Превратности проектирования: схемы и условные обозначения в телевидении

Графические обозначения элементов на схеме вносят существенный вклад в ее наглядность. Они должны быть однозначными, узнаваемыми и информативными: глядя на них, человек должен получать информацию о всех функциях элемента одновременно. Схемы как документы задуманы быть эффективнее простого текста.

Сегодня есть несколько семейств стандартов, устанавливающих общепринятые условные графические обозначения (УГО) элементов и определяющих, как выполнять схемы. Для телевизионной индустрии наиболее актуально семейство стандартов «Единая система конструкторской документации» (ЕСКД). ГОСТ 2.701 «ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению» и ГОСТ 2.702 «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем» — два стандарта семейств, определяющие, как строить схемы.

Абстракции, графические обозначения и текст в трех видах схем

Неопытные проектировщики телевизионных комплексов, пытаясь построить схему, создают нечто вроде плаката-головоломки: много прямоугольников с текстом внутри, вокруг, или и там и там одновременно. На этих «схемах» все элементы обозначаются прямоугольниками, и при беглом взгляде один невозможно отличить от другого. Когда становится понятно, что каждое такое графическое обозначение не несёт практически никакой информации, приходится вчитываться в текст, что полностью обесценивает все преимущества графического представления информации.

Сам по себе прямоугольник в схемах не запрещен. В соответствии с ГОСТ 2.701:

«5.4.1 При выполнении схем применяют следующие графические обозначения:

• УГО, установленные в стандартах Единой системы конструкторской документации, а также построенные на их основе;
• прямоугольники;
• упрощенные внешние очертания (в том числе аксонометрические).

При необходимости применяют нестандартизованные УГО».

Однако он нужен только в определенных случаях. В том же пункте, есть важное уточнение:

«Применение на схемах тех или иных УГО определяют правилами выполнения схем определенного вида и типа».

Правила для интересующих нас электрических схем определены в другом стандарте семейства — ГОСТ 2.702. В целом, правила применения прямоугольников в этом стандарте сводятся к обозначению функциональных частей и устройств, схемы которых невозможно привести, либо их нет смысла повторять. Подразумевается, что такие схемы будут выпущены или уже существуют, а в прямоугольники или вокруг них вписываются наименования функциональных частей или наименования устройств и обозначения документов, включающих эти схемы.

1Структурные схемы

Первые схемы, которые появляются в процессе проектирования -— структурные. Структурные схемы выполняются на самых ранних стадиях проектирования, когда устройство изделия понятно в первом приближении. Они предельно абстрактны, ведь схемы этих частей ещё только предстоит разработать, поэтому здесь используют преимущественно прямоугольники. С их помощью обозначают основные функциональные части изделия и показывают линиями связи между ними. Но когда нужно показать конкретный элемент, всё же нужно конкретное УГО, а не прямоугольник.

Если функциональных частей становится слишком много, чтобы не перегружать схему текстом, прямоугольники просто нумеруются, а наименования обозначенных частей выносятся в таблицу на поле схемы.

2Функциональные схемы

Функциональные схемы уже более конкретны. Они иллюстрируют процессы, поэтому абстрагированы от всего, что непосредственно не касается этих процессов. Здесь изображают функциональные части изделия: элементы, устройства и функциональные группы. Функциональные схемы разрабатываются на основе принципиальных: функции конкретных элементов уже определены, значит их необходимо указать с помощью конкретных УГО. В то же время, схемы функциональных частей, не участвующих в иллюстрируемых процессах непосредственно, избыточны, поэтому отдельные функциональные части необходимо выделять в отдельные схемы и приводить в виде прямоугольника, абстрагируясь от ненужных подробностей:

«5.2.2 Функциональные части и взаимосвязи между ними на схеме изображают в виде УГО, установленных в стандартах ЕСКД. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников».

При этом ГОСТ предписывает в первую очередь позаботиться о наглядности схемы:

«5.2.3 Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой».

Из текстовой информации на функциональных схемах рекомендуется рядом с УГО или на свободном поле схемы указывать технические характеристики функциональных частей и — рядом с УГО на самой схеме — позиционные обозначения элементов, устройств и функциональных частей, которые были присвоены им на принципиальных схемах.

3Принципиальные схемы

Принципиальные схемы — самые подробные. Назначение этих схем — ознакомление с принципами работы, наладка, контроль и ремонт изделия. Также они служат основанием для разработки функциональных и монтажных схем, спецификаций и других документов.

В отличие от структурной и функциональной схемы, в принципиальной не используют абстракцию: она содержит и однозначно определяет каждый элемент.

«5.3.1 На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи».

На принципиальных схемах ГОСТ 2.702 предписывает использовать только установленные стандартами УГО.

«5.3.4 Элементы и устройства, УГО которых установлены в стандартах ЕСКД, изображают на схеме в виде этих УГО.

Примечание — Если УГО стандартами не установлено, то разработчик выполняет УГО на полях схемы и дает пояснения».

То есть, если даже УГО стандартом не установлено, то его нужно придумать. При этом учитывают те же принципы, что и для построения комбинированных УГО. В противном случае новое УГО так или иначе не будет сочетаться со стандартными обозначениями по ГОСТ 2.721, в результате чего пострадает наглядность схемы. Для облегчения чтения схем и упрощения жизни проектировщикам последний абзац пункта 5.3.29 ГОСТ 2.702 допускает применение прямоугольников, чтобы заменить избычточные фрагменты схем. Главное отличие от функциональных схем при этом — применение прямоугольника только для упрощения начертания и чтения схем!

Помимо отсутствия УГО телевизионных устройств в стандартах, инженеры часто некорректно используют прямоугольники из-забольшого количества электрических соединителей интерфейсов устройств. Как быть в случае, например, с телевизионным матричным коммутатором? Ответ довольно прост, если знать, что пункт 5.3.29 ГОСТ 2.702 позволяет помещать в прямоугольники, обозначающие устройства, их структурные или принципиальные схемы.

«На схеме изделия в прямоугольники, изображающие устройства, допускается помещать структурные или функциональные схемы устройств либо полностью или частично повторять их принципиальные схемы».

Таким образом, все, что нужно для решения этой проблемы — это показать матричный коммутатор в виде прямоугольника, поместив внутрь его структурную или функциональную схему в объеме, достаточном, чтобы пояснить принцип его работы. Это потребует чуть больших усилий, но взамен вы получите: а) более наглядную схему; б) прямоугольник достаточного размера, чтобы обозначить все необходимые соединители.

Из текстовой информации на принципиальных схемах указываются:

• позиционные обозначения элементов, устройств, частей и групп
• номиналы резисторов
• обозначения выводов, цепей
• поясняющие надписи
• характеристики входных и выходных цепей
• параметры, подлежащие измерению на контрольных контактах и гнездах
• адреса внешних соединений и сноски.

Позиционные обозначения — необходимая часть принципиальной схемы. Связь между перечнем элементов и схемой идет через позиционные обозначения. Такая связь нужна по двум причинам: 1) так однозначно определяется каждый элемент схемы, и 2) так проще ссылаться на конкретные элементы из других документов. О том, что при этом сильно упрощается контроль за полнотой всевозможных перечней для закупок и повышается качество управления проектом, и говорить не стоит.

То, какую роль принципиальные схемы играют в проекте, мы рассматривали в предыдущей статье.