și tranzistoare cu efect de câmp (TEC)

Pentru desemnarea tranzistoarelor cu efect de câmp, se utilizează adesea prescurtarea FET (Field Effect Transistor).

– TEC cu joncțiune (sau cu grilă joncțiune) – TECJ (JFET);

– TEC cu grilă izolată, sau TEC metal–izolator–semiconductor–TECMIS (MISFET), TEC metal–oxid–semiconductor–TECMOS (MOSFET).

Simbolurile pentru acestea sunt:

Fig11. a.Tranzistor JFET cu canal N. b. Tranzistor JFET cu canal P

Fig12. a.Tranzistor MOSFET cu canal N. b. Tranzistor MOSFET cu canal P

Tiristorul

Numit și diodă controlată (în limba engleză se folosește frecvent prescurtarea SCR – Silicon Controlled Rectifier), tiristorul este un dispozitiv cu trei borne (Fig13).

Fig13. Tiristorul

Triacul

Triacul, care are simbolul din Fig14, este un dispozitiv cu trei terminale, care are o funcționare similară cu aceea a tiristorului.

Fig14. Triacul

Interpretarea matematică a unor simboluri electrice

De cele mai multe ori, în proiectarea circuitelor electrice nu e suficientă cunoașterea fizică a componentelor unui circuit. Aceste elemente de circuit trebuie interpretate din punct de vedere matematic, trebuie cunoscută funcționarea și rolul care îl pot avea în conexiunile pe care le fac cu celelalte elemente.

Rezistorul:

Știind că principala proprietate a rezistorului este de a se opune trecerii curentului electric prin el și de a genera căldură prin efect Joule, relațiile care descriu funcționarea acestuia sunt:

– Legea lui Ohm

– Legea lui Joule

Unde:

U – căderea de tensiune;

I – curentul prin rezistență;

Q- cantitatea de caldură degajată;

t – timpul;

P – puterea.

Crearea unui proiect OrCad

Lansarea programului se va face din meniul Windows-Start-Program Files-Orcad 9.2-Capture CIS. Aplicația Capture CIS este un integrator al modulelor pachetului de programare OrCAD:

Express și Layout pentru editarea circuitelor electronice și proiectarea cablajelor;

Pspice cu componentele:

Pspice AD – simulatorul Pspice;

Pspice Model Editor – editorul de modele Pspice;

Pspice Optimizer – programul de optimizare a circuitelor electronice;

Pspice Stimulus Editor – editorul de stimuli ai programului Pspice.

Aceste fișiere au ca punct comun fișierul schematic al circuitului electronic, care se editează cu componenta Express și generează un fișier de legături specific fiecărui modul al pachetului OrCAD.

Pentru a crea un proiect de simulare Pspice, din meniul principal al aplicației OrCAD Capture se va selecta File-New-Project.

Fig15.

În fereastra de dialog, care va apare în urma selectării opțiunii de creare a unui nou proiect, se va specifica numele acestuia, tipul și calea directorului unde se va salva acesta:

Fig16.

Pentru tipul proiectului se poate observa că există mai multe categorii. Primul se referă la editarea de scheme electronice și simulare, a doua este exclusiv pentru proiectarea cablajelor imprimate, a treia pentru simulare de circuite digitale, iar a patra pentru realizarea unui proiect fără o anumită specificație. Astfel, pentru a obține un proiect de simulale este obligatorie specificația Analog or Mixed-Signal Circuit Wizard. Specificarea acestor date determină lansarea în execuție a unui modul Express modificat pentru editarea și simularea circuitelor care are meniul principal ca în figura 17.b:

Fig17.a

Fig17.b

Editarea circuitelor electronice

Pentru editarea schemei electrice este nevoie de cunoașterea câtorva etape:

Plasarea pe suprafața de lucru a simbolurilor specifice componentelor;

Căutarea unor componente în bibliotecile programului;

Adăugarea sau eliminarea unor biblioteci;

Editarea proprietăților componentelor;

Trasarea firelor de legătură între componente;

Operații speciale.

Suprafața de lucru se prezintă ca o zonă caroiată, pe care se vor amplasa simbolurile corespunzătoare componentelor dorite, asa cum putem observa în figura 18.

Fig18.

Pentru amplasarea unui simbol se va alege din meniul principal opțiunea Place-Part

Fig19.

sau, de pe bara de instrumente din dreapta, simbolul corespunzător operației Place-Part, ca în figura 19.

Pentru plasarea unei componente se va specifica numele și biblioteca necesară din fereastra de dialog a operației Place-Part.

Fig20.

Așa cum am arătat în prima parte, fiecare componentă are un anumit prefix de identificare cu ajutorul caruia le vom căuta:

R – pentru rezistoare;

C – pentru condensatoare;

L – pentru bobine;

V – pentru surse de tensiune;

I – pentru surse de curent;

GND – pentru masa analogică (0/SOURCE);

Q – pentru tranzistoare bipolare;

D – pentru diode.

Pentru alte componente se vor folosi codurile specificate de producător. Pentru adăugarea sau eliminarea unei biblioteci din lista de căutare se vor folosi butoanele Add/Remove Library. Căutarea unei componente se va realiza selectând butonul Part Search.

Fig21.

Pentru editarea proprietăților unei componente amplasate pe suprafața de lucru, se va selecta Edit Properties după ce a fost selectata componenta și s-a executat un click dreapta pe ea.

Fig22.

Pentru componente, apare fereastra din figura următoare.

Fig23.

Desfasurarea laboratorului:

Se vor crea resursele schematice (fișierul ce conține schema electrică).

Se vor încărca în proiect câteva din librăriile disponibile, cum ar fi: analog, source, diode, bipolar.

Se va edita schema circuitului din lucrare.

Se lanseaza programul OrCad din meniul Windows Start-Program Files-Orcad 9.2-Capture CIS. Se creaza un proiect nou si se salveaza in folderul numit semnificativ STUDENT, aici fiind locul unde va fi salvată munca din timpul semestrului.

Înainte de a incepe proiectul, se presupune cunoscută schema care doriți să o realizați.

Pentru acest laborator aveți de realizat schema electrica pentru circuitul care urmeaza:

Fig24.

Pentru desenarea circuitului trebuie sa cunoastem ce componente trebuie sa plasăm pe zona de lucru. Astfel, prin simpla privire vedem că avem nevoie de:

2 rezistente;

2 condensatoare nepolarizate;

1 sursa sinusoidala;

Aceste componente vor fi selectate din meniul Place-Part sau prin apăsare pe butonul corespunzător al meniului care se observă în dreapta figurii 5.

Fig25.

Fereastra care apare va fi:

Fig26.

Se vor alege componentele și se vor așeza pe zona de lucru. După această etapă vom modifica valorile fiecărei componente în parte. De exemplu, R1 are valoarea de 1K și trebuie modificată la 10K. Acest lucru se realizează prin efectuarea unui dublu click pe valoare și moficarea ei așa cum putem vedea în figura 27.

Fig27.

După modificarea tuturor elementelor de circuit, ele se vor aranja după cum sunt aranjate în schemă urmand apoi sa se realizeze legaturile intre acestea prin selectarea sau apasarea butonului Place Wire.

Fig28.

Pentru ca un circuit sa functioneze acesta trebuie sa fie alimentat de o sursa de tensiune si in acelasi timp sa existe o masa analogică a circuitului, pentru schemele electrice care dorim să le simulam sau doar sa le editam in OrCad, aceasta va fi 0/SOURCE.

Fig29.

Se salveaza schema sub forma unei imagini schema.jpg.

Salvarea schemei electrice în unul din formatele BMP, JPG, etc., în OrCAD este posibila prin selectarea schemei electrice, selectarea din meniul Edit a comenzii Copy (Ctrl+C), deschiderea de exemplu a programului Paint, copierea pozei prin selectarea comenzii Paste din meniul Edit (Ctrl+V) și salvarea în formatul dorit. De asemenea o astfel de schema poate fi copiata și direct în Word.

Se deschide programul Matlab si se creaza un fisier nou de tip M-FILE.

Se lanseaza programul MatLab din meniul Windows Start-Program Files-MatLab7.1 Se creaza un fisier nou de tipul M-FILE si se salveaza in folderul numit semnificativ STUDENT, aici fiind locul unde va fi salvată munca din timpul semestrului.

Fig.30

Odata ce am creat un astfel de fisier se obtine o fereastra de lucru in care se pot scrie diferite functii pentru realizarea proiectului propus.

Se creaza o figura noua dupa modelul de mai jos:

clear all;

close all;

Fig=figure('Name','Figura Noua Matlab',… %–Numele ferestrei–%

'Units','normalized',… %–Se folosesc valori normale pentru imagine-%

'NumberTitle','off'); %–Numarul ferestrei nu se atribuie–%

Rezultatul acestor instructiuni:

Fig.31

Se introduce in fisierul creat imaginea schemei salvate in urma editari acesteia cu ajutorul

OrCad-ului.

Introducerea unei imagini in Matlab se realizeaza folosind una din functiile :

x = imread('schema.jpg'); %–citirea imaginii–%

image(x);

Rezultatul:

Fig. 32

w = imread('schema.jpg'); %–citirea imaginii–%

imshow(w,'InitialMagnification',150)

Cele 3 functii care s-au invatat in acest laborator se gasesc detaliate in HELP.

Tema pentru acasa

1. Sa se editeze cu ajutorul OrCad-ului schemele din figurile urmatoare.

2. Sa se creeze o noua figura in MatLab cu numele Tema pentru acasa in care sa se deschida folosind cele 2 metode imaginea schemei editate anteror.

3. Rezultatul imagini din MatLab sa contina titlu, axele sa nu fie vizibile atunci cand se foloseste functia image, sa se scrie pe axa X schema editata in OrCad si pe axa Y Laborator Gragica.

4. Intelegerea parametrilor functiilor figure, imread, imshow din help-ul MatLab-ului.

Fig.33

Fig.34

Introducere in pachetul de simulare Orcad/Pspice

Partea I

A. Definirea parametrilor proiectului

se creează un proiect nou: FileNewProject => fereastra NEW PROJECT în care se specifică:

Numele proiectului: laboratoare

Locatia proiectului: c:\DEEA\grupa*

din sectiunea Create a New Project Using: se selectează opțiunea:

Analog and mixed A/D

2. OK => fereastra Create Pspice Project in care se selecteaza optiunea

Create a blank project

3. OK => fereastra de editare a schemei

4. WINDOW c:\DEEA\grupa*\laboratoare.opj

=>

resursele proiectului, în care se expandează resursa laboratoare.dsn (click pe +) si se redenumește câmpul SCHEMATIC (dând click dreapta RENAME) cu numele circuitului precizat în timpul orei (circuit 1, de exemplu).

5. se revine în fereastra de editare a circuitului dând click pe câmpul nume circuit page1 (în cazul de față circuit1 page1 în primul laborator).

B. Editarea schemei electrice a circuitului analizat se realizează parcurgând pașii:

a. Introduceți componentele circuitului prin succesiunea de pași:

6. Place Part (sau se apasă P, sau se dă click pe simbolul =- în bara cu instrumente din dreapta ferestrei de editare a schemei)

=> fereastra Place Part, din care se pot selecta componentele schemei, pentru a fi introduse apoi în fereastra de editare a acesteia; componentele electronice disponibile sunt grupate în secțiunea Libraries; dacă se selectează cu mouse-ul o anumită librărie, componetele grupate în librăria respectivă sunt prezentate în secțiunea Part List. Componenta selectată apare în câmpul Part, iar în secțiunea din dreapta jos se afișează simbolul grafic al acesteia. O data introdusă în fereastra de editare, o componentă poate fi rotită prin selectarea sa cu mouse-ul și apăsarea tastei R.

Librăriile care vor fi utilizate în majoritatea lucrărilor de laborator sunt:

ANALOG_P: conține componente pasive (R, L, C)

SOURCE: conține diferite tipuri de generatoare de tensiune/curent

EVALAA: componente active (diode, tranzistoare) și diverse circuite integrate (analogice și digitale)

Pentru a fi utilizate în proiect, librăriile trebuie adăugate acestuia prin comanda Add Library.

7. OK

=> se revine în fereastra de editare a schemei cu componenta selectată, care se poate plasa oriunde în schema.

8. ESC

=> până la apăsarea acestei taste, componenta selectată anterior rămâne activă, iar în schemă se pot plasa mai multe astfel de componente; după apăsarea tastei ESC, selecția componentei respective se anulează, ceea ce permite selectarea următoarei componente, ca la punctele 6, 7.

b. Masa circuitului se introduce astfel:

9. Place Ground (sau se apasă G, sau se dă click pe simbolul GND ± în bara cu instrumente din dreapta ferestrei de editare a schemei) => fereastra Place Ground din care se selectează masa schemei electrice: în secțiunea Symbol se tastează 0.

10. OK

11. ESC

c. Conectarea componetelor se realizează orin intermediul firelor, astfel:

12. Place Wire (sau se apasă W, sau se dă click pe simbolul ¯│─ în bara cu instrumente din dreapta ferestrei de editare a schemei) => în fereastra de editare a schemei, indicatorul mouse-ului se modifică în +; trasarea unui fir se realizează astfel: click stânga în punctul de pornire, se deplasează mouse-ul spre punctul de oprire, click stânga în punctul de oprire.

13. ESC

Pentru vizualizarea mai clară a schemei se poate folosi funcția View Zoom IN sau OUT. Mai jos se prezintă modul de afișare a unei scheme editate.

Valorile componentelor sau a surselor se pot seta selectând în fereastra de editare, cu dublu click, valoarea numerică a componentei, ca rezulta fereastra Display Properties, proprie componentei, în care, valoarea numerică se precizează în câmpul Value. Valorile numerice se introduc precizînd valoarea numerică și apoi ordinul de mărime printr-o literă, conform tabelului alăturat.

C. Simularea circuitului descris prin schema sa electrică se realizează parcurgând pașii:

14. File Save => după terminarea editării, salvează schema electrică

15. Pspice New Simulation Profile => fereastra New Simulation în care:

în secțiunea Name se dă numele profilului: simulare_1,2,3…etc.

16. CREATE => fereastra Simulation Settings – nume profil simulare (în acest exemplu: Simulation Settings – simulare1)în care se selectează, în câmpul Analysis Type, tipul analizei care se va efectua asupra circuitului – tipurile de analiză vor fi prezentate în partea a IIIa.

17. după stabilirea tipului analizei și a parametrilor de analiză se dă comanda OK

18. COMANDA DE SIMULARE A CIRCUITULUI:

Pspice Run (sau se dă click pe simbolul , sau se tastează F11)

=> se efectuează simularea circuitului iar rezultatele sunt prezentate într-o nouă fereastră grafică.

19. monitorizarea/vizualizarea rezultatelor depinde de tipul analizei! (vezi partea a 3a)

ATENȚIE! În cadrul laboratorului DEEA se va creea un singur proiect, cu denumirea laboratoare, căruia i se vor atașa de-a lungul lucrărilor de laborator diverse circuite. Astfel, proiectul laboratoare va avea mai multe circuite, dar, la un moment dat, numai unul poate fi simulat. Din acest motiv, începînd din următorul laborator, înainte de pasul 15, se va intra în fereastra cu resursele proiectului (Window ..\laboratoare.opj) și se va selecta cu click dreapta circuitul care va fi simulat, apoi se va selecta din meniul afișat comanda Make Root. Astfel, circuitul selectat poate fi simulat. În figura de mai jos, proiectul laboratoare are două circuite: circuit1, respectiv circuit2. Din cele 2, în prezent poate fi simulat circuit1 (circuitul care poate fi simulat este identificat prin simbolul “ / „ înscris în pictograma “Folder”). Pentru simularea circuitului 2, acesta este selectat cu click dreapta și apoi se selectează comanda Make Root.

Partea II

D. Descrierea unui nou circuit în cadrul aceluiași proiect

Așa cum s-a menționat, în cadrul laboratorului DEEA se va creea un singur proiect, iar circuitele care vor fi analizate în cadrul orelor de laborator se vor adăuga acestui unic proiect. Adăugarea unui nou circuit unui proiect se va realiza astfel:

1. File Open Project

=> se deschide proiectul de la locatia proiectului: c:\DEEA\grupa*

2. din fereastra care afișează resursele proiectului se va selecta resursa laboratoare.dsn

3. click dreapta New Schematic => fereastra New Schematic în care, în câmpul Name se precizează numele noului circuit.

4. din fereastra care descrie resursele proiectului se va selecta resursa definită la punctul 3.

5. click dreapta New Page => fereastra New Page în care, în câmpul Name se precizează numele noului circuit (se păstrează denumirea implicită)

6. se deschide pagina definită la punctul 5 și se editează schema.

E. Simularea noului circuit – s-a explicat după punctul 19, dar, pentru o mai mare claritate, se reia explicația:

7. se revine în fereastra în care sunt prezentate resursele proiectului

8. se selectează sursa definită la punctul 3

9. click dreapta Make Root

10. Pspice New Simulation Profile și se continuă ca la punctul 15, Partea I.

11. Selectarea tipului analizei se realizează din fereastra Simulation Settings, meniul Analysis Type:

12. OK

13. Pspice Run (sau se tastează F11) se afișează o nouă fereastră din care se pot vizualiza rezultatele simulării dacă aceasta este de tip Time Domain, DC Sweep sau AC Sweep; dacă analiza este de tip Bias Point, rezultatele se pot extrage din fereastra în care este editată schema circuitului simulat.

F. Vizualizarea rezultatelor:

Mărimilor electrice se pot vizualiza direct prin selectarea pictogramelor situate în fereastra de editare a schemei, în bara care conține comenzile specifice simulării, care este prezentată mai jos:

A. Pentru analiza denumită Bias point: – se vor vizualiza mărimi electrice continue (a căror valoare este constantă în timp)

14. – tensiunea continuă determinată între un nod de interes și masa schemei, se poate vizualiza selectând pictograma V;

– curentul continuu printr-o componentă de interes, se poate vizualiza selectând pictograma I;

B. Pentru analizele denumite Time Domain, DC Sweep și AC Sweep: – se vor vizualiza mărimi electrice variabile în timp.

15. – variația tensiunii dintre un nod de interes și referința schemei (masa electrică a sa) se poate vizualiza prin plasarea cu ajutorul mouse-ului a pictogramei pe nodul respectiv.

– variația tensiunii între 2 noduri ale circuitului se poate vizualiza prin plasarea cu ajutorul mouse-ului a pictogramei pe nodurile de interes.

variația curentului printr-o componentă de interes se poate vizualiza prin plasarea cu ajutorul mouse-ului a pictogramei pe componenta respectivă.

Pentru aceleași tipuri de analiză, vizualizarea variației unei mărimi electrice se poate realiza și prin selectarea sa din lista tuturor semnalelor care pot fi vizualizate. Lista respectivă devine vizibilă dacă se selectează din meniul Trace, situat în fereastra în care se pot vizualiza rezultatele, comanda Add Trace.

Partea III

Tipuri de analiză

Se pot efectua următoarele analize:

1. Bias point:

– permite determinarea tensiunilor continue între nodurile circuitului și referința (masa) circuitului și a curenților continui prin ramurile circuitului.

– analiza poate fi efectuată numai dacă în circuit există o sursă de tensiune sau curent continuu

(de exemplu sursa de tensiune continuă VDC)

Această analiză este setată dacă în câmpul Analysis type se selectează opțiunea Bias Point. În cazul în care, din câmpul Options, se selectează opțiunea Temperature(Sweep), dacă se bifează câmpul Run the simulation at temperature, se poate seta în câmpul asociat acestei opțiuni temperatura la care se va realiza analiza (în exemplul prezentat este de 500C). Dacă opțiunea Temperature(Sweep)nu este bifată, simularea se va efectua la temperatura implicita de 250C- considerată temperatura camerei.

2. DC sweep:

– permite determinarea variației unei mărimi electrice a circuitului determinată de variația valorii mărimii electrice a unei surse a circuitului.

– este utilă pentru determinarea caracteristicilor statice de funcționare ale dispozitivelor din circuit

Această analiză este setată dacă în câmpul Analysis type se selectează opțiunea DC Sweep. Analiza poate fi efectuată numai dacă în circuit există o sursă de tensiune sau curent continuu (de exemplu sursa de tensiune continuă de tip VDC).

Parametrii analizei se introduc astfel:

– în câmpul Sweep variable se selectează denumirea sursei a cărei mărime va fi variată, iar în câmpul Name se precizează numele acesteia, așa cum este specificat în schema electrică. În exemplu de mai sus, în schema electrică există o sursă de tensiune continuă V1. În cazul în care se dorește a se analiza comportamentul circuitului pentru cazul în care sursa V1 ia mai multe valori, numele V1 trebuie trecut în câmpul Name.

– în câmpul Sweep type se selectează modul în care se va realiza variația valorii mărimii electrice a sursei precizate în câmpul Name, iar în câmpurile Start value, End value și Increment se precizează domeniul de valori în care se realizează variația respectivă, precum și pasul de variație. În exemplul de mai sus, V1 se va varia liniar, în intervalul 0,10V, cu un pas de 0,1V. În acest mod se vor putea afla valorile mărimilor electrice ale circuitului pentru oricare din valorile stabilite pentru V1.

– vizualizarea variației mărimilor electrice se realizează cu ajutorul pictogramelor .

3. Time Domain (Transient):

– permite determinarea variației în timp a mărimilor electrice ale circuitului.

– este utilă pentru vizualizarea tensiunilor/curenților variabili – a formelor de undă a acestor mărimi, într-o manieră similară afișajului pe osciloscop.

Această analiză este setată dacă în câmpul Analysis type se selectează opțiunea Time Domain (Transient). Analiza poate fi efectuată numai dacă în circuit există o sursă de semnal (tensiune/curent) pentru care este precizată forma de undă (de exemplu sursa de tensiune sinusoidală – VSIN, sau dreptunghiulară – VPULSE, etc). În exemplul de mai sus, V1 este de tipul VSIN. Se remarcă faptul că o sursă de tipul VSIN are 3 câmpuri distincte:

VOFF – reprezintă valoarea medie a tensiunii sinusoidale (0V în acest exemplu).

VAMPL – reprezintă amplitudinea tensiunii sinusoidale (100mV în acest exemplu).

FREQ – reprezintă frecvența tensiunii sinusoidale (1kHz în acest exemplu).

Parametrii analizei se introduc astfel:

– în dreptul secțiunii Run to time se introduce valoarea parametrului care controlează numărul de perioade ale semnalului vizualizat și care se calculează cu formula:

nT

unde n=numărul de perioade vizualizate, iar T = valoarea perioadei sursei de semnal din circuit.

Valoarea perioadei T se determină cu relația:

Pentru exemplu de mai sus, deoarece frecvența semnalului sinusoidal este de 1kHz, perioada T=1ms. În exemplu de mai sus, s-a considerat ca vor fi vizualizate 5 perioade, deci n=5, de unde parametrul Run to time=5m (5 milisecunde).

– în dreptul secțiunii Maximum step size se introduce valoarea parametrului care controlează precizia cu care se efectuează simularea; valoarea acestui parametru trebuie să fie mult mai mică decât cea din secțiunea Run to time. În cadrul lucrărilor de laborator, valoarea acestui parametru va fi egală cu:

– vizualizarea variației mărimilor electrice se realizează cu ajutorul pictogramelor .

4. AC Sweep/Noise:

– permite determinarea variației în frecvență a mărimilor electrice ale circuitului.

– este utilă pentru determinarea caracteristicilor de frecvență ale circuitelor.

Această analiză este setată dacă în câmpul Analysis type se selectează opțiunea AC Sweep/Noise. Analiza – analiza poate fi efectuată numai dacă în circuit există o sursă de semnal mic (tensiune/curent), de exemplu sursa de tensiune de semnal mic VAC.În exemplul de mai sus, V1 este de tipul VAC. Se remarcă faptul că o sursă de tipul VAC are 2 câmpuri distincte:

Vac – reprezintă amplitudinea tensiunii variabile (100mV în acest exemplu).

Vdc – reprezintă valoarea medie a tensiunii variabile (0V în acest exemplu).

Parametrii analizei se introduc astfel:

– în câmpul AC Sweep Type se precizează modul de baleiere a frecvenței sursei de semnal (se va selecta Logaritmic pe Decade) iar în câmpurile Start frequency, End frequency, respectiv Points/Decade se precizează domeniul de valori în care se realizează variația frecvenței, respectiv numărul de puncte/decadă în care se va realiza simularea (decada = intervalul de valori între 2 puteri consecutive ale lui 10). În exemplul de mai sus, domeniul de variație al frecvenței sursei de semnal V1 este [0,1Hz÷10MHZ], iar numărul de puncte pe decadă=10.

– vizualizarea variației mărimilor electrice se realizează cu ajutorul pictogramelor

Exemple de simulare in ORCAD

PSPICE poate fi utilizat împreună cu Capture. Capture permite editarea grafică a schemei electrice utilizate, adică:

Plasarea și conectarea între ale a simbolurilor componentelor (parts)

Definirea valorii componentelor și a altor atribuții

Definirea formelor de undă la intrări

Activarea uneia sau mai multor forme de analiză

Marcarea punctelor din circuit unde vrem să vizualizăm rezultatele analizei

Exemplul 1. Divizorul rezistiv de tensiune continuă.

Se lansează programul capture.exe aflat în calea: C:\Program Files\Orcad\Capture\

Se dă secvența: File>New>Project

Se bifează: Analog or Mixed AD

Se alege calea (Location): D:\DCE_laborator\IIIEM_sgr_x\L1\

Dacă nu există respectiva cale se dau secvențe Browse>Create dir și se crează subdirectoarele dorite.

Se completează numele proiectului DIVIZOR_TENSIUNE apoi se dă OK

Se bifează Create based upon an existing project , se alege Simple.opj apoi se dă OK

Apare ecranul de gestionare a proiectului unde, dacă se apasă pe semnul + din dreptul unor „subdirectoare” se ajunge la imaginea din figura 1.

Fig. 1. Ecranul de gestionare a proiectului

Design Cache ne arată conținutul inițial al memoriei cache (cuprinde cele mai utilizate simboluri grafice: R, L, C, sursă de tensiune continuă VDC, simbolul pentru masă (nodul 0) etc.

Simbolurile grafice sunt prezente în bibliotecile de simboluri (au extensia .olb). Din multele biblioteci existente varianta noastră de proiect (simple.obj) încarcă pentru început doar bibliotecile arătate pe ecran.

Se face dublu clic pe PAGE1. Apare ecranul de lucru pentru desenarea schemei electrice:

Figura 2. Ecranul de lucru pentru desenarea schemei

Pentru proiectul nostru nu avem nevoie de indicator și de sursa VIN. Le selectăm și le ștergem.

De asemenea putem șterge cerculețul VCC.

Se dă secvența Place>Part , se selectează biblioteca Analog și se alege R . Întrucât R se află în design cache de la inceputul proiectului o putem „lua” din fereastra „design cache” după cum se vede în figura 3.

Figura 3. Aducerea componentelor din „design cache”

Se selectează R2 , se apasă butonul din dreapta al „mousului” și se alege comanda Rotate.

Se dă secvența Place>Wire. Cursorul se modifică (apare sub formă de axe rectangulare mici).

Ne plasăm pe capătul componentei pe care dorim să o „legăm” , facem clic buton stânga (mouse), ne deplasăm pe capătul componentei de care vrem să ne „legăm”, apare un cerculeț roșu, facem clic stânga. În felul acesta reușim să facem legăturile între componente. Se poate ieși din modul „wire” cu tasta Esc sau clic dreapta apoi End Wire

Putem modifica ușor valoarea și numele componentelor. Ne poziționăm pe 1k, valoare implicită pentru R1, dublu clic, scriem 8K în fereastra de dialog, apoi apăsăm OK.

Procedăm asemănător pentru a înlocui valoarea lui R2 cu 4K, a sursei cu 12V, numele sursei îl modificăm: VIN.

Schema va arăta ca în figura 4.

Figura 4. Schema divizorului rezistiv de tensiune desenată în Capture

Programul alocă automat un număr format din 5 cifre fiecărui „nod” . Reamintim că nod în Pspice înseamnă legătura dintre două sau mai multe componente, spre deosebire de nodul unei rețele electrice. Dăm secvența Pspice>Create Netlist apoi Pspice>View Netlist și putem vedea fișierul cu extesia .net creat

* source DIVIZOR TENSIUNE

V_VIN N00786 0 12Vdc

R_R1 N00786 N00817 8K

R_R2 0 N00817 4K

Revenim în ecranul de desenare cu secvența Window>SCHEMATIC1:PAGE1

Avem posibilitatea să dăm nodurilor denumirea pe care o vrem, denumire care poate fi sub formă numerică sau literală sau combinație de litere și numere. Denumirea nodului nu trebuie să cuprindă spațiu sau alt caracter care este interpretat drept separator între câmpuri de către Pspice.

Dăm secvența: Place>Net Alias și scriem în fereastra de dialog 1 apoi apăsăm OK. Ne plasăm cu mousul deasupra sau la dreapta „firului” care vrem să fie nodul 1 și facem clic stânga. Ieșim din modul de plasare „net alias” cu tasta Esc de exemplu. Asemănător plasăm și denumirea pentru nodul 2. Desenul va arăta ca figura 5.

Figura 5.

Fișierul cu extensia .net devine:

* source DIVIZOR TENSIUNE

V_VIN 1 0 12Vdc

R_R1 1 2 8K

R_R2 0 2 4K

Se observă că R2 apare conectată între nodul 0 și nodul 2. Simbolul pentru rezistor are două terminale notate 1 respectiv 2, sensul curentului fiind considerat de la 1 spre 2. Când se aduce, componenta apare orizontal cu terminalul 1 la stânga. R2 a fost rotit în sens trigonometric terminalul 1 venind jos.

Se dă secvența Pspice>Edit Simulation Profile. Se vede că analiza pe care o efectuează Pspice la rulare este de stabilire a PSF (Bias Point) . Suntem de acord apăsând OK .

Pentru rulare dăm secvența Pspice>Run sau apăsăm tasta F11 sau facem clic pe pictograma corespunzătoare.

Apare un ecran grafic specific pentru instrucțiunea PROBE care nu conține nimic, deoarece analiza Bias Point nu crează fișier cu extensia .dat

Revenim în ecranul de desenare schemă . Dacă facem clic pe pictograma V (Enable Bias Voltage Display) se pot vizualiza potențialele în noduri. Dacă facem clic pe pictograma I (Enable Bias Current Display) se pot vizualiza curenții. Semnul plus (sau lipsă semn) pentru curent arată că el intră în terminalul respectiv, semnul minus arată că iese din respectivul terminal.

Figura 6. Vizualizarea potențialelor nodurilor și a curenților prin componente.

Dacă se apasă pictograma W putem vizualiza puterea disipată pe componente. Dacă puterea este pozitivă componente respectivă este consumator, dacă este negativă componenta respectivă este în regim de generator (cedează energie electrică în exterior).

Rularea „oarbă” a acestor exemple simple aduce o contribuție neînsemnată la formarea viitorilor ingineri. Se recomandă la început să se abordeze „clasic” problema cu creionul, hârtia și mintea.

Minte nu înseamnă neapărat memorarea a cât mai multe formule ci și știința (sau deprinderea) de a căuta prin documentația disponibilă și a face conexiunile necesare. Această deprindere este rezultatul unui anumit antrenament, antrenament ce implică uneori multă muncă, disciplină.și perseverență.

Dacă totuși am făcut o simulare, ca în exemplul de mai sus, este bine să verificăm rezultatele oferite de calculator (în măsura în care este posibil).

Pentru divizorul simplu analizat mai sus cu ajutorul Pspice rulat din Capture printr-o analiză teoretică putem verifica rapid rezultatele.

Curentul prin circuitul rezultat din legarea în serie a unei surse ideale de tensiune continuă și a două rezistoare circulă prin circuitul exterior sursei de la borna + spre borna – și este:

Căderea de tensiune pe R2 este:

Căderea de tensiune pe R1 este:

Formula divizorului de tensiune (dacă nu a fost încă memorată) rezultă simplu:

adică :

Exemplul 2. Divizorul rezistiv de curent continuu.

Procedăm asemănător ca la exemplul 1 și începem un nou proiect intitulat DIVIZOR_CURENT în aceeași cale D:\DCE_laborator\IIIEM_sgr_x\L1\.

Ajunși în ecranul de desenare ștergem tot (Secvența de taste Ctrl_A>Del sau selectăm cu mousul și ștergem).

Ne propunem să desenăm schema unui divizor simplu de curent cum arată în figura 7.

Figura 7. Schema divizorului de curent

Sursa de curent continuu se aduce cu secvența Place>Part>Source>IDC> OK

Ajunsă pe desen se poziționează în locul dorit și se dă clic apoi Esc.

Întrucât sensul curentului este invers de cum dorim dăm clic dreapta apoi Mirror Vertically

Aducem R din „Design Cache”, apare orizontal, apăsăm tasta R (Rotate) ne poziționăm corespunzător, clic (am pus R1), apoi ne deplasăm spre dreapta, clic (am pus R2), apoi Esc

Aducem semnul de masă Place>Ground>0/Source> OK , îl poziționăm corespunzător, clic (am pus „masa”), apoi Esc

După ce am făcut legăturile între componente, dăm valorile arătate pentru sursa de curent și pentru rezistențe. Salvăm și rulăm (Run Pspice). Dacă activăm butoanele V și I , vizualizăm potențialele nodurilor și curenții prin componente

Figura 8. Vizualizarea potențialelor nodurilor și a curenților prin componente.

Analiza „teoretică”:

Curentul furnizat de sursă este trimis prin cele două rezistențe legate în paralel. Rezistența echivalentă este:

rezultă:

Căderea de tensiune rezultată este:

Curentul prin R2 este:

Formula divizorului de curent rezultă simplu:

Adică

Exemplul 3. Divizorul de curent cu rețea R-2R.

Este un caz particular interesant, des întâlnit în practică, la unele convertoare numeric-analogic și nu numai.

Ne propunem să desenăm schema cu patru celule R-2R (figura 9). Procedăm asemănător exemplelor precedente și începem un nou proiect DIVIZOR_CURENT_R_2R

Figura 9. Schema divizorului de curent cu patru celule R-2R

După rularea programului Pspice și aranjarea corespunzătoare a informației despre valoarea potențialelor și a curenților rezultă situația din figura 10.

Figura 10. Vizualizarea potențialelor nodurilor și a curenților prin componente.

Analiza teoretică: Dacă analizăm rețeaua R-2R constatăm că rezistența „văzută” în fiecare nod, spre dreapta, este aceeași. Acest lucru l-am arătat pe schema din figura 11.

Figura 11.

Prin urmare curentul care intră în fiecare nod se împarte prin cele două rezistențe, fiecare de valoare 2R. Situația din nodul 2 este prezentată în figura 12.

Figura 12.

În nodul 2 intră curentul I1 și conform formulei divizorului de curent, prin R2 circulă curentul:

Prin urmare în fiecare nod curentul se împarte cu 2.

Curentul care intră în nodul k este și se împarte la 2, devenind:

De asemenea potențialul nodului k este jumătate din potențialul nodului precedent, situația din figura 12 fiind elocventă:

Acest lucru rezultă și din privirea atentă a schemei unde se constată existența divizoarelor de tensiune R-R (două rezistențe egale legate în serie).

Exemplul 4. Transferul maxim de putere în c.c.

Având o sursă reală de tensiune continuă, cu rezistență internă RG , se pune problema determinării valorii rezistenței consumatorului pentru a obține putere maximă disipată pe rezistența consumatorului.

Experimental se cuplează la sursa de tensiune continuă un reostat și un wattmetru. Se modifică valoarea rezistenței reostatului. Se măsoară valoarea rezistenței pentru situația în care puterea indicată de wattmetru este maximă.

Analiza în ORCAD Pspice: Se începe un nou proiect: TRANSFER MAXIM DE PUTERE.

Schema desenată va arăta ca în figura 13.

Figura 13.

Numele „componentelor” se schimbă în VG, RG, respectv Rload, valoarea se schimbă în 100V, 100, respectiv {RVAL}.

Pentru a „modifica” valoarea lui Rload trebuie să o definim ca parametru. Pentru aceasta dăm secvența : Place>Part>SPECIAL>PARAM>OK Poziționăm corespunzător, apoi Clic>Esc

Dublu Clic pe PARAMETERS

Clic în coloana RVAL unde scriem 1K (valoare necesară pentru calculul inițial al PSF)

Clic pe Display > Bifăm Name and Value > OK Închidem Editorul Close Property Editor (Clic pe x partea dreaptă sus _ atenție!! Nu închideți ORCAD CAPTURE)

Acum definim tipul de analiză pe care vrem să o efectuăm:

Pspice > Edit Simulation Profile Selectăm tipul de analiză: DC Sweep

În zona Sweep variable bifăm Global Parameter , scriem numele parametrului RVAL (fără acolade).

În zona Sweep type alegem Liniar

Scriem la Start Value : 0.01

End Value : 1K

Increment : 0.01

Obs: Pentru calculatoare mai puțin performante putem alege valoarea de start și incrementul 0.1 sau chiar 1, pentru a efectua mai puține calcule.

În continuare clic pe Data Collection și selectăm:

Noise : None

Digital : None

Power : At Marker Only

Currents : At Marker Only

Voltages : At Marker Only

În felul acesta fișierul de date rezultat va fi mai mic. Terminăm cu OK.

Acum punem markeri pentru mărimile pe care dorim să le afișăm grafic :

Clic pe Power Dissipation Marker („lupă W”), apare cursorul cu marker, clic pe corpul lui Rload apoi Esc.

Acum salvăm și rulăm (Run Pspice)

Rezultatul simulării apare grafic ca în figura 14.

Figura 14. Graficul dependenței puterii disipate pe Rload de valoarea sa.

Se observă că pentru Rload = RG avem putere maximă.

Analiza teoretică: temă de casă. Va fi unul din punctele pe care trebuie să le conțină referatul.

Exemplul 5. Caracteristica de sarcină a unei surse reale de tensiune continuă

Începem un nou proiect CAR_SURSA_TENS.

Va trebuie să arătăm grafic cum depinde tensiunea la bornele sursei de valoarea curentului prin sarcină (consumator).

Schema va arăta ca în figura 15.

Figura 15.

Proiectul este foarte asemănător cu cel precedent. Am pus alte valori pentru componente.

Am pus Net Alias pentru borna + a sursei și un marker de tensiune pentru tensiunea la bornele sursei, respectiv un marker de curent pentru curentul prin sarcină. Atenție !!! La plasarea Rload borna 1 a rezistenței (nu este setat să fie vizibil) trebuie să fie sus, altfel curentul afișat va fi negativ. Putem să selectăm Rload , apoi clic dreapta , Mirror Vertically pentru a avea curent afișat cu semnul +.

Tipul de analiză : identic exemplul precedent inclusiv valorile de baleiere ale parametrului global.

În urma analizei rezultă graficul din figura 16.

Figura 16

Pentru a afișa caracteristica de sarcină, adică V(OUT) în funcție de I(Rload) trebuie să facem schimbare de variabilă pe axa x .

În ecranul PROBE (de afișare grafică) dăm secvența: Plot > Axis Settings > X axis > Axis Variable facem Clic pe I(Rload) > OK > OK.

Apar cele două grafice V(OUT) și I(Rload) funcție de I(Rload).

Ștergem graficul I(Rload) funcție de I(Rload) : Clic pe I(Rload), apare scris roșu, apăsăm tasta Del.

Avem graficul din figura 17.

Figura 17 : Caracteristica de sarcină a sursei reale de tensiune

Determinarea pe grafic a rezistenței de ieșire a sursei : Se iau două puncte pe grafic Ex: Q1 de coordonate (4A;8V) și Q2 de coordonate (6A;6V)

Putem foarte ușor să comparăm cu caracteristica unei surse ideale de tensiune.

Modificăm valoarea rezistenței RG la 1p (valoarea 1pΩ este suficient de mică , nu avem voie să dăm valoare zero pentru rezistențe deoarece apare împărțire cu zero la aplicarea legii lui Ohm)

Setăm Pspice > Edit Simulation Profile > Probe Window > Last Plot > OK

Rulăm Run Pspice și apare graficul autoscalat.

Setăm Plot > Axis Settings > Y Axis > bifăm User Defined > completăm căsuțele 0V to 20V > OK.

Apare graficul din figura 18 unde caracteristica este foarte apropiată de caracteristica unei surse ideale . De pe grafic se constată

RG=0Ω

Figura 18 : Caracteristica de sarcină a sursei ideale de tensiune.

CAP.4 SCHEME ELECTRICE

CUPRINS

PRINCIPII DE ÎNTOCMIRE A SCHEMELOR ELECTRICE

Clasificarea schemelor electrice ( STAS 12120/1-83 )

Semne convenționale

Simbolizarea literal-numerică

Reguli pentru întocmirea schemei de circuite în reprezentarea desfășurată

Scheme și tabele de conexiune

2. EXEMPLE DE REDACTARE A SCHEMELOR ELECTRICE

2.1. Scheme de acționări electrice

2.2.Scheme electronice

ANEXA

BIBLIOGRAFIE

PRINCIPII DE ÎNTOCMIRE A SCHEMELOR ELECTRICE

Clasificarea schemelor electrice

Schemele electrice, cuprinse în documentația tehnică, servesc la execuția, montarea, exploatarea și depanarea instalației.

După scopul urmărit, schemele electrice se clasifică în:

EXPLICATIVE (funcționale, de circuite, echivalente )

DE CONEXIUNE (exterioare, interioare, la borne )

DE AMPLASARE

Schemele explicative permit înțelegerea funcționării sau efectuarea calculelor de proiectare a instalațiilor electrice.

O schemă funcțională redă într-o reprezentare grafică simplă principiul de funcționare a instalației electrice (fig.1.1).

Fig.1.1. Schema funcțională a sistemului de reglare a turației unui motor de curent continuu.

Schema de circuite ( fig.1.2) reprezintă prin semne convenționale toate circuitele unei instalații și permite înțelegerea în detaliu a funcționării.

Fig.1.2. Schemă de circuite. Motor asincron comandat prin buton normal deschis.

Calculul unui circuit sau a unui element de circuit se realizează cu ajutorul unor scheme echivalente (fig.1.3).

Fig.1.3. Scheme echivalente: a.) transfigurarea triunghi-stea a rezistoarelor; b.) echivalența unei bobine reale cu un circuit R-L serie.

Schemele de conexiuni sunt destinate execuției și verificării conexiunilor unei instalații. Legăturile electrice între diferite părți ale unui instalații, cum ar fi: panouri de comandă, tablouri de alimentare, motoare electrice, aparataj electric amplasat pe utilaj, sunt reprezentate prin scheme de conexiuni exterioare. Schema din figura 1.4,a redă conexiunile realizate prin cablurile W1, W2, W3 între rețeaua de alimentare L1, L2, L3, panoul de acționare A1, motorul M1 și butonul S1.

Fig.1.4.Scheme de conexiuni exterioare (a) interioare (b) și la borne (c).

Schema de conexiuni interioare constituie reprezentarea grafică a legăturilor dintre aparatele aflate în interiorul unui echipament (panou de comandă, dulap de acționare etc.). În figura 1.4,b sunt prezentate conexiunile dintre siguranțele fuzibile F1, F2, F3 și contactorul K1, realizate în interiorul panoului de acționare A1, prin intermediul șirurilor de cleme X1, X2, X3.

O schemă de conexiuni la borne reprezintă bornele unui aparat și conductoarele conectate la acestea. Figura 1.4,c redă conexiunile la bornele siguranței fuzibile F1.

Clasificarea schemelor electrice după metoda de reprezentare are în vedere:

a – numărul de conductoare și aparate similare, figurate printr-un semn convențional unic (reprezentare monofilară și multifilară);

b – dispunerea relativă a semnelor convenționale corespunzătoare elementelor unui aparat (reprezentarea asamblată, semiasamblată și desfășurată);

c – corespondența între pozițiile semnelor convenționale pe schemă și dispunerea fizică a aparatelor în instalație (reprezentarea topografică).

Un exemplu de reprezentare monofilară și multifilară a unui circuit trifazat se prezintă în figura 1.5.

Fig.1.5. Reprezentarea monofilară (a) și multifilară (b) a unui circuit trifazat.

Reprezentarea asamblată constă în desenare a grupată a părților componente ale unui aparat și este aplicabilă la scheme simple. În figura 1.6,a, părțile componente ale contactorului K1 și respectiv ale releului termic sunt reprezentate unele lângă altele.

Fig.1.6. Reprezentare asamblată (a), semiasamblată (b) și desfășurată (c) a unei scheme de circuite.

În reprezentarea semiasamblată, părțile componente ale unor aparate sunt dispersate în schemă, dar sunt desenate legăturile mecanice între acestea (fig.1.6,b). Metoda implică intersectarea traseelor de circuite în scheme de complexitate ridicată, ceea ce determină reducerea calității desenului.

Reprezentarea desfășurată (fig.1.6,c) se distinge prin figurarea elementelor aceluiași aparat în zone diferite ale desenului, într-un mod ce permite urmărirea logică a circuitelor și înțelegerea ușoară a funcționării instalației. Toate părțile componente ale unui aparat sunt notate în schemă cu același simbol literal-numeric.

Semne convenționale

Echipamentul electric se reprezintă prin semne convenționale standardizate (tab.1.1.), puse de acord cu recomandările Comisiei Electrotehnice Internaționale (C.E.I.). Normele C.E.I. sunt aplicate într-un mare număr de țări (Germania, Anglia, S.U.A., Rusia, Japonia, Franța etc.), fapt ce facilitează integrarea industriei electrotehnice românești în circuitul economic mondial.

STAS 11381 este un standard elaborat pe părți, care cuprinde peste 40 de secțiuni, unele în curs de redactare.

Noile semne convenționale se remarcă prin simplitatea desenului. Astfel, se renunță la figurarea bornelor de aparate și mașini, iar în csazul dispozitivelor semiconductoare cercul reprezentând capsula se desenează în situații speciale (de ex. când un terminal este conectat electric la capsula metalică).

Semne convenționale pentru schemele electrice (STAS 11381)

Tabelul 1.1

Tabelul 1.1 (continuare)

Tabelul 1.1 (continuare)

1.3. Simbolizarea literal-numerică

Utilizarea unei simbolizări literal-numerice unitare are ca scop uniformizarea documentațiilor tehnice și simplificarea descifrării schemelor electrice la montarea și exploatarea utilajului. Simbolizarea adoptată prin STAS concordă cu reglementările Comisiei Electrotehnice Internaționale. Standardul stabilește un sistem coerent și flexibil de identificare a elementelor în instalația electrică, utilizabil atât în partea scrisă, cât și în cea desenată a documentației tehnice. Reperul de identificare a elementului, în cazul cel mai general, este constituit din patru blocuri (tab.1.2), care oferă informații complete privind: unitatea constructivă sau funcțională în care este integrat (blocul 1), poziția fizică ocupată în cadrul unui ansamblu (blocul 2), categoria din care face parte, numărul de ordine în cadrul categoriei, funcția pe care o îndeplinește în schemă (blocul 3) și codul de marcare a bornei (blocul 4). În majoritatea cazurilor, se utilizează un reper de identificare simplificat (vezi exemplele din tabelul 1.8), conținând numai acele blocuri, care oferă informațiile strict necesare.

Elementele ce intervin în schemele electrice pot fi grupate în 23 de categorii (tab.1.3), notate uzual prin litere majuscule din alfabetul latin. Aceste litere constituie codul categoriei (partea 3A din blocul de identificare 3).

Structura pe blocuri a unui reper de identificare

Tabelul 1.2

Litere reper pentru identificarea categoriei elementului Tabelul 1.3

Tabelul 1.3 (continuare)

Tabelul 1.3 (continuare)

Distincția între mai multe elemente din cadrul aceleiași categorii se realizează printr-un număr de ordine, care constituie partea 3B a reperului de identificare. Spre exemplu, în figura 1.6 prin F1, F2, F3 se identifică siguranțele fuzibile, iar prin F4 releul termic.

Partea 3C a reperului, codifică funcția pe care o îndeplinește elementul în cadrul schemei. Acest cod poate fi alcătuit arbitrar, dar trebuie să înceapă cu o literă (urmată eventual de o combinație de litere și cifre) și să fie explicitat în legenda schemei. În multe cazuri este suficientă indicarea funcției generale (tab.1.4) printr-o literă. Spre exemplu: K1M – contactor principal, K1T – releu de timp, K1F – întrerupător automat cu rol de protecție, N1Y – calculator analogic, P1Z – frecvențmetru numeric.

Litere reper pentru identificarea funcției generale

Tabelul 1.4

Modul de alcătuire a reperelor de identificare rezultă din cele 5 exemple prezentate în tabelul 1.2. În schemele de circuite relativ simple este suficientă indicarea categoriei și a numărului de ordine, cu precizarea în anumite cazuri a funcției generale a elementului (K1 – contactor cu numărul de ordine 1; K1M – contactorul principal 1). Schemele de conexiuni implică utilizarea unui reper care conține obligatoriu codul de marcare a bornei (K1M:2 – borna 2 a contactorului principal 1). Identificarea elementelor în instalațiile electrice de mare complexitate se face cu repere alcătuite din trei sau patru blocuri (=1S+3A-K1M:2, reprezintă reperul de identificare complet pentru borna 2 a contactorului principal 1 din subansamblul A al ansamblului 3, cuprins în instalația 1S).

Documentațiile tehnice existente în întreprinderi conțin diferite sisteme de identificare a elementelor, în funcție de proveniența utilajului și anul fabricației. Sistemul de simboluri literal-numerice folosite în țara noastră până în 1983 este prezentat în tabelul 1.5 și exemplificat prin schema din figura 1.7.

Comparația între vechiul și noul sistem de simbolizare evidențiază următoarele aspecte: – noua simbolizare grupează elementele în 23 familii și are în vedere ponderea mare a electronicii în instalațiile electrice moderne;

– codurile utilizate pentru identificarea unor categorii importante de elemente, revin în notația nouă, la simbolurile uzuale în electrotehnică : R-rezistor, L-bobină, C-condensator, G-generator, M-motor, T-transformator;

– literele mari și cifrele alăturate din noua simbolizare ușurează prelucrarea documentației pe calculator;

– semnale convenționale simple din actualele standarde reduc substanțial timpul necesar desenării unei scheme electrice.

Simboluri literale vechi și noi pentru identificarea categoriei elementului

Tabelul 1.5

Fig.1.7. Transpunerea unei scheme desfășurate în noua simbolizare literal-numerică.

1.4. Reguli pentru întocmirea schemei de circuite în reprezentarea

desfășurată

Schema de circuite se întocmește în scopul înțelegerii în detaliu a funcționării instalației, furnizării datelor pentru alcătuirea schemelor sau tabelelor de conexiuni, efectuării montajului și depanării. Reprezentarea desfășurată, caracterizată prin desenarea dispersată a părților componente ale fiecărui element, este cel mai frecvent utilizată în documentația tehnică, deoarece permite urmărirea cu ușurință a fiecărui circuit.

1. Părțile componente ale unui element se recunosc în schema desfășurată prin faptul că au atribuit același reper de identificare. Spre exemplu, reperul de identificare K2 din fig.1.8 a,b, desemnează atât bobina contactorului, cât și cele 6 contacte ale acestuia. Așa cum rezultă din aceiași figură, în circuitele desenate pe verticală (orizontală), reperul de identificare se înscrie în stânga (deasupra) aparatului, iar codul bornelor în dreapta (dedesubt).

2. Formatul recomandat pentru schemele de circuite este A3, pentru a facilita urmărirea circuitelor, manipularea, îndosarierea și desenarea asistată de calculator. Dacă schema se extinde pe mai multe file, acestea se numerotează astfel încât să fie evidențiată legătura între ele. Schema din figura 1.8 se extinde pe două file, notate sub forma număr filă/număr total de file: FILA 1/2 și FILA 2/2.

3. Circuitele se desenează pe direcție orizontală sau verticală (fig.1.9). În documentația tehnică se preferă dispunerea verticală (fig.1.8). Receptoarele circuitelor (motoare, cuptoare, cuplaje electromagnetice, bobine de contactoare și relee, lămpi de semnalizare, hupe etc.) se amplasează la dreapta circuitelor în cazul dispunerii orizontale sau la partea inferioară pentru schemele desenate pe verticală.

4. În schema desfășurată, circuitele se ordonează pe grupe funcționale: alimentare generală, circuite de forță, circuite de comandă și protecție, circuite de semnalizare etc. Ordonarea se face de la stânga spre dreapta, în cazul dispunerii pe verticală a circuitelor (fig.1.8,a,b), respectând succesiunea logică a operațiilor de comandă a instalației.

5. Circuitele de forță (parcurse de curenți mari) se desenează, de regulă, cu linii groase, iar circuitele de comandă, protecție, semnalizare, măsură se trasează cu linii subțiri (fig.1.8,a,b).

6. Semnele convenționale din schema de circuit redau poziția de repaus a aparatelor (în absența curenților prin bobine și a acțiunilor mecanice asupra butoanelor sau limitatoarelor). Starea contactelor pentru comutatoare cu mai multe poziții și în cazul aparatelor care nu sunt acționate electric sau manual se specifică într-o indicație anexă (fig.1.10). Orientarea semnelor convenționale poate fi făcută în orice direcție.

7. În scopul unei informări rapide asupra echipamentului electric, schema poate conține date privind motoarele (putere, turație), transformatoarele (putere aparentă, tensiuni), aparatele de protecție (curentul de serviciu al releului termic), codul dispozitivelor semiconductoare (BC 171, UAA 145) etc. Dimensiunea semnelor convenționale se alege astfel încât să permită înscrierea informațiilor suplimentare și evidențierea particularităților de conectare a elementului. Sublinierea importanței unui element în cadrul schemei se poate realiza prin modificarea grosimii liniei simbolului grafic.

8. Repararea amplasării semnelor convenționale în cadrul schemei desfășurate se efectuează în trei moduri:

a. Metoda grilei. Fiecare filă este divizată în zone rectangulare (fig.1.8,a,b), marcate, de exemplu, prin litere de sus în jos (rânduri) și numere de la stânga la dreapta (coloane). Dimensiunile acestor zone depind de mărimea filei și complexitatea schemei.

Fig.1.8,a. Schemă desfășurată. Circuitele principale ale platoului electromagnetic (fila 1/2).

Fig.1.8,b. Schemă desfășurată. Circuitele de comandă și semnalizare ale platoului electro-

magnetic (fila 2/2).

Fig.1.9. Variante de reperare a amplasării semnelor convenționale: a – metoda tabelară; b – metoda reperării (numerotării) circuitelor.

Fig.1.10. Indicarea stării contactelor sub formă tabelară (a) și prin diagrame de stare (b).

În cazul formatelor mai mari decât A3 se recomandă utilizarea diviziunilor cu lungimea (25…75) mm. Numărul diviziunilor trebuie să fie divizibil cu doi. Literele și cifrele de marcare a zonelor se înscriu în exteriorul chenarului (zona neutră a formatului).

Amplasarea fiecărui semn pe o schemă se poate indica, în cazul cel mai general, prin numărul de ordine al filei, urmat de litera și numărul care definesc zona rectangulară (ex. în fig.1.8,a, ampermetrul P2 din fila 1, linia C și coloana 10 are reperul de amplasare 1/C 10). În schemele de circuite este admisă utilizarea unor repere de amplasare simplificate (ex. determinarea poziției contactelor contactorului K1 din fig.1.8,a,b având reperele de amplasare 1/C3, 1/C3, 2/D3, 2/B10 se poate efectua prin reperele simplificate 1/3, 1/3, 2/3, 2/10, în care prima cifră evidențiază fila, iar a doua numărul coloanei).

b. Metoda tabelară. Reperele de identificare a semnelor convenționale se înscriu într-un tabel amplasat de-a lungul unei margini a formatului (fig.1.9,a). Poziția fiecărui reper este determinată de intersecția cu latura tabelului a perpendicularei trasate din centrul semnului convențional. Tabelul se poate structura în rânduri sau coloane ce grupează elemente de același tip (rezistoare, condensatoare, dispozitive semiconductoare în scheme electronice) sau elemente ce aparțin aceleiași subunități (constructive sau funcționale).

c. Metoda reperării circuitelor. Fiecare circuit, definit ca o linie orizontală sau verticală pe care se reprezintă cel puțin un element (siguranță, contact de automenținere, lampă de semnalizare), se marchează cu un număr de ordine (fig.1.9,b). Fazele unui circuit trifazat se numerotează cu aceiași cifră (ex. 1,1,1 pentru circuitul trifazat din fig.1.9,b). Numerotarea circuitelor din schemă se face în continuare, de la forță spre comandă.

9. Bornele elementelor de circuit se marchează în schemă prin codul înscris pe echipament (ex. bornele R și A ale contactorului K1 din fig.1.8,a) sau prin alte notații precizate în STAS (ex. bornele 1 și 2 ale siguranței F1 din fig.1.8,a). Semnul convențional de bornă (o sau ) nu se desenează în schema desfășurată, decât în cazuri bine justificate. Extremitățile conductoarelor de alimentare, protecție și legare la masă se notează prin simbolurile alfa-numerice din tabelul 1.6. Marcarea bornelor și a extremităților conductoarelor este necesară la întocmirea schemelor sau tabelelor de conexiuni.

10. Sistemul de contacte ale unui releu sau contactor se prezintă în linie cu circuitul în care se află bobina acestuia, sub forma unei scheme anexe (fig.1.11,a,c,d) sau a unui tabel de componență (fig.1.11,b). Prin aceasta se asigură identificarea cu ușurință a contactelor în schemă, pe baza reperelor de amplasare, și se precizează totodată ansamblul elementelor componente ale unui contactor sau releu.

Uneori, reperul de amplasare a bobinei se înscrie sub simbolul contactelor de releu sau contactor. Spre exemplu, notația K4F/(1/C5) din fig.1.8,b indică amplasarea bobinei releului maximal de curent K4F în zona rectangulară C5 a filei 1.

Marcarea alfa-numerică a extremităților conductoarelor

Tabelul 1.6

Fig.1.11. Variante de prezentare a reperelor de amplasare pentru bobina și contactele unui contactor: a – schemă anexă; b – tabel de componență; c – schemă anexă simplificată; d – legenda simbolurilor de reprezentare a diferitelor contacte.

Dacă nu este posibilă introducerea schemelor anexe sau a tabelelor de componență în linie cu circuitul în care se află bobina, atunci amplasarea lor se face în altă zonă a schemei de circuite sau pe un document separat. În această situație, figurarea bobinei și a reperului ei de amplasare este obligatorie.

11. Destinația fiecărui circuit sau grupă de circuite se redă fie printr-un text într-un spațiu rezervat la marginea schemei, denumit magnetă (fig.1.8,a,b), fie prin semne convenționale standardizate sau nestandardizate, dar explicitate în proiect.

12. În schemele desfășurate se recomandă introducerea unei legende, în care se înscriu elementele instalației, în ordinea alfabetică și numerică a simbolurilor. Legenda explicitează denumirea elementelor și uneori funcția sau alte caracteristici tehnice.

1.5. Scheme și tabele de conexiuni

Documentația tehnică de execuție a unei instalații electrice cuprinde întotdeauna scheme sau tabele de conexiuni exterioare și interioare, care se întocmesc pe baza schemei desfășurate (fig.1.12).

Fig.1.12. Schema electrică desfășurată a acționării unui motor asincron.

a. Schema de conexiuni exterioare reprezintă desenul de execuție pentru realizarea

legăturilor între părțile componente ale unei instalații (fig.1.13). Schema poate cuprinde și informații despre tipul și lungimea cablurilor sau a conductoarelor de legătură, dacă documentația tehnică nu conține un „jurnal de cabluri” (ex. cablurile W1, W2 tip CZZ 4 x 2,5 mm2, cu lungimile de 5 m, respectiv 2 m și conductorul de legare la pământ Cu 16 mm2 din fig.1.13).

Echipamentele din compunerea instalației se reprezintă prin forme geometrice simple (ex. dreptunghi A1, cerc M1), iar conexiunile dintre ele se desenează prin linii individuale (ex. conductorul de legare la pământ E) sau grupate în cabluri (ex. W1, W2). Semnul convențional al fiecărui conector este însoțit de un reper de identificare (ex. șirul de cleme X1).

Fig.1.13.Schemă de conexiuni exterioare

b. Schema de conexiuni interioare reprezintă desenul de execuție pentru realizarea legăturilor dintre aparate în interiorul unei unități de montaj. În figura 1.14 se prezintă schema de conexiuni din interiorul panoului de acționare A1, întocmită pe baza schemei desfășurate din figura 1.12.

Fig.1.14. Schema de conexiuni interioare a unui panou de acționare (întocmită pe baza schemei de circuite din fig.1.12).

Elementele schemei de conexiuni se reprezintă prin forme geometrice simple (dreptunghiuri în fig.1.14) sau prin semne convenționale. Amplasarea elementelor pe desen trebuie să reflecte, pe cât posibil, dispunerea efectivă din echipament (reprezentare topografică), fără însă a respecta o anumită scară a desenului.

Conductoarele de conexiuni se pot trasa în întregime sau se figurează numai capetele de legătură la aparate și cleme. În figura 1.14, schema de conexiuni interioare s-a desenat fără reprezentarea completă a legăturilor, iar marcarea conductoarelor s-a realizat prin adresa capătului opus al legăturii și numărul de ordine al conexiunii (ex. F4:2/3 – marcaj la un capăt al conductorului de conexiuni 3, care face legătura între bornele S1:7 și F4:2). Diferite posibilități de marcare a capetelor unui conductor prin tile sunt prezentate în figura 1.15. Tipul, secțiunea și culoarea conductoarelor se specifică într-o NOTĂ (fig.1.14).

Fig.1.15. Sisteme de marcare a conductoarelor prin tile: a – adresa bornei de conectare; b – adresa bornei opuse; c – adresa ambelor borne la care se racordează conductorul; d – marcare independentă de borne (numărul nodului); e – sistem mixt (adresa bornei opuse și numărul conductorului).

c. Tabel de conexiuni exterioare. Indicațiile cuprinse în schema de conexiuni exterioare (fig.1.13) se pot prezenta și tabelar. Fiecare rând al tabelului 1.7 se referă la o conexiune individuală.

Tabel de conexiuni exterioare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig.1.12)

Tabelul 1.7

Notă: Cablurile CYY 4 x 2,5 mm2 se pot înlocui cu 4 conductoare FY 2,5 mm2 în tub de protecție etanș lăcuit PEL 11.

Spre exemplu, primul conductor al cablului W2 realizează conexiunea între clema X1:5 din panoul de acționare A1 și borna U a motorului M1. Dacă proiectul nu cuprinde un jurnal de cabluri distinct, în tabelul de conexiuni exterioare se specifică în plus, tipul cablului, secțiunea, lungimea și numărul conductoarelor.

d. Tabel de conexiuni interioare. În anumite cazuri, un tabel de conexiuni interioare (tab.1.8) este preferat unei scheme, deoarece prezintă într-o formă grafică mai simplă și un

spațiu mai redus, același volum de informații.

Tabel de conexiuni interioare pentru un panou de acționare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig.1.12)

Tabelul 1.8

Notă: Conductoare de tip FY (F – utilizare în instalații fixe; Y – izolație de PVC); N – negru; GV – galben-verde; R – roșu.

Tabelul de conexiuni cuprinde date privind bornele de racordare, tipul, secțiunea și culoarea izolației conductoarelor (tab.1.9). Conexiunile se înscriu succesiv în tabel, pe cât posibil în ordinea execuției fizice a legăturilor între cleme și aparate sau între bornele a două aparate. Ordonarea informațiilor se face grupând legăturile la nodul de care aparțin (fig.1.16). Marcarea nodurilor se efectuează prin numere naturale de la 1 la n, începând cu circuitele de forță.

Cod de culori pentru identificarea conductoarelor

Tabelul 1.9

Fig.1.16. Definirea nodurilor în schemele de circuite ca un ansamblu de două borne (nodul 8) sau mai multe borne (nodul 17), interconectate prin conductoare.

Tabelul 1.8 s-a întocmit pe baza schemei desfășurate din fig.1.12,în care s-au numerotat succesiv 21 de noduri. Numărul nodului se înscrie în prima coloană a tabelului. Următoarele coloane conțin reperul de identificare al clemei și al bornei de aparat, între care se realizează conexiunile. Spre exemplu, nodul 10 corespunde legăturii între clema X1:6 și borna F5:B, iar nodul 18 cuprinde conexiunile succesive între bornele S1:9, S2:4 și K1:2. Diametrul și culoarea conductoarelor se trec în ultima coloană, iar tipul conductoarelor se specifică într-o NOTĂ de subsol.

2. EXEMPLE DE REDACTARE A SCHEMELOR ELECTRICE

2.1. Scheme de acționări electrice

Acționările cu motoare asincrone și de curent continuu constituie subansamble importante ale instalațiilor industriale și se disting prin scheme electrice specifice de pornire, reglare a turației, frânare și reversare.

Schema uzuală de pornire directă și inversare a sensului de rotație pentru motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit (fig.2.1) este redactată folosind metoda reperării circuitelor.

Fig.2.1. Inversarea sensului de rotație a motorului asincron.

Pornirea motorului asincron cu rotorul bobinat (fig.2.2) se realizează cu o treaptă de rezistență, iar oprirea are loc prin frânare dinamică. Procesele tranzitorii de pornire și frânare sunt comandate prin relee de timp cu temporizare la acționare K4T și revenire K5T. Reperarea amplasării semnelor convenționale se face prin metoda grilei.

Comanda motorului asincron cu două turații, prezentată în figura 2.3, se distinge de variantele redate în lucrarea 4,p.65-66 prin utilizarea unui comutator rotativ S1 pentru selectarea regimului de viteză. Starea celor două contacte A-B și C-D ale comutatorului S1 cu trei poziții ∆/0/YY se explicitează în diagrama de contacte.

Acționările cu motoare de curent continuu necesită o rețea de alimentare adecvată L+, L- (fig.2.4). Înfășurarea de excitație F1, F2 și cea a indusului motorului A1, A2 se recunosc în schema desfășurată prin atribuirea aceluiași reper de identificare M1 și prin notarea bornelor în conformitate cu STAS 3530-71.

În schema din figura 2.5, pornirea și reglarea turației motorului de curent continuu cu excitație independentă M1 se realizează prin modificarea tensiunii rotorice cu ajutorul convertorului miniatură monofazat, în punte semicomandată. Bornele convertorului A1 s-au marcat în schemă prin codul înscris pe echipament.

Fig.2.2. Pornirea reostatică și frânarea dinamică a motorului asincron cu rotorul bobinat.

Fig.2.3. Reglarea turației motorului asincron prin modificarea numărului de perechi de poli.

Fig.2.4. Pornirea reostatică, reversarea și frânarea dinamică a motorului de curent continuu.

Fig.2.5. Pornirea și reglarea turației motorului de curent continuu alimentat prin convertor.

2.2 Scheme electronice

Echipamentele electronice din structura instalațiilor industriale se reprezintă prin scheme electrice de circuite, ale căror principii de întocmire sunt ilustrate prin zece exemple semnificative.

a. Scheme electronice cu componente discrete

Sursa de tensiune stabilizată pentru circuitele TTL, realizată cu componente electronice discrete, este redată în figura 2.6, atât în vechea standardizare cât și conform actualelor norme de reprezentare grafică și de simbolizare literal-numerică. Dispozitivele semiconductoare se notează prin litera V, dioda electroluminescentă prin H, iar cercul reprezentând capsula tranzistorului de reglaj serie V3 nu se figurează (fig.2.6,b).

Fig.2.6. Sursă de tensiune stabilizată 5V, pentru circuite TTL: a – simbolizare literal-numerică veche; b – simbolizare literal-numerică nouă.

Desenele din figurile 2.7 a,b,c transpun în noua simbolizare scheme de uz didactic din laboratorul de Electrotehnică și mașini electrice (4). Următoarele trei scheme (fig.2.7 d,e,f) redau în conformitate cu standardele în vigoare circuitele electronice destinate instruirii practice a studenților Facultății de Electrotehnică (1).

b. Scheme electronice cu circuite integrate liniare

În schema sursei de tensiune stabilizată 15 V (fig.2.8), stabilizatoarele A 723 – circuite integrate liniare – se simbolizează prin A1 și A2, deoarece se asimilează categoriei „ansamble și subansamble funcționale”.

Cu litera A se notează și amplificatorul operațional A 741 din schema ohmmetrului electronic (fig.2.9). Reperarea amplasării semnelor convenționale se realizează prin metoda tabelară.

Fig.2.7. Circuite electronice cu componente discrete.

c. Scheme electronice cu circuite integrate logice

Canalele de intrare și ieșire ale echipamentelor de comandă numerică sunt realizate, într-un mare număr de aplicații (fig.2.10, 2.11), cu circuite integrate logice notate prin litera D și optocuploare simbolizate prin litera U (categoria „Modulatoare, convertoare”).

Comanda inversării sensului de rotație a unui motor de curent continuu (fig.2.12) este implementată prin porți logice și bistabile („elemente binare”, respectiv „dispozitive de memorie” notate cu litera D. Grupurile R1-C1, R2-C2, R3-C3 elimină efectele perturbatoare ale vibrațiilor contactelor mecanice S1, S2, S3, iar trigger-ele Schmitt D1, D2 îmbunătățesc frontul semnalelor de intrare.

Porți logice și bistabile sunt utilizate și în blocul de comandă a motorului pas cu pas din figura 2.13. Reprezentarea grafică a elementelor D1, D2, D3 corespunde notațiilor din cataloagele pentru circuite integrate elaborate de I.F.R.S.Băneasa(12) și Microelectronica(13).

Fig.2.8. Sursă de tensiune stabilizată 15 V / 0,5 A pentru amplificatoare operaționale.

Fig.2.9. Ohmmetru electronic cu 4 game de măsurare: (0…1)k, (1…10)k, (10…100)k, (0,1…1)M.

Fig.2.10. Canal din modulul de intrare ICD 32 al Automatului programabil AP 101.

Fig.2.11. Canal din modulul de ieșire ETA 80 al Automatului programabil AP 101.

Fig.2.12. Comanda inversării sensului de rotație a motorului de curent continuu, utilizând circuite integrate logice.

Fig.2.13. Reglarea turației și inversarea sensului la motorul pas cu pas, reactiv, tetrafazat.

Fig.2.14. Sistemul de afișare a cotei la mașini unelte (NUMEROM 306).

Fig,2.15. Post de calcul și afișare a erorii pentru un sistem de automatizare și verificare a contoarelor industriale (conform proiectului SETACD128 – I.A.E.M.Timișoara).

Sistemul de afișare a cotei la mașinile-unelte românești (fig.2.14) este realizat cu circuite logice integrate pe scară medie (numărătoarele D1,…,D7, decodificatoarele D8,…,D14) și dispozitive de afișare cu 7 segmente H1,…,H7.

Documentația tehnică desenată, elaborată de Institutul de Proiectări pentru Automatizări, Întreprinderea de Aparate Electrice de Măsurat din Timișoara, etc., recurge la Recomandarea 617 a Comisiei Electrotehnice Internaționale (10). Simbolizarea C.E.I. (fig.2.15) prezintă avantajul că evidențiază relațiile dintre intrările și ieșirile unui circuit, fără a detaila schema logică internă.

Circuitele logice se reprezintă printr-un contur (de ex. CDB 447) sau o combinație de conturi (de ex. CDB 4192), împreună cu mai multe simboluri. Funcția logică a circuitului este precizată de simbolul de definire generală (tabelul A.1). Astfel CTRDIV 10 definește pe D7 ca un numărător decadic (modulo „10”), SRG 4 indică pentru D4 funcția de registru de deplasare cu 4 cifre binare, iar BCD/7 SEG ► precizează că D1 este un convertor de cod binar zecimal/afișaj cu 7 segmente, având amplificare la ieșire.

Numărătorul D7 s-a reprezentat evidențiind cele patru elemente logice constitutive (bistabile), blocul comun de comandă (fig.A.1a) care cuprinde intrările comune (terminalele 11, 4, 14, 5) și blocul comun de ieșire (fig.A.1b).

Destinația fiecărei intrări/ieșiri este precizată de simboluri în interiorul conturului (tabelul A.2). Astfel, pentru D7, borna 14 reprezintă intrarea de ștergere (R), borna 15 este intrarea de informație (D), iar 4 și 5 constituie intrări dinamice de numărare în sens invers (-) și respectiv în sens direct (+).

Definirea completă a funcției logice a unui circuit necesită, în plus, utilizarea unor simboluri grafice pentru intrări/ieșiri (tabelul A.3) și a unui sistem de simbolizare literal-numerică a relațiilor de dependență logică (tabelul A.4). Simbolul la intrarea 11 a circuitului D7 indică faptul că stării logice externe „0” („1”) îi corespunde în interior o stare logică opusă „1” („0”). Prin simbolul „C3” se precizează relația de dependență logică între intrarea 11 și intrarea 15, având numărul de identificare „3”.

În scopul interpretării corecte a schemelor cu circuite logice și a unor date de catalog (fig.A.2) este necesară examinarea atentă a recomandărilor Comisiei Electrotehnice Internaționale (10), la care se aliniază și standardizarea română.

ANEXĂ

Simboluri de definire generală a funcției circuitului logic.

Tabelul A.1

* ROM=READ ONLY MEMORY. Analog se simbolizează și celelalte tipuri de memorii: PROM=PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY; RAM=RANDOM ACCES MEMORY; FIFO=FIRST-IN/FIRST-OUT MEMORY.

Fig.A1. Simboluri compuse pentru circuite logice; a – bloc comun de comandă; b – cu bloc comun de ieșire.

Simboluri în interiorul conturului unui circuit logic

Tabelul A.2

Simboluri grafice pentru intrările și ieșirile circuitelor logice

Tabelul A.3

* Indicatorul de negare se folosește în schemele logice de principiu, iar indicatorul de polaritate în schemele de circuite, pentru a preciza ca stării logice externe „0” („1”) la o intrare/ieșire îi corespunde starea logică internă „1” („0”).

Simbolizarea literal-numerică a dependenței logice.

Tabelul A.4

* Simbolul literal apare la intrarea/ieșirea care influențează starea logică a altor intrări sau ieșiri și este însoțit de un număr natural „m”. Fiecare intrare/ieșire influențată este marcată cu același număr de identificare „m”.

Fig.A.2. Configurația pinilor și simbolurile logice ale unor circuite integrate (21); a – CDB406; Șase invertoare de putere, ieșiri cu colector în gol (30 V); b – CDB451: Doi operatori ȘI-SAU-NU cu 2×2 intrări; c – CDB474: Două bistabile tip D cu comutare pe front; d – 74LS90: Numărător decadic.

ANEXĂ

Simboluri de definire generală a funcției circuitului logic.

Tabelul A.1

* ROM=READ ONLY MEMORY. Analog se simbolizează și celelalte tipuri de memorii: PROM=PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY; RAM=RANDOM ACCES MEMORY; FIFO=FIRST-IN/FIRST-OUT MEMORY.

Fig.A1. Simboluri compuse pentru circuite logice; a – bloc comun de comandă; b – cu bloc comun de ieșire.

Simboluri în interiorul conturului unui circuit logic

Tabelul A.2

Simboluri grafice pentru intrările și ieșirile circuitelor logice

Tabelul A.3

* Indicatorul de negare se folosește în schemele logice de principiu, iar indicatorul de polaritate în schemele de circuite, pentru a preciza ca stării logice externe „0” („1”) la o intrare/ieșire îi corespunde starea logică internă „1” („0”).

Simbolizarea literal-numerică a dependenței logice.

Tabelul A.4

* Simbolul literal apare la intrarea/ieșirea care influențează starea logică a altor intrări sau ieșiri și este însoțit de un număr natural „m”. Fiecare intrare/ieșire influențată este marcată cu același număr de identificare „m”.

Fig.A.2. Configurația pinilor și simbolurile logice ale unor circuite integrate (21); a – CDB406; Șase invertoare de putere, ieșiri cu colector în gol (30 V); b – CDB451: Doi operatori ȘI-SAU-NU cu 2×2 intrări; c – CDB474: Două bistabile tip D cu comutare pe front; d – 74LS90: Numărător decadic.