Структурная схема — основной вид схемы в электротехнике¶
Структурная схема — это вид схемы электрической (по ГОСТ 2.701), на которой показаны составные части изделия (устройства, аппарата, блока) и основные взаимосвязи между ними без детализации внутреннего устройства. Структурные схемы относятся к схемам видового типа и служат первым этапом описания сложной системы: они дают общее представление о принципе работы и составе объекта, не загромождая документацию деталями.
¶Назначение и место в системе схем
Структурная схема решает несколько задач:
- показывает, из каких функциональных частей состоит изделие;
- определяет направление и характер связей между частями (сигнальные, управляющие, энергетические);
- позволяет понять общий принцип действия до перехода к принципиальной схеме;
- служит основой для разработки функциональной и принципиальной схем, а также для анализа и наладки изделия.
В стандартизированной классификации схем электрических (ГОСТ 2.701) структурные схемы занимают промежуточное положение между общей схемой и функциональной: функциональная схема уточняет назначение частей и характер сигналов, принципиальная — раскрывает состав элементов и все электрические связи, монтажные и подключные — конкретизируют физическое размещение.
¶Отличие от других видов схем
| Вид схемы | Что показывает | Детализация |
|---|---|---|
| Структурная | Составные части и основные связи | Минимальная, без внутреннего устройства |
| Функциональная | Назначение частей и характер сигналов | Средняя, с указанием функций |
| Принципиальная | Элементы, параметры, все соединения | Полная |
| Монтажная | Размещение элементов на монтажных единицах | Полная, с габаритами и трассами |
| Подключная | Соединения между отдельными изделиями | Средняя |
Ключевое отличие структурной схемы от функциональной: на структурной не указывают характер воздействий (какие именно сигналы передаются), а на функциональной не показывают внутреннее устройство блоков. На принципиальной схеме, в отличие от структурной, каждый блок заменён на конкретные компоненты с номиналами.
¶Условные обозначения и элементы
На структурной схеме составные части изображают в виде прямоугольников (иногда с закруглёнными углами), внутри которых помещают:
- цифровое обозначение (позиционный индекс) — например, «1», «2»;
- наименование или краткое обозначение части («Усилитель», «Формирователь», «У1»);
- при необходимости — условное графическое обозначение по ЕСКЭД.
Связи между частями изображают линиями — сплошными для основных цепей, при необходимости используют стрелки для указания направления передачи сигнала или энергии. Пересекающиеся линии без соединения показывают без перемычки, соединение — с точкой. Электрические цепи питания и заземления, как правило, на структурной схеме не показывают, если это не влияет на понимание принципа работы.
¶Правила построения
При построении структурной схемы руководствуются следующими правилами:
- Составные части располагают в логическом порядке — слева направо или сверху вниз по ходу сигнала.
- Каждая часть изображается один раз; повторные показы допускаются только при необходимости наглядности.
- Схему снабжают экспликацией (таблицей), если наименования частей не помещаются в прямоугольниках.
- Нумерация частей сквозная, арабскими цифрами.
- Структурная схема входит в комплект конструкторской документации по ГОСТ 2.102 и оформляется на листе формата А4 или А3.
¶Пример: структурная схема радиоприёмника
Типичная структурная схема супергетеродинного радиоприёмника включает следующие составные части, соединённые в последовательную цепь по ходу сигнала:
- Антенна — принимает радиосигнал.
- Устройство настройки (входной контур) — выделяет сигнал нужной частоты.
- Смеситель — преобразует частоту сигнала в промежуточную.
- Гетеродин — генерирует опорный сигнал для смесителя.
- Усилитель промежуточной частоты — усиливает сигнал.
- Детектор — выделять модулирующее воздействие.
- Усилитель низкой частоты — усиливает звуковой сигнал.
- Громкоговоритель — преобразует электрический сигнал в звук.
На структурной схеме эти блоки показаны прямоугольниками с наименованиями и стрелками направления сигнала; внутреннее устройство каждого блока не раскрывается — это делается на принципиальной схеме.
¶Применение
Структурные схемы применяются на всех этапах разработки и эксплуатации сложной техники:
- в радиоэлектронике — для описания приборов, систем связи, вычислительной техники;
- в автоматике и телемеханике — для представления систем управления;
- в энергетике — для схем электрических станций и подстанций (здесь они называются структурными схемами электрических систем);
- в машиностроении — для гидравлических и пневматических систем;
- в программной инженерии — структурные схемы используются при проектировании архитектуры программных систем.
В учебной литературе структурная схема традиционно служит первым шагом при изучении любого устройства: сначала студент разбирает структурную схему, затем функциональную, и только после этого — принципиальную.
Источники:
- ГОСТ 2.701 — «Схемы. Виды и типы»
- ГОСТ 2.702 — «Правила выполнения схем электрических»
- ГОСТ 2.102 — «Виды и комплектность конструкторских документов»
- Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (под ред. В. Т. Стрелкова)
- Добронравов В. В. «Схемотехника: учебник для вузов»