Превратности проектирования: схемы и условные обозначения в телевидении
Телевизионные инженеры, выстраивая схему, должны использовать подходящие графические условные обозначения, уметь определять степень детализации схем и делать их работу ёмче. Начнем разбираться, как многократно увеличить наглядность схем, заменив килограммы текстовой документации.
Графические обозначения элементов на схеме вносят существенный вклад в её 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 определённых 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.
Рисунок 1. Пример структурной схемы канала изображения телецентра или теледома. Схема канала заканчивается УГО электрического соединителя
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.
Рисунок 2. Пример функциональной схемы питания синхросигналом аппаратно-студийного комплекса. Функциональные группы А110, А220 и А330, имеющие самостоятельные схемы, показаны в виде прямоугольников
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 объёме, 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.
Рисунок 3. Пример обозначения телевизионного матричного коммутатора на принципиальной схеме. Внутрь прямоугольника помещена функциональная схема телевизионного матричного коммутатора, взятая из документации производителя
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.
