什么是设计原理

电子电路图是指按照统一的符号将导线将电源、开关（电键）、用电器、电流表、电压表等连接起来组成电路表示出来图。

电子电路图又称作电路图或电路原理图，它是一种反映电子产品和电子设备中各元器件的电气连接情况的图纸。它是一种工程语言，可帮助人们尽快熟悉电子设备的电路结构及工作原理。因此看懂电路图是学习电子技术的一项重要内容，是进行电子制作或修理的前提，也是电子技术爱好者必须掌撑的基本技能。

电子电路图的组成

电路图主要由元件符号、连线、结点、注释四大部分组成。元件符号表示实际电路中的元件，它的形状与实际的元件不一定相似，甚至完全不一样。但是它一般都表示出了元件的特点，而且引脚的数目都和实际元件保持一致。

连线表示的是实际电路中的导线，在原理图中虽然是一根线，但在常用的印刷电路板中往往不是线而是各种形状的铜箔块，就像收音机原理图中的许多连线在印刷电路板图中并不一定都是线形的，也可以是一定形状的铜膜。

结点表示几个元件引脚或几条导线之间相互的连接关系。所有和结点相连的元件引脚、导线，不论数目多少，都是导通的。注释在电路图中是十分重要的，电路图中所有的文字都可以归入注释—类。细看以上各图就会发现，在电路图的各个地方都有注释存在，它们被用来说明元件的型号、名称等等。

层次化原理图设计有两种途径，分别如下：

层次原理图的设计有自上而下和自下而上两种方法，只是中间的操作过程有些差异，具体是：

1、由自上而下设计，就是总-分的设计思想，从项目整体开始，划分出不同的模块，先有整体后有模块。

2、由自下而上设计，就是分-总的设计思想，从功能模块开始，组合成整体，先有模块后有整体我在设计比较复杂一点的项目时，都会按照由上往下的层次设计。

层次化电路原理设计的意义：

层次原理图的设计方法是把整个工程分成若干个原理图来表达。为了使多个子原理图联合起来表达同一个设计工程，必须为这此子原理图建立某种连接关系。层次原理图的母图是用于表达图间关系的一种原理图。就是把一个庞大的项目，分割成多个功能模块，由多个人协同完成，方便了项目的管理。

电气原理图设计应该注意以下要点：

1、按电气符号标准---按国家标准规定的电气符号绘制。 

2、文字符号标准---按国家标准GB7159-1987规定的文字符号标明。 

3、按顺序排列---按照先后工作顺序纵向排列，或者水平排列。 

4、用展开法绘制---电路中的主电路，用粗实线画在图纸的左边、上部或下部。 

5、表明动作原理与控制关系---必须表达清楚控制与被控制的关系。 

电气原理图常用术语

失电压、欠电压保护：由接触器本身的电磁机构来实现，当电源电压严重过低或失压时，接触器的衔铁自行释放，电动机失电而停机。

点动与长动：点动按钮两端没有并接接触器的常开触点；长动按钮两端并接接触器的常开触点。

联锁控制：在控制线路中一条支路通电时保证另一条支路断电。

双重互锁：双重互锁从一个运行状态到另一个运行状态可以直接切换既“正-反-停”。直接启动：把电源电压直接加到电动机的接线端，这种控制线路结构简单，成本低，仅适合于实践电动机不频繁启动，不可实现远距离的自动控制。

欠压起动：指利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机起动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行

在原理图设计中，要做到标号统一，通常表现为标号位置统一，显示信息统一。特别的，电阻、电容、电感等元件，每一个类型的元件更要标号统一。

一般来讲，进入SCH设计环境之后，需要经过以下几个步骤才算完成原理图的设计：

1.设置好原理图所用的图纸大小。最好在设计之处就确定好要用多大的图纸。虽然在设计过程中可以更改图纸的大小和属性，但养成良好的习惯会在将来的设计过程中受益。

2.制作元件库中没有的原理图符号。因为很多元件在Protel99中并没有收录，这时就需要用户自己绘制这些元件的原理图符号，并最终将其应用于电路原理图的绘制过程之中。

3.对电路图的元件进行构思。在放置元件之前，需要先大致地估计一下元件的位置和分布，如果忽略了这一步，有时会给后面的工作造成意想不到的困难！

4.元件布局。这是绘制原理图最关键的一步。虽然在简单的电路图中，即使并没有太在意元件布局，最终也可以成功地进行自动或手动布线，但是在设计较为复杂的电路图时，元件布局的合理与否将直接影响原理图的绘制效率以及所绘制出的原理图外观。

5.对原理图内的图件进行电气连接。这里提到的线路可以是导线、接点或者总线及其分支线。当然，在比较大型的系统设计中，原理图的走线并不多，更多的时候是应用网络标号来代替直接的线路连接。这样做既可以保证电路的电气连接，又可以避免使整个原理图看起来杂乱无章。

6.放置注释。这样做可以使电路图更加一目了然，增强了可读性。同时，它也是一个合格的电路设计人员所必须具备的素质之一。

1.1 了解设计任务书及样车电气系统功能描述报告的相关信息。

1.2 取得置换总成原理和实验车资料。

1.3 根据逆向原理图分配电源分配设计。

1.4 根据骡车发动机原理图分配负载电路。

1.5 分析设计任务书中配置需求、电气件的功能描述。

1.6 参考样车原发电机功率及蓄电池负载，根据所选起动机及更换发动机后负载大小的变化，计算并选择发电机及蓄电池。

1.7 收集同类车型的电气信息资料，从而比较样车电气件的优劣，加以改进。

1.8 熟悉国家标准中各种电气件的图形符号。

1.9 首先绘制一个整车电气原理图的框架。

1.10 接着按照整车供电顺序分别绘制各个功能块。

1.11 将各个功能块填入原理图框架内，并将各电气件之间的联系绘制出来。

1.12 绘制完的电气原理图按照设计任务书的内容进行复议，记录错误和不足。

1.13 改正电气原理图的错误和不足，再对其进行优化，使其布局合理，图面简洁清晰。

1.14 便于联想，分析，易读、易懂。

2 设计工作内容

2.1 设计检查分析

2.1.1 应符合设计任务书中的要求。

2.1.2 电气原理设计首先检查蓄电池、发电机与整车电气负载的匹配情况。

2.1.3 电气原理设计应检查接线及工作原理是否正确，与客户提供资料有无不符。

2.1.4 电气原理设计应检查保险及线径选择是否合理。

2.1.5 电气原理设计应检查有无短路现象。

2.1.6 应符合相关强制性标准和法规的规定。

2.1.7 在对样车充分了解的基础上，设计改制相关电路。

2.1.8 产品设计中应考虑到产品电流、电压、功率要求、工作条件、系统之间信号的传输方式及信号要求。

2.2 原理图设计要求

2.2.1 电气原理图是根据整车电气功能和要求设计的

2.2.2 在设计电气原理图之前一定要仔细阅读技术协议，深刻理解客户要求的电气功能配置，骡车原理图应满足试验用车的相关要求。

2.2.3 电气原理图的设计最终目的是为了生产的需要

2.2.4 在实际生产中，常常要尽快找到某条电路的始末，以便确定故障分析的路线，在分析故障原因时，不能孤立地仅局限于某一部分，而要将这一部分电路在整车电路中的位置及与相关电路的联系都表达出来。

2.2.5 在设计电气原理图之前，要对全车电气系统有个初步的划分：

2.2.6 一般来说，电气系统包括——电源启动系统，仪表系统，照明与信号系统，电喷系统，中控锁系统，空调系统，娱乐系统，ABS系统，安全气囊系统，雨刮系统，玻璃升降器系统，卫生间系统，电动天窗，电动后视镜等。

2.2.7 电气原理图画法规范：

2.2.8 在电气原理图上建立起电位高低的概念——负极搭铁，电位最低，可用图中的最下面一条线表示；正极电位最高，用最上面的那条线表示。电流的方向基本都是由上而下，路径是：电源正极→开关 →用电器→搭铁→电源负极。尽最大可能减少电线的曲折与交叉，布局合理，图面简洁、清晰，各局部电路关系清楚。

2.2.9 电气原理图设计

2.2.9.1 设计人员先把电气系统进行整体划分。

2.2.9.2 设计人员考虑所设计的系统由哪些电器件组成，其中哪些电器件是配套件，例：A车电源启动系统由一个点火开关，一个发电机，一个起动机，一个蓄电池，一个翘板开关……组成。其中翘板开关是依据造型需要选用B厂产品。

2.2.9.3 与配套厂或主机厂相关人员进行交流，确认所用配套件电气功能，并作详细记录。例：翘板开关是依据造型需要选用B厂产品，它共有2个档位，5个接线端子，开关内部有一个状态指示灯和一个功能指示灯（发光二极管），带自锁功能，当开关打在OFF档时，1和2两个接线端子接通，当开关打在2档时，3、4和5三个接线端子接通。

2.2.9.4 在上述步骤后，设计人员就可以进行电器件间接线原理的设计了。例：电源启动系统中，空挡，当点火开关打在ST档时，起动机继电器线圈得电，触点吸合，起动机从蓄电池上得电工作……

2.2.9.5 重复以上4.2.9.2、4.2.9.3和4.9.2.4的步骤，直到把整车电气原理图设计完成。

2.2.9.6 保险容量的确定，保险容量的确定一般有两种方法：

根据每一路用电器的最大连续工作电流计算熔断器的容量，在确定容量时，通常要比计算出的熔断值高出一个等级。例：远光灯的功率为60W，计算出最大连续电流值为5A，但确定其容量应选为10A。按此方法逐一将整车的熔断器确定好。根据每一路的最大工作电流来选定熔断器的额定容量，其关系式为： 熔断器额定容量＝电路最大工作电流÷80％。

2.2.9.7 载荷分配问题：

在电气原理图设计中，载荷的分配问题显得极其重要。比如触点容量为10A的点火开关，最大只能带10A的负载，超过这个极限点火开关就有能被损坏。所以原理图设计人员一定要落实每一个用电设备的容量以便载荷得到合理分配。

2.2.9.8 检查：原理图接线是否正确合理，例：按原理图接线是否绕远等问题，电气功能是否按照技术协议上的要求一一落实，每个电器件的功能是否与主机厂最后认可的配套厂家提供的资料相吻合。

2.2.9.10 中央配电盒电气原理图的设计：中央配电盒是整车电气、电子线路的控制中心，它几乎将全车的熔断器、继电器、断路器集中为一体，做到了整车的集中供电、减少了接线回路、简化了线束、减少了接插件、节省了空间、减轻了整车质量、降低了线束成本。中央配电盒电气原理图的设计一定要与整车电气原理图为准绳。实际上，就是从整车电气原理图中把中央配电盒内部接线原理以一种简洁、规范的画法单独反映到另一张图纸上，以便于配套厂按照原理图设计人员的思想对产品进行开发，它的规范顺序是：电源线→保险→继电器→引出线（标明线号，要与原理图线号一致）。在设计完成后，要反复检查，确保中央配电盒原理图与整车电气原理图保持一致。

2.2.9.11 在最终设计成型的原理图中，总成配套件（如ABS,空调等）的电气原理图要用虚线框框起来，以便于评审时专家提问。

3 原理图设计综述

3.1.1 电气原理图设计依据：

3.1.2 电气原理图是根据整车电气功能需求设计的。在设计电气原理图之前一定要仔细阅读技术协议，全面深刻地理解客户要求的电气功能配置。

3.3.3 电气原理图设计目的：

3.1.4 电气原理图的设计最终目的是为了生产的需要。在实际生产中，常常要尽快找到某条电路的始末，以便分析确定故障的路线，在分析故障原因时，不能孤立地仅局限于某一部分，而要将这一部分电路在整车电路中的作用及与相关电路的联系都表达出来。

3.1.5 电气原理图设计准备：

3.1.6 在设计电气原理图之前，要对全车电气系统有个初步的划分。一般来说，电气系统包括——电源启动系统，仪表系统，照明与信号系统，电喷系统，中控锁系统，空调系统，娱乐系统，ABS系统，安全气囊系统，雨刮系统，玻璃升降器系统，卫生间系统，电动天窗，电动后视镜等

3.1.7 电气原理图画法规范：

3.1.8 在电气原理图上建立起电位高低的概念——负极搭铁，电位最低，可用图中的最下面一条线表示；正极电位最高，用最上面的那条线表示。电流的方向基本都是由上而下，路径是：电源正极→保护 →开关→用电器→搭铁→电源负极。尽最大可能减少电线的曲折与交叉，布局合理，图面简洁、清晰，各局部电路关系清楚。

4 电气原理设计基本要求

4.1.1 电气原理设计任务书应满足技术协议中相关要求。

4.1.2 电气原理设计应符合设计任务书的要求。

4.1.3 电气原理应执行国家标准和企业标准。

4.1.4 在对样车充分了解的基础上，制定沿用件、新件和改制件。

4.1.5 产品设计中尽量采用系列化、标准化、通用化。尽量采用标准件、通用件；

4.1.6 产品设计中应考虑到产品电流、电压、功率要求、工作条件、各子系统之间信号的传输方式及信号要求。

5 设计要点

5.1.1 各子系统都要落实配套，并按配套厂现有技术条件进行设计。

5.1.2 保险容量应按用电设备额定电流的1.5 倍来进行。

5.1.3 线径的可通过电流应大于所串联保险的熔断值。

5.1.4 设计时要联系实际，遵循走线最短原则。

5.1.5 设计中应尽可能选用成熟的电器元器件（如点烟器、插接件、音响装置、时钟等），以降低本车的设计成本，提高可靠性。

6  电气原理图输出应满足以下要求：

6.1.1 对全车电路应有完整的概念。它既是一幅完整的全车电路图，又是一幅互相联系的局部电路图，重点、难点突出，繁简适当；

6.1.2 图上建立起电位高低的概念。负极搭铁电位最低，用图中最下面一条导线表示；正极火线电位最高，用最上面的一条导线表示。电流方向基本上是从上到下，电流流向从电源正极→开关→用电器→ 搭铁→电源负极，节省迂回曲折走迷路的时间；

6.1.3 尽可能减少导线的曲折与交叉。调整位置，合理布局，图面简洁清晰图形符号照顾元件外形和内部结构，便于联想，分析，易读、易画；

6.1.4 电路系统的相互关联关系清楚。发电机与蓄电池间，各电路系统之间连接点尽量参照作业指导书，熔断器、开关、仪表的接法也要与标准保持一致。

7.电气原理例子：

(2)根据各部分要求设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计的步骤为主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、检查、修改与完善。    

(3)绘制总原理图。按系统框图结构将各部分联成一个整体。    

(4)正确选用原理线路中每一个电器元件，并制定元器件目录清单。    

对于比较简单的控制线路，例如普通机械或非标准设备的电气配套设计，可以省略前两步直接进行原理图设计和选用电器元件。但对于比较复杂的自动控制线路，生产机械或者采用微机或电子控制的专用检测与控制系统，要求有程序预选和一定的加工精度、生产效率、自动显示、各种保护、故障诊断、报警等。应按上述4步骤进行设计，以保证总装调试的顺利进行。

一、电气控制原理电路的基本设计方法

电气控制原理电路设计的方法有分析设计法和逻辑设计法。

1、分析设计法

分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整线路。当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。

优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它容易为初学者所掌握，在电气设计中被普遍采用；

缺点是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。

2、逻辑设计法

逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。

优点是能获得理想、经济的方案。

缺点是这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。

二、电气原理图设计的基本步骤

（l）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图。

（2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计时按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。

（3）绘制总原理图。

（4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表。