УГО радиоэлементов в проектах системы видеонаблюдения: графические обозначения и их значение

Хотите разобраться в условных графических обозначениях (УГО) для проектов системы видеонаблюдения? Наш обзор поможет вам разобраться в уго радиоэлементов и других важных маркировках, необходимых для правильного проектирования и установки видеосистемы.

Автор: Евгений Озеров, проектировщик СС, блоггер, ведущий инженер ITV

Как сделать УГО по ГОСТ?

Проектирование системы видеонаблюдения можно разделить на ряд этапов:

• выявление реальной потребности заказчика и составление задания на проектирование;
• принятие и обоснование основных технических решений (ОТР) по системе;
• оформление основных технических решений в виде документации.

Типовым ошибкам в оформлении проектной и рабочей документации посвящена прошлая статья Проектная документация — теория и практика. В ней я попытался объяснить почему при оформлении результатов проектирования следует придерживаться стандартов СПДС и ЕСКД. Стандартизация нужна для того, чтобы быстро находить нужную информацию в незнакомых технических решениях. Для этого требуется навык говорить на одном языке — именно он передается через стандарты.

Зачем нужны УГО в проектах систем видеонаблюдения?

В состав системы видеонаблюдения входит ряд подсистем:

• средства фиксации: камеры видеонаблюдения, тепловизоры и даже радиолокационные радары-детекторы
• локальная вычислительная сеть (ЛВС) и структурированная кабельная система (СКС), волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)
• управляющие серверы и программное обеспечение
• система хранения данных
• система отображения данных (видеостены, рабочие станции операторов видеонаблюдения)
• система электропитания (резервированного, бесперебойного)
• вспомогательные системы: защита оборудования от внешней среды, перенапряжения в линии питания и передачи информации (т.н. “грозозащита”), средства защиты информации и т.п.

Чтобы разобраться в чужом техническом решении — нужно иметь компактный вид подключения всех подсистем видеонаблюдения (на структурной схеме) и план расположения оборудования и кабельных линий (на планировках). Без УГО отобразить данную информацию крайне затруднительно.

Распространённые типы полевых транзисторов

В настоящее время в радиоаппаратуре применяются ПТ двух основных типов – с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором. Опишем подробнее каждую модификацию.

Управляющий p-n-переход

Эти полевые транзисторы представляют собой удлинённый полупроводниковый кристалл, противоположные концы которого с металлическими выводами играют роль стока и истока. Функцию затвора исполняет небольшая область с обратной проводимостью, внедрённая в центральную часть кристалла. Так же, как сток и исток, затвор комплектуется металлическим выводом.

Электронно-дырочный p-n-переход в таких полевых транзисторах получил название управляющего, поскольку напрямую изменяет мощность потока носителей заряда, представляя собой физическое препятствие для электронов или дырок (в зависимости от типа проводимости основного кристалла).

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Изолированный затвор

Конструкция этих полевых транзисторов отличается от описанных выше ПТ с управляющим p-n-переходом. Здесь полупроводниковый кристалл играет роль подложки, в которую на некотором удалении друг от друга внедрены две области с обратной проводимостью. Это исток и сток соответственно. Функцию затвора исполняет металлический вывод, который отделяется от кристалла слоем диэлектрика и, таким образом, электрически с ним не контактирует.

Из-за того, что в конструкции этих полевых транзисторов используются три типа материалов – металл, диэлектрик и полупроводник, – данные радиокомпоненты часто именуют МДП-транзисторами. В элементах, которые формируются в кремниевых микросхемах планарно-эпитаксиальными методами, в качестве диэлектрического слоя используется оксид кремния, в связи с чем буква «Д» в аббревиатуре заменяется на «О», и такие компоненты получают название МОП-транзисторов.

Существует два вида этих полевых транзисторов – с индуцированным и встроенным каналом. В первых физический канал отсутствует и возникает только в результате воздействия электрического поля от затвора на подложку. Во-вторых канал между истоком и стоком физически внедрён в подложку, и напряжение на затворе требуется не для формирования канала, а лишь для управления его характеристиками. Схемотехническое преимущество ПТ с изолированным затвором перед транзисторами с управляющим p-n-переходом заключается в более высоком входном сопротивлении.

Будет интересно➡ Как устроен туннельный диод?

Это расширяет возможности применения данных элементов. К примеру, они используются в высокоточных устройствах и прочей аппаратуре, критичной к электрическим режимам. В силу конструктивных особенностей МОП-транзисторы чрезвычайно чувствительны к внешним электрическим полям. Это вынуждает соблюдать особые меры предосторожности при работе с этими радиодеталями. В частности, в процессе пайки необходимо использовать паяльную станцию с заземлением, а, кроме того, заземляться должен и человек, выполняющий пайку. Даже маломощное статическое электричество способно повредить полевой транзистор.

Классификация транзисторов.

Для каких устройств нужны условные графические обозначения?

Для всех устройств, входящих в состав технического решения по системе видеонаблюдения, а также для указаний по прокладке кабельных линий. Приведем лишь часть необходимых УГО:

Комментарий Видеомакс

К сожалению, в нормативных документах содержатся не все необходимые в проекте УГО. Например, в Р 071-2017 УГО камер видеонаблюдения всего три — отдельно выделены поворотные и в термокожухе. Но что делать с огромным количеством различных типов корпусов для камер — ведь они не укладываются в эти три типа? Да и для много другого оборудования УГО не хватает.
Мы кране не рекомендуем изобретать собственные УГО, а важные отличительные особенности видеокамер и оборудования указывать в буквенно-цифровом обозначении устройства или рядом с ним.

Зарубежная маркировка SMD

В таблице ниже обобщена информация о маркировочных кодах полупроводниковых приборов ведущих зарубежных фирм. Для компактности в настоящий справочный материал не включены приборы-двойники, имеющие одинаковую маркировку и одинаковое название, но производимые разными изготовителями. Например, транзистор BFR93A выпускается не только фирмой Siemens, но и Philips Semiconductors, и Temic Telefunken.

Таблица маркировочных кодах полупроводниковых приборов ведущих зарубежных фирм.

Среди 18 представленных типов корпусов наиболее часто встречается SOT-23 – Small Outline Transistor. Он имеет почтенный возраст и пережил несколько попыток стандартизации.

Выше были приведены нормы конструктивных допусков, которыми руководствуются разные фирмы. Несмотря на рекомендации МЭК, JEDEC, EIAJ, двух абсолютно одинаковых типоразмеров в табл.1 найти невозможно.

Интересно почитать: что такое биполярные транзисторы.

Приводимые сведения будут подспорьем специалистам, ремонтирующим импортную радиоаппаратуру. Зная маркировочный код и размеры ЭРЭ, можно определить тип элемента и фирму-изготовитель, а затем по каталогам найти электрические параметры и подобрать возможную замену.

Кроме того, многие фирмы используют свои собственные названия корпуса. Следует отметить, что отечественные типы корпусов, такие как КТ-46 – это аналог SOT-23, KT-47 – это аналог SOT-89, КТ-48 – это аналог SOT-143, были гостированы еще в 1988 году.

Выпущенные за это время несколько десятков разновидностей отечественных SMD-элементов маркируют, как правило, только на упаковочной таре, транзисторы КТ3130А9 – еще и разноцветными метками на корпусе. Самые “свежие” типы корпусов – это SOT-23/5 (или, по-другому, SOT-23-5) и SOT-89/5 (SOT-89-5), где цифра “5” указывает на количество выводов.

Назвать такие обозначения удачными – трудно, поскольку их легко можно перепутать с трехвыводными SOT-23 и SOT-89. В продолжение темы заметим, что появились сообщения о сверхминиатюрном 5-выводном корпусе SOT-323-5 (JEDEC specification), в котором фирма Texas Instruments планирует выпускать логические элементы PicoGate Logic серии ACH1G и ACHT1G.

Из всех корпусов “случайным” можно назвать относительно крупногабаритный SOT-223. Обычно на нем помещаются если не все, то большинство цифр и букв названия ЭРЭ, по которым однозначно определяется его тип. Несмотря на миниатюрность SMD-элементов, их параметры, включая рассеиваемую мощность, мало чем отличаются от корпусных аналогов.

Для сведения, в справочных данных на транзисторы в корпусе SOT-23 указывается максимально допустимая мощность 0,25-0,4 Вт, в корпусе SOT-89 – 0,5-0,8 Вт, в корпусе SOT-223 – 1-2 Вт.

Маркировочный код элементов может быть цифровым, буквенным или буквенно-цифровым. Количество символов кода от 1 до 4, при этом полное наименование ЭРЭ содержит 5-14 знаков.

Материал в тему: как проверить полевой транзистор.

Самые длинные названия применяют:

• американская фирма Motorola,
• японская Seiko Instruments
• тайваньская Pan Jit.

Будет интересно➡ Что такое полупроводниковые диоды и как они устроены

Все по ГОСТу — какие нормативные документы регламентируют УГО и буквенно-цифровое обозначение?

Для того, чтобы проектную и рабочую документацию можно было легко читать необходимо использовать стандартизированные условные графические обозначения и многобуквенный код. В противном случае приходится делать отдельный чертеж с таблицей или списком всех применяемых в проекте условных обозначений что затрудняет пользование документацией.

ГОСТ по УГО

Основной нормативный документ — Р 071-2017 Рекомендации. Технические средства систем безопасности объектов. Обозначения условные графические элементов технических средств охраны, систем контроля и управления доступом, систем охранного телевидения (текст идентичен РД 78.36.002-2010). Р 071-2017 является обновленной версией РД 78.36.002-99 Технические средства систем безопасности объектов. Обозначения условные графические элементов систем.

Данные рекомендации распространяются на условные графические обозначения (УГО) вновь разрабатываемых и модернизируемых технических средств охраны, систем контроля и управления доступом, систем охранного телевидения.

При условном обозначении кабельных трасс и способа прокладки кабеля следует руководствоваться ГОСТ 21.210-2014 Система проектной документации для строительства. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах.

При проектировании систем видеонаблюдения с использованием волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) — ГОСТ 2.761-84 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в схемах. Компоненты волоконно-оптических систем передачи.

Начертание УГО регулируется не всегда. ГОСТ 21.210-2014 регулирует как обозначение, так и размеры; Р 071-2017 содержит только обозначение. В этом случае необходимо руководствоваться стандартным размером УГО — это квадрат со сторонами не менее 5 мм.

Буквенно-цифровое обозначение

Помимо графического условного обозначения устройства на план-схемах размещения оборудования и структурных схемах систем должны иметь стандартизованное буквенно-цифровое обозначение.

Основной нормативный документ — РД 25.953-90 Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Условные графические обозначения элементов связи.

Также используется ГОСТ 2.710-81 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах:

Комментарий Видеомакс

С буквенными обозначениями существует такая же проблема, как с самими УГО – количество оборудования гораздо больше, чем предполагают ГОСТы. В связи с этим установилась практика в буквенно-цифровом коде зашифровывать все технические особенности оборудования, а иногда и информацию для монтажа и пуско-наладочных работ. Расшифровка кода в обязательном порядке помещается на поле чертежа.

Проблемы с УГО

Несмотря на наличие нормативной базы далеко не все нужные УГО регламентируются ГОСТами. Это приводит к необходимости применять иностранные стандарты и даже создавать внутренние стандарты организации для обозначения ряда оборудования.

Чего не хватает?

Самая большая проблема — отсутствие качественных отечественных стандартов по структурированным кабельным системам (СКС). Без СКС сложно представить современную систему IP видеонаблюдения.

Существующий ГОСТ Р 53246-2008 Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования не содержит стандартизированные УГО элементов СКС. Проектировщикам приходится ориентироваться на зарубежные нормативные документы, такие как TIA-606-B 2012 Administration Standard for Telecommunications Infrastructure.

Ещё хуже ситуация обстоит с проектированием локальных вычислительных сетей (ЛВС). Наиболее распространены УГО одного из вендоров — Cisco Systems, Inc. Они стали фактическим стандартом при оформлении структурных и функциональных схем ЛВС. На план-схемах размещения оборудования УГО ЛВС как правило не показывают, ведь оборудование находится в телекоммуникационных стойках и 19” шкафах.

Противоречия в нормативных документах

К сожалению, такое встречается. Простой пример — обозначение ВОЛС в ГОСТ 2.761-84 и TIA-606-B не совпадают. Но это и понятно — отечественный и иностранный нормативный документ не обязаны совпадать. Но на практике чаще пользуются именно TIA-606-B, потому как ГОСТ 2.761-84 уже сильно устарел, а специалисты привыкли работать с зарубежными вендорами и пользоваться зарубежной документацией.

Условные графические обозначения камер видеонаблюдения в РД 25.953-90 и в Р 071-2017 также противоречат друг другу.

Устаревание типов оборудования

Несмотря на год выпуска, Рекомендации МВД Р 071-2017 содержат множество анахронизмов прошлого:

• УГО последовательного и матричного видеокоммутатора
• УГО видеоквадратора и видеомультиплексора
• загадочное УГО видеообнаружителя движения

С другой стороны, часть УГО нуждается в уточнении и дополнении. Например, грозоразрядник правильней назвать устройством защиты от перенапряжений (УЗИП) и разделить по классам, типам устройств и интерфейсам подключения.

2.1. Символы общего применения (ГОСТ 2.721-74)

Для построения УГО с уточнением особенностей элементов схем используют базовые символы и различные знаки. Большое распространение в схемах радиоустройств, электротехнических изделий имеют знаки регулирования – различные стрелки, пересекающие исходный символ или входящие в него, пересекающие исходный символ под углом 45°, указывающие на переменный параметр элемента схемы (рис. 2.1, а).

Стрелка может быть дополнена знакоцифровым символом. Так, на рис. 2.1, б, в, г показан характер регулирования: линейный, ступенчатый, 8-ступенчатый. На рис. 2.1, д стрелка дополнена условием регулирования. Стрелка с изломом на рис. 2.1, е, ж, и и надпись указывают, что параметр регулирования изменяется по определенному закону. Стрелки на рис. 2.1, к, л, м указывают на подстроечное регулирование. В верхней части стрелки возможно присутствие символа, указывающего на расположение регулирующего элемента в данном из­делии: на лицевой панели, задней панели или внутри. Символы общего применения составляют знаки, указывающие направление движения: механических перемеще­ний, магнитных, световых потоков и т. д.

Рис. 2.1. Знаки регулирования

На рис. 2.2 показаны обозначения вращательного (рис. 2.2, а), качательного (рис. 2.2, б), сложного (рис. 2.2, в) движений, направление восприятия магнитного сигнала (рис. 2.2, г) и светового потока (рис. 2.2, д).

а б в г д

Рис. 2.2. Знаки, указывающие направление движения

Составной частью символов некоторых элементов явля­ется знак, указывающий на способ управления подвижными элементами схемы. На рис. 2.3 приведены обозначения руч­ного нажатия (рис. 2.3, а) или вытягивания (рис. 2.3, б), поворота (рис. 2.3, в), ножного привода (рис. 2.3, г) и фиксации движения (рис. 2.3, д).

а б в г д

Рис. 2.3. Знаки, указывающие на способ управления

УГО элементов электрических схем выделены в группы и сведены в таблицы для лучшего восприятия. В таблицах даны рекомендуемые размеры УГО для выполнения схем радиоустройств и электротехнических изделий. При выполнении чертежей – плакатов – в курсовом и дипломном проектировании следует обратиться к литературе [2], в которой даны построения УГО по основным фигурам А и В, показывающим пропорциональные отношения элементов.

Выводы

Для стандартного оформления план-схем установки оборудования и структурных схем систем видеонаблюдения необходимо использовать условные графические обозначения (УГО) и буквенно-цифровое обозначение всех используемых устройств. Кроме этого, необходимо стандартным образом показать линий связи и способы прокладки кабелей.

Основными нормативными документами в области оформления УГО являются Р 071-2017, РД 25.953-90. Также часто приходится использовать ГОСТ 21.210-2014, TIA-606-B и ГОСТ 2.710-81.

Существующие стандарты могут противоречить друг другу, содержать устаревшие и неиспользуемые сейчас устройства. Поэтому в проектах все же следует создавать отдельный лист с таблицей условных обозначений для исключения разночтений при использовании документации.

Комментарий Видеомакс

Где взять готовую базу УГО для AutoCAD?
Специально для вас мы подготовили файл инструментальной палитры динамических блоков для программного обеспечения AutoCAD (компания Autodesk).

Палитра УГО СОТ включает перечень следующих блоков:

• Оборудование Системы охранной телевизионной (СОТ)
• Оборудование Системы охранной телевизионной, производства ООО «Видеомакс»

Скачать архив с файлом можно тут.

Инструкция по установке палитры находится внутри архива.

Обратить внимание

По любым вопросам связанным с данным материалам вы можете оставить комментарий, и мы обещаем — автор статьи вам ответит лично, либо вы можете сделать запрос через специалистов Отдела поддержки проектировщиков компании Видеомакс.
Компания Видеомакс бесплатно осуществляет консультации по вопросам проектирования систем видеонаблюдения. Мы найдем оптимальное решение задачи заказчика, порекомендуем варианты программного обеспечения, интеграции и построения системы, разработаем алгоритмы работы системы и автоматизации, рассчитаем станционное оборудование с гарантией производительности. Прислать запросы можно на email, либо связаться с нами по бесплатному телефону.

Если проект уже готов вы можете прислать его на аудит заполнив специальную форму в личном кабинете. Требуется авторизация.

Полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом

В полевых транзисторах с управляющим р-n-переходом управление током транзистора достигается путем изменения сечения канала за счет изменения области, занимаемой этим переходом. Управляющий р-n-переход образуется между каналом и затвором, которые выполняются из полупроводников противоположных типов проводимости. Так, если канал образован полупроводником η-типа, то затвор – полупроводником p-типа. Напряжение между затвором и истоком всегда подается обратной полярности, т.е. запирающей р-n-персход. Напомним, что при подаче напряжения обратной полярности область, занимаемая р-n-переходом, расширяется. При этом расширяется и область, обедненная носителями заряда, а значит, сужается область канала, через которую может течь ток. Причем, чем больше значение запирающего напряжения, тем шире область, занимаемая р-n-переходом, и тем меньше сечение и проводимость канала.

Материал в тему: устройство подстроечного резистора.

Так же, как и для биполярных транзисторов, для описания работы полевых транзисторов используют выходные характеристики. Выходная характеристика нолевого транзистора – это зависимость тока стока Iс от напряжения между стоком и истоком при фиксированном напряжении между затвором и истоком. В отличие от биполярного, работа нолевого транзистора может также описываться непосредственной зависимостью выходного параметра – тока стока от входного – управляющего напряжения между затвором и истоком. В зависимости от температуры, эти характеристики несколько изменяются. Напряжение UЗИ, при котором канал полностью перекрывается (IС = 0), называется напряжением отсечки Uотc. Управляющее действие затвора характеризуют крутизной, которая может быть определена по выходным характеристикам (см. рис. 1.15, г):

S = ΔIс/ΔUЗИ, при UСИ = const.

Будет интересно➡ Что такое эффект Ганна и при чем здесь диоды

Так как управляющий p-n-переход всегда заперт, у полевых транзисторов практически отсутствует входной ток. Благодаря этому они имеют очень высокое входное сопротивление и практически не потребляют мощности от источника управляющего сигнала. Это свойство относится не только к транзисторам с управляющим р-n-переходом, но и ко всем полевым транзисторам, что выгодно отличает их от биполярных.

Математическая модель биполярного транзистора

К настоящему времени известно много электрических моделей биполярных транзисторов. В системах автоматизации проектирования (САПР) радиоэлектронных средств наиболее часто используются: модели Эберса-Молла, обобщенная модель управления зарядом Гуммеля-Пуна, модель Линвилла, а также локальные П- и Т-образные модели линейных приращений Джиаколлето.

Рассмотрим, в качестве примера, один из вариантов модели Эберса-Молла (рисунок 1.29), отражающей свойства транзисторной структуры в линейном режиме работы и в режиме отсечки.

Рисунок 1.29 – Схема замещения биполярного транзистора (модель Эберса-Молла)

На рисунке 1.29 использованы обозначения: rэ, rб, rк – сопротивления, соответственно, эмиттерной, базовой и коллекторной областей транзистора и контактов к ним; Iб , Iк – управляемые напряжением ипна входном переходе источники тока, отражающие передачу тока через транзистор; Rэб – сопротивление утечки перехода база-эмиттер; Rкб – сопротивление утечки перехода база-коллектор. Ток источника Iб связан с напряжением на переходе соотношением

, (1.15)

где IБО – ток насыщения перехода база-эмиттер (обратный ток);

yк = (0,3 … 1,2) В – контактная разность потенциалов (зависит от типа полупроводникового материала);

т – эмпирический коэффициент.

Параллельно переходу база-эмиттер включены барьерная емкость Сбэ и диффузионная емкость Сдэ перехода. Величина Сбэопределяется обратным напряжением на переходе ипи зависит от него по закону

, (1.16)

где С0б – емкость перехода при ип = 0;

g = 0,3 … 0,5 – коэффициент, зависящий от распределения примесей в области базы транзистора.

Диффузионная емкость является функцией тока Iб, протекающего через переход, и определяется выражением

, (1.17)

где А – коэффициент, зависящий от свойств перехода и его температуры.

Коллекторно-базовый переход моделируется аналогично, отличие состоит лишь в учете только барьерной емкости перехода

, (1.18)

так как при работе транзистора в линейном режиме и режиме отсечки коллекторного тока этот переход закрыт. Выражение для тока управляемого источника коллекторного тока, моделирующего усилительные свойства транзистора, имеет вид

, (1.19)

где bст – статический коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером.

Параметры модели Эберса-Молла могут быть получены либо расчетным путем на основе анализа физико-топологической модели транзистора, либо измерены экспериментально. Наиболее легко определяются статические параметры модели на постоянном токе.

Глобальная электрическая модель дискретного биполярного транзистора, учитывающая индуктивности и емкости его выводов, представлена на рисунке 1.30.

Рисунок 1.30 – Глобальная модель биполярного транзистора

Где чертить электрические схемы?

Электрические схемы могут быть нарисованы вручную на бумаге с помощью инструментов для черчения, таких как линейки, угольники и циркули. Однако, в настоящее время наиболее распространенным способом создания электрических схем является использование специальных программ для проектирования и черчения схем, таких как AutoCAD, SolidWorks Electrical, EPLAN и другие.

Эти программы позволяют быстро и легко создавать и изменять электрические схемы, а также автоматически генерировать список материалов и спецификации кабельных трасс. В дополнение к этому, существует множество бесплатных онлайн-инструментов, которые позволяют создавать простые электрические схемы, такие как Scheme-it, SmartDraw и другие.

В любом случае, важно придерживаться правил черчения электрических схем и использовать стандартные обозначения для компонентов и соединений, чтобы обеспечить правильное взаимодействие между различными системами и оборудованием. Также необходимо учитывать особенности конкретной задачи и требования заказчика к созданию электрических схем.