Un diagrama de circuito (o: diagrama de cableado, diagrama eléctrico, diagrama elemental, esquema electrónico) es una representación gráfica de un circuito eléctrico . Un diagrama de circuito pictórico utiliza imágenes simples de componentes, mientras que un diagrama esquemático muestra los componentes y las interconexiones del circuito utilizando representaciones simbólicas estandarizadas. La presentación de las interconexiones entre los componentes del circuito en el diagrama esquemático no corresponde necesariamente a las disposiciones físicas en el dispositivo terminado. [1]
A diferencia de un diagrama de bloques o diagrama de diseño , un diagrama de circuito muestra las conexiones eléctricas reales . Un dibujo destinado a representar la disposición física de los cables y los componentes que conectan se denomina ilustración o diseño , diseño físico o diagrama de cableado .
Los diagramas de circuitos se utilizan para el diseño ( diseño de circuitos ), la construcción (como el diseño de PCB ) y el mantenimiento de equipos eléctricos y electrónicos.
En informática , los diagramas de circuitos son útiles para visualizar expresiones utilizando álgebra booleana . [2]
Los diagramas de circuitos son imágenes con símbolos que han diferido de un país a otro y han cambiado con el tiempo, pero que ahora están en gran medida estandarizados internacionalmente. Los componentes simples a menudo tenían símbolos destinados a representar alguna característica de la construcción física del dispositivo. Por ejemplo, el símbolo de una resistencia se remonta a la época en que ese componente estaba hecho de un largo trozo de alambre enrollado de tal manera que no produjera inductancia, lo que lo habría convertido en una bobina . Estas resistencias bobinadas ahora se utilizan solo en aplicaciones de alta potencia, resistencias más pequeñas que se funden a partir de una composición de carbono (una mezcla de carbono y relleno ) o se fabrican como un tubo aislante o chip recubierto con una película de metal. Por lo tanto, el símbolo estandarizado internacionalmente para una resistencia ahora se simplifica a un oblongo, a veces con el valor en ohmios escrito en el interior, en lugar del símbolo en zigzag. Un símbolo menos común es simplemente una serie de picos en un lado de la línea que representa el conductor, en lugar de ida y vuelta.
En el pasado, las conexiones entre cables eran simples cruces de líneas. Con la llegada del dibujo informático, la conexión de dos cables que se cruzaban se mostraba mediante un cruce de cables con un "punto" o "mancha" para indicar una conexión. Al mismo tiempo, el cruce se simplificó para que fuera el mismo cruce, pero sin un "punto". Sin embargo, existía el peligro de confundir los cables que estaban conectados y los que no lo estaban de esta manera, si el punto se dibujaba demasiado pequeño o se omitía accidentalmente (por ejemplo, el "punto" podía desaparecer después de varias pasadas por una fotocopiadora). [4] Por lo tanto, la práctica moderna para representar una conexión de cable de 4 vías es dibujar un cable recto y luego dibujar los demás cables escalonados a lo largo de él con "puntos" como conexiones (ver diagrama), de modo de formar dos uniones en T separadas que no admiten confusión y claramente no son un cruce. [5] [6]
Para cruzar cables que están aislados entre sí, se utiliza comúnmente un pequeño símbolo de semicírculo para mostrar un cable "salta sobre" el otro cable [3] [7] [8] (similar a cómo se utilizan los cables puente).
Un estilo de dibujo híbrido y común combina los cruces de unión en T con conexiones de "punto" y los símbolos de semicírculo de "salto" de cable para cruces aislados. De esta manera, un "punto" que es demasiado pequeño para verse o que ha desaparecido accidentalmente aún se puede diferenciar claramente de un "salto". [3] [7]
En un diagrama de circuito, los símbolos de los componentes se etiquetan con un descriptor o designador de referencia que coincide con el de la lista de piezas. Por ejemplo, C1 es el primer condensador , L1 es el primer inductor , Q1 es el primer transistor y R1 es el primer resistor . A menudo, el valor o la designación del tipo del componente se indica en el diagrama junto a la pieza, pero las especificaciones detalladas se indican en la lista de piezas.
Las reglas detalladas para las designaciones de referencia se proporcionan en la norma internacional IEC 61346 .
Es una convención habitual (aunque no universal) que los dibujos esquemáticos se organicen en la página de izquierda a derecha y de arriba a abajo en la misma secuencia que el flujo de la señal principal o ruta de alimentación. Por ejemplo, un esquema para un receptor de radio podría comenzar con la entrada de antena a la izquierda de la página y terminar con el altavoz a la derecha. Las conexiones de alimentación positiva para cada etapa se mostrarían hacia la parte superior de la página, con las conexiones a tierra, las fuentes negativas u otras rutas de retorno hacia la parte inferior. Los dibujos esquemáticos destinados al mantenimiento pueden tener las rutas de señal principales resaltadas para ayudar a comprender el flujo de señal a través del circuito. Los dispositivos más complejos tienen esquemas de varias páginas y deben depender de símbolos de referencia cruzada para mostrar el flujo de señales entre las diferentes hojas del dibujo.
Las reglas detalladas para la preparación de diagramas de circuitos y otros tipos de documentos utilizados en electrotecnología se proporcionan en la norma internacional IEC 61082-1.
Los diagramas de circuitos a menudo se dibujan con el mismo bloque de título y marco estandarizados que otros dibujos de ingeniería .
Los diagramas de líneas lógicas de relés , también llamados diagramas de lógica de escalera , utilizan otra convención estandarizada común para organizar dibujos esquemáticos, con un riel de suministro de energía vertical a la izquierda y otro a la derecha, y componentes colocados entre ellos como los peldaños de una escalera.
Una vez realizado el esquema, se convierte en un diseño que se puede fabricar en una placa de circuito impreso (PCB). El diseño basado en esquemas comienza con el proceso de captura esquemática . El resultado es lo que se conoce como unNido de ratas . El nido de ratas es un conjunto de cables (líneas) que se entrecruzan entre sí hasta llegar a sus nodos de destino. Estos cables se enrutan de forma manual o automática mediante el uso de herramientas de automatización de diseño electrónico (EDA). Las herramientas EDA organizan y reorganizan la colocación de los componentes y encuentran rutas para que las pistas conecten varios nodos. Esto da como resultado el diseño final del circuito integrado o la placa de circuito impreso . [9]
Un flujo de diseño generalizado podría ser el siguiente:
La enseñanza del funcionamiento de los circuitos eléctricos suele estar incluida en los planes de estudio de las escuelas primarias y secundarias. [10] Se espera que los estudiantes comprendan los rudimentos de los diagramas de circuitos y su funcionamiento. El uso de representaciones diagramáticas de los diagramas de circuitos puede ayudar a comprender los principios de la electricidad.
Los principios de la física de los diagramas de circuitos a menudo se enseñan con el uso de analogías, como comparar el funcionamiento de los circuitos con otros sistemas cerrados, como los sistemas de calentamiento de agua con bombas que son el equivalente a las baterías. [11]
