Miten kytkentäkaavioita luetaan

Kytkentäkaavio on elektroniikkaprojektin kartta. Ilman sitä tien etsiminen kohti valmista tuotetta voi olla melkoisen kiinnostavaa ja joskus jopa pelottavaa. Kytkentäkaaviot eivät ainoastaan näytä piirin komponentteja, merkintöjä ja sähköisiä yhteyksiä, vaan ne auttavat myös piirin esitystavan standardisoimisessa. Standardisymbolien käytön ansiosta muut pystyvät auttamaan monimutkaisen piirin vianmäärityksessä helpommin.

Kytkentäkaavion eli piirikaavion lukemisessa tai laatimisessa täytyy ottaa huomioon monenlaisia käytäntöjä. Jos kaikki käyttäisivät erilaisia symboleja ja standardeja, kaaviosta tulisi hyvin sotkuinen ja vaikeasti hahmotettava.

Alla olevassa kuvassa on valo-thereminin kytkentäkaavio. Mistä sen tietää? Kaaviossa on käytetty standardoituja symboleja ja kytkentöjä.

Lisätietoja yleisimmistä piirikaaviosymboleista löytyy täältä.

Kuvitellaan, että kaaviossa on symboli, jota emme tunne. Kytkentäkaaviossa on yleensä jonkinlainen osaa kuvaileva merkintä tai tietokenttä, jonka avulla komponentin saattaa pystyä selvittämään.

Esimerkkikaaviossa on yksi komponentti, johon on syytä perehtyä tarkemmin. Kaaviossa 555-ajastin on merkitty symbolin sijaan fyysisenä integroituna piirinä (IC), eikä tämä ole tyypillinen esitystapa. Seuraavista kahdesta esimerkistä selviää tarkemmin, miten IC on tapana esittää kytkentäkaaviossa. Vasemmanpuoleisessa kaaviossa on esitetty pinnit ainoastaan toimintoina ilman pinnien numeroita. Silloin asettelu täytyy selvittää kyseisen integroidun piirin teknisestä taulukosta. Oikeanpuoleisessa esimerkissä on esitetty pinnin toiminto ja numero, mutta tiedot on sijoitettu satunnaisesti ympäri symbolia, eivätkä ne vastaa sijoittelua varsinaisessa integroidussa piirissä.

Katsotaan nyt, miten kytkennät on esitetty alkuperäisessä kytkentäkaaviossa.

Viivat kuvaavat eri komponenttien välisiä yhteyksiä tai sähköä johtavia reittejä – siis esimerkiksi johtoja tai piirilevyn johtimia. Reittien risteyskohtien mustat pisteet kuvaavat kytkentöjä ja kaaret kohtia, joissa kytkentää ei ole. Kytkentäkaaviossa voi toisinaan olla kaksi risteävää reittiä, joiden kohdalla ei ole pistettä eikä kaarta. Silloin kyseessä ei ole kytkentä.

Toinen tärkeä seikka on polaarisuus. Yllä olevan kaavion 100 µF:n kondensaattori on polaarinen eli komponentti on sijoitettava piiriin oikein päin. Jos komponentti käännetään toisin päin siten, että johtimet ovat toisin kuin kaaviossa, osa ja/tai piiri voi kärsiä vakavia vaurioita. Myös diodeihin kuten ledeihin kannattaa kiinnittää huomiota, ja osan mahdollinen polaarisuus on pidettävä aina mielessä.

Seuraavassa suuremmassa, monimutkaisemmassa kytkentäkaaviossa jotkin kytkennät on esitetty porttien avulla. Sähköiset kytkennät esitetään porttien ja tekstien avulla ilman varsinaisen sähköä johtavan reitin esittämistä. Tätä merkintätapaa käytetään laajoissa kytkentäkaavioissa tilan säästämiseksi ja luettavuuden parantamiseksi. Tätä menetelmää käytetään myös kaavioissa, jotka ovat niin suuria, että ne vaativat tilaa enemmän kuin yhden sivun, jolloin tällä tavalla pystytään esittämään kytkennät parhaalla ja loogisimmalla tavalla.

Oman kytkentäkaavion laatiminen on mainio tapa alkaa opetella tätä asiaa. Me Digi-Keyssä tarjoamme työkaluja suunnitteluprosessin kaikkiin vaiheisiin. Löydät työkalut täältä: https://www.digikey.com/en/resources/design-tools/design-tools – sinun tarvitsee vain valita juuri omiin suunnittelutarpeisiisi sopiva vaihtoehto.