Схемы по электрике. Виды и типы. Некоторые обозначения
Во время работ по электротехнике человек может столкнуться с обозначениями элементов, которые условно обозначены на электромонтажных схемах. Разнообразия схемы по электрике очень широки. Они имеют разные функции и классификацию. Но все графические обозначения в условном виде приводятся к одним формам, и для всех схем элементы соответствуют друг другу.
Электромонтажная схема – это документ, в котором обозначены связи составных элементов разных устройств, потребляющих электроэнергию, между собой по определенным стандартным правилам. Такое изображение в виде чертежа призвано научить специалистов по электрическому монтажу, чтобы они поняли из схемы принцип действия устройства, и из каких составных частей и элементов она собрана.
Главное предназначение электромонтажной схемы – оказать помощь в монтаже электроустройств и приборов, простом и легком обнаружении неисправности в электрической цепи. Далее разберемся в видах и типах электромонтажных схем, выясним их свойства и характеристики каждого типа.
Схемы по электрике: классификация
Все электрические схемы, как документы, разделяются на виды и типы. По соответствующим стандартам можно найти разделение этих документов по видам схем и типам. Разберем их подробную классификацию.
Виды электромонтажных схем следующие:
- Электрические.
- Газовые.
- Гидравлические.
- Энергетические.
- Деления.
- Пневматические.
- Кинематические.
- Комбинированные.
- Вакуумные.
- Оптические.
Основные типы:
- Структурные.
- Монтажные.
- Объединенные.
- Расположения.
- Общие.
- Функциональные.
- Принципиальные.
- Подключения.
Рассматривая схемы по электрике, перечисленные обозначения, по названию электросхемы определяют тип и вид.
Обозначения в электросхемах
В современный период в электромонтажных работах используются как отечественные, так и импортные элементы. Зарубежные детали можно представить широким ассортиментом. На схемах и чертежах они также обозначаются условно. Описывается не только размер параметров, но и список элементов, входящих в устройство, их взаимосвязь.
Теперь следует разобраться, для чего предназначена каждая конкретная электросхема, и из чего она состоит.
Принципиальная схема
Такой тип используется в распределительных сетях. Он обеспечивает полное раскрытие работы электрооборудования. На чертеже обязательно обозначают функциональные узлы, их связь. Схема имеет два вида: однолинейная, полная. На однолинейной схеме изображены первичные сети (силовые). Вот ее пример:
Полный вариант схемы по электрике изображается в элементном или развернутом виде. Если устройство простое, и на чертеже входят все пояснения, то хватит развернутого плана. При сложном устройстве с цепью управления, измерения и т. д., оптимальным решением будет изобразить все узлы на отдельных листах, во избежание путаницы.
Бывает также принципиальная электросхема, на которой изображена выкопировка плана с обозначением отдельного узла, его состав и работа.
Монтажная схема
Такие схемы по электрике применяются для разъяснения монтажа какой-либо проводки. На них можно изобразить точное положение элементов, их соединение, характеристики установок. На схеме проводки квартиры будет видно размещение розеток, светильников и т.д.
Эта схема руководит электромонтажными работами, дает понимание всех подключений. Для монтажа бытовых устройств такая схема лучше подходит для работы.
Объединенная схема
Этот тип схемы включает в себя разные виды и типы документов. Ее применяют для того, чтобы не загромождать чертеж, обозначить важные цепи, особенности. Чаще объединенные схемы применяют на предприятиях промышленности. Для домашнего применения она вряд ли имеет смысл.
Изучив условные обозначения, подготовив необходимую документацию, не трудно разобраться в работе любой электроустановке.
Порядок сборки по электрической схеме
Самым сложным делом для электрика является понимание взаимодействия элементов в схеме. Нужно знать, как читать и собирать схему. Сборка предполагает определенные правила:
- Во время сборки необходимо руководствоваться одним направлением, например, по часовой стрелке.
- Лучше для начала разделить схему на части, если много элементов и схема сложная.
- Начинают сборку от фазы.
- При каждом выполненном шаге по сборке нужно предположить, что будет происходить, если в данный момент подать напряжение.
После окончания сборки обязательно должна образоваться замкнутая цепь. Для примера разберем подключение в домашних условиях люстры, состоящей из 3-х плафонов, с применением двойного выключателя.
Сначала определим порядок работы люстры. При включении 1-й клавиши должна загораться одна лампочка, если включить 2-ю клавишу, то другие две. По схеме на выключатель и люстру идут по 3 провода. От сети идут два провода, фаза и ноль.
Индикатором определяем и находим фазу, соединяем ее с выключателем, не прерывая ноль. Провод присоединяем к общей клемме выключателя. От него пойдут 2 провода на 2 цепи. Один из проводов соединим с патроном лампы. От патрона выводим второй проводник, соединяем с нулем. Одна цепь готова. Для проверки щелкаем первой клавишей выключателя, лампа горит.
2-й провод от выключателя подключаем к патрону другой лампы. От патрона провод соединяем с нулем. Если по очереди щелкать клавишами выключателя, то будут светиться разные лампы.
Теперь подключим третью лампу. Соединяем ее параллельно к любой лампе. В люстре один провод стал общим. Его делают отличительным по цвету. Если у вас провода все одинаковые по цвету, то во избежание путаницы необходимо при монтаже пользоваться индикатором. Для подключения люстры обычно не требуется особого труда, так как эта схема не особо сложная.
Похожие темы:
electrosam.ru
Структурно-логические схемы — Схемо.РФ
- Войти
- Регистрация
- Схемы
- Биология
- История
- Математика и алгебра
- Медицина
- Обществознание
- Педагогика
- Политология
- Право
- Психология
- Русский язык
- Социология
- Физика
- Философия
- Химия
- Экономика
- Прочее
- Книги
- Биология
- География
- История
- Математика и алгебра
- Медицина
- Обществознание
- Педагогика
- Политология
- Право
- Психология
- Русский язык
- Социология
- Физика
- Философия
- Химия
- Экономика
- Прочее
- Комментарии
- Люди
- Добавить свою схему
- Заказать работу
xn--e1aogju.xn--p1ai
Содержание:
Каждая электрическая схема состоит из множества элементов, которые, в свою очередь, также включают в свою конструкцию различные детали. Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. Даже обычный утюг состоит из нагревательного элемента, температурного регулятора, контрольной лампочки, предохранителя, провода и штепсельной вилки. Другие электроприборы имеют еще более сложную конструкцию, дополненную различными реле, автоматическими выключателями, электродвигателями, трансформаторами и многими другими деталями. Между ними создается электрическое соединение, обеспечивающее полное взаимодействие всех элементов и выполнение каждым устройством своего предназначения. В связи с этим очень часто возникает вопрос, как научится читать электрические схемы, где все составляющие отображаются в виде условных графических обозначений. Данная проблема имеет большое значение для тех, кто регулярно сталкивается с электромонтажом. Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы. Виды электрических схемДля того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область. Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и монтажные электрические схемы, однолинейные, полнолинейные и развернутые. Каждая из них имеет свои специфические особенности.
К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию. Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования. Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки. Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы. Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.
На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования. Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети. К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план. В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие. Обозначения в электрических схемахВ каждой электрической цепи имеются устройства, элементы и детали, которые все вместе образуют путь для электрического тока. Они отличаются наличием электромагнитных процессов, связанных с электродвижущей силой, током и напряжением, и описанных в физических законах.
В электрических цепях все составные части можно условно разделить на несколько групп:
Каждому устройству, элементу или детали соответствует условное обозначение, применяющееся в графических изображениях электрических цепей, называемых электрическими схемами. Кроме основных обозначений, в них отображаются линии электропередачи, соединяющие все эти элементы. Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями. Места их соединений представляют собой узлы, обозначаемые на электрических схемах в виде точек. Существуют замкнутые пути движения тока, охватывающие сразу несколько ветвей и называемые контурами электрических цепей. Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров. Большинство цепей состоят из различных электротехнических устройств, отличающихся различными режимами работы, в зависимости от значения тока и напряжения. В режиме холостого хода ток в цепи вообще отсутствует. Иногда такие ситуации возникают при разрыве соединений. В номинальном режиме все элементы работают с тем током, напряжением и мощностью, которые указаны в паспорте устройства.
Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически. На рисунках видно, что каждому элементу или прибору соответствует свой условный значок. Например, электрические машины могут изображаться упрощенным или развернутым способом. В зависимости от этого строятся и условные графические схемы. Для показа выводов обмоток используются однолинейные и многолинейные изображения. Количество линий зависит от количества выводов, которые будут разными у различных типов машин. В некоторых случаях для удобства чтения схем могут использоваться смешанные изображения, когда обмотка статора показывается в развернутом виде, а обмотка ротора – в упрощенном. Таким же образом выполняются и другие условные обозначения электрических схем. Изображения трансформаторов также осуществляются упрощенным и развернутым, однолинейным и многолинейным способами. От этого зависит способ отображения самих устройств, их выводов, соединений обмоток и других составных элементов. Например, в трансформаторах тока для изображения первичной обмотки применяется утолщенная линия, выделенная точками. Для вторичной обмотки может использоваться окружность при упрощенном способе или две полуокружности при развернутом способе изображения.
Графические изображения других элементов:
Как правильно читать электрические схемыПринципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Она является основой разработок любых электронных устройств и электрических цепей. Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем.
Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат. То есть устройство или цепь должны в полном объеме выполнять назначенные им функции. Для правильного чтения принципиальной схемы необходимо, прежде всего, ознакомиться с условными обозначениями всех ее составных частей. Каждая деталь отмечена собственным условно-графическим обозначением – УГО. Обычно такие условные знаки отображают общую конструкцию, характерные особенности и назначение того или иного элемента. Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали. Гораздо сложнее работать с полупроводниковыми электронными компонентами, представленными транзисторами, симисторами, микросхемами и т.д. Сложная конструкция таких элементов предполагает и более сложное отображение их на электрических схемах.
Например, в каждом биполярном транзисторе имеется минимум три вывода – база, коллектор и эмиттер. Поэтому для их условного изображения требуются особые графические условные знаки. Это помогает различить между собой детали с индивидуальными базовыми свойствами и характеристиками. Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура – п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами. Условные изображения очень часто дополняются уточняющей информацией. При внимательном рассмотрении, можно увидеть возле каждого значка латинские буквенные символы. Таким образом обозначается та или иная деталь. Это важно знать, особенно, когда мы только учимся читать электрические схемы. Возле буквенных обозначений расположены еще и цифры. Они указывают на соответствующую нумерацию или технические характеристики элементов. |
electric-220.ru
Схемы для сборки своими руками
Радиолюбительские радиосхемы приборов, усилителей, блоков питания и других устройств для самостоятельной сборки
Однажды возникло желание сделать ещё один шаг в сторону повышения «умности» дома — управлять системой полива с помощью смартфона или компьютера. Приобретение такой системы обходится …
Данный зарядный выпрямитель к мощным аккумуляторам основан на схеме, которую за последние 30 лет повторили уже наверное тысячи раз. Сюда только добавлен простой контроллер вентилятора, …
Усилитель выполнен в виде двух моноблоков, скрученных вместе и так как несмотря на то, что схема была разработана лет 30 назад, звук действительно отличный. Усилитель …
А знаете ли вы, что много лет назад не было единого короба сабвуфера и басы воспроизводились двумя колонками левого и правого каналов, то есть типовое стерео? …
Если у вас завалялись в радиозакромах пару транзисторов 2N3055 с радиаторами, блок питания и китайский цифровой вольтметр — возможно собрать из всего этого такую нужную …
Представляем простую конструкцию регулятора мощности, схема которого построена на таймере 555, работающем в режиме ШИМ. Транзисторы IRF3205 являются управляемыми элементами, причем транзисторы соединены параллельно для …
Очень популярная схема блока питания для лабораторного источника питания, который может обеспечить питание 0-30 В вызвала такой интерес, что несколько китайских поставщиков выпустили набор со …
При всём обилии различной электроники из Китая, иногда возникают вопросы о дешевом источнике питания. Иногда лучше даже вообще собрать его своими руками из того что …
Вот самодельный выпрямитель для небольших кислотных или гелевых необслуживаемых батарей. Устройство имеет возможность изменять выходное напряжение под АКБ 6 и 12 В. Многие из аккумуляторов, …
Включили и забыли — обычное дело в плане вытяжки ванной комнаты. А оно работает, шумит, перегревается… В этом контроллере управления вентиляцией нет не только ставшим …
Представляем маломощный стабилизированный блок питания с возможностью регулировки напряжения и тока, изготовленный на знаменитой LM317. Себестоимость конструкции копеечная, поскольку все детали, как и стрелочный вольтметр …
Как-то достался отличный трансформатор 24 В с током около 3 А, поэтому решено было сделать хороший универсальный регулируемый источник питания на основе стабилизатора LM350. Характеристики …
Это схема очень мощного самодельного пуско-зарядного устройства для авто АКБ 14,5 В на ток 500 А, представляет собой однотранзисторный прямоходовый преобразователь. Для ключа использован регенеративный …
Представляем полу-самодельный универсальный А/В-метр на базе готовых компонентов (модулей), которые имеются в продаже, и корпуса напечатанного на 3д принтере специально под этот измеритель. Это цифровой …
В большинстве автомобилей нет контроля потребления жидкости омывателя ветрового стекла, а если такой контроль есть, он лишь в виде индикатора, указывающего на почти пустой бачок. …
Это несложное, но очень полезное в быту устройство — самодельный усилитель звука для наушников, он питается от двух AAA батареек на 3 В и имеет …
Здесь вы сможете посмотреть схему и готовую конструкцию автоматического зарядного устройства для батареек Крона типоразмера 6F22 (на 9 В), выполненное на специализированном чипе MAX712. Зарядное …
Представляем проект самодельной активной электронной нагрузки. Сама по себе активная нагрузка не является чем-то особенным, но здесь расширение базы представляет собой микроконтроллер, используемый для измерения …
PICO SCOPE — это миниатюрный цифровой осциллограф. Основа его микроконтроллер, Atmega8. Естественно ЖК, как у nokia 3310 — это небольшие размеры и низкая стоимость. Имеется …
Представляем описание довольно интересной конструкции — хоть и не связанной с электроникой, но, безусловно, полезной для мастеров самодельщиков. Это компрессор, построенный на основе старого компрессора …
2shemi.ru
| |
Вашему вниманию представляется сборник оригинальных принципиальных схем различной степени сложности. Профессионалы найдут здесь схемы металлоискателей и устройств на микроконтроллерах, переделку импульсных блоков питания от компьютера в регулируемые лабораторные БП или мощные зарядные устройства. Практические радиосхемы генераторов, преобразователей напряжения, измерительной техники. Любителям ретро, придётся по вкусу подборка схем, посвящённых ламповым усилителям, а сторонники современной элементарной базы, найдут для себя УНЧ на микросхемах TDA, STK и LM. Для начинающих радиолюбителей мы предлагаем простые схемки мигалок, генераторов звуковых эффектов и ФМ радиожучков. Даже серьёзное радиоустройство можно собрать используя минимум деталей, так как современная электроника переходит на специализированные малогабаритные микросхемы. Это увлекательное занятие даёт возможность спаять полезный прибор или интересную электронную игрушку, устройства измерения и автоматики. Радиолюбительское творчество нашло сотни тысяч сторонников во всех странах мира, объединяя талантливых людей и стирая границы. Все размещённые принципиальные электросхемы проверены, о чём свидетельствуют подробные фотографии и видео работы устройств. Мы не публикуем сборники из тысяч схем со всего интернета — лишь испытанные и работоспособные устройства занимают место на нашем сайте. Следует учитывать, что сборка один к одному не гарантирует исправную и надёжную работу электронных приборов. В процессе номиналы радиосхем могут отличаться от тех, что указаны в статьях. Так что приобретайте паяльник, припой, фольгированный стеклотестолит и приступайте к созданию своих, или повторению уже испытанных схем. Если возникают проблемы с поиском радиодеталей, и нужных компонентов нет в продаже в вашем городе вспомните, что на дворе 21-й век, и многие покупки делаются в интернет магазинах, доставка из которых вам на дом будет стоить дешевле, чем вы думаете. А более подробно про сборку и настройку той или иной схемы читайте на нашем форуме по схемотехнике. | Снижение расхода топлива в авто Ремонт зарядного 6-12 В Солнечная министанция Самодельный ламповый Фонарики Police Генератор ВЧ и НЧ |
elwo.ru
Вышивалка: Схемы по производителям
Уважаемые вышивальщицы, если Вы пользуетесь AdBlok в браузере или подобным плагином, отключите её пожалуйста.
— Авторские схемы —
схемы Алиса» (Россия) Оф. сайт www.alisa-collection.ru
схемы «Аримель» (Россия) Оф. сайт arimel.nethouse.ru
схемы «Белоснежка» (Россия) Оф. сайт homearts.ru
схемы «Вышивай.ру» (Россия) Оф. сайт vishivay.ru
схемы «Золотое руно» (Россия) Оф. сайт www.rukodelie.ru ищу
схемы «Золотые ручки» (Россия) Оф. сайт zolotie-ruchky.ru
схемы «Кларт» оф. сайт Klart.ru
схемы «Лан Свiт» Оф. сайт www.lansvit.com
схемы «Магия канвы» Оф. сайт magia-kanvi.com.ua
схемы «Марья Искусница» (Россия) Оф. сайт www.gela.ru
схемы «Матрёнин Пасад» (Россия) Оф. сайт www.krestiki.ru
схемы «Машенька» (Россия) Каталог
схемы «Мережка» (Россия) (по просьбе фирмы я удалил все страницы со схемами)
схемы «МП Студио» (Россия) Оф. сайт www.mpstudia.ru ищу
схемы «ООО Неокрафт» (Россия) Оф. сайт neo-craft.ru
схемы «Овен» (Россия) Оф. сайт ooo-oven.ru
схемы «ОрнаменТ» (Россия) Оф. сайт ornament-uzor.ru
схемы «Сделано с любовью» (Россия) Оф. сайт www.prokopets.ru
схемы «Студия Коша» (Россия) Оф. сайт www.krestikov.net
схемы «Чарiвна мить» (Украина) Оф. сайт ru.charivna-mit.com.ua
схемы «Чудесная игла» (Россия) Оф. сайт www.chudo-igla.ru
схемы «Alisena» (Украина) Оф. сайт alisena.com
схемы «Art-lar» (Украина) Оф. сайт www.art-lar.com
схемы «Artecy» Оф. сайт www.artecy.com
схемы «AstreA» (Россия)
схемы «BibiArt» (Россия)
схемы «Bonny Art» Оф. сайт forum.bonnyart.com.ua
схемы «Botny Threads» (Великобритания) Оф. сайт www.bothythreads.com
схемы «Bucilla» Оф. сайт plaidonline.com
схемы «Candamar Designs» (США) Оф. сайт www.candamar.com
схемы «Cross All» Оф. сайт www.crossall.com
схемы «Derwentwater Designs» Каталог
схемы «Cross Stitch Collectibles» Оф. сайт xs-collectibles.com
схемы «Eder Kits» Оф. сайт www.ederkits.com
схемы «Eva Rosenstand» Оф. сайт www.evarosenstand.dk Каталог
схемы «GoblenSet» Оф. сайт www.goblenset.ro
схемы «Golden Kite» Оф. сайт www.goldenkite.com
схемы «Heaven and Earth Designs» Оф. сайт heavenandearthdesigns.com
схемы «Heritage Krafts» (Англия) Оф. сайт www.hcrafts.com Каталог
схемы «Hobby-Pro» Оф. сайт Hobby-Pro ищу
схемы «I love cross stitch» Оф. сайт ilovecrossstitch.com
схемы «Janlynn» (США)
схемы «Krif» Оф. сайт krif.ro
схемы «Kustom Krafts» (Канада) Оф. сайт kustomkrafts.com
схемы «Lanarte» (Бельгия) Оф. сайт www.lanarte.com
схемы «LadyMaestra» (Россия) Оф. сайт www.nitex-info.ru
схемы «Lena Lawson Needle Arts» Оф сайт www.lenalawsonneedlearts.com
схемы «Luca-s» (Молдава) Оф. сайт www.luca-s.com Каталог
схемы «Needlepoise» Оф. сайт
схемы «NeoCraft» Оф. сайт www.neo-craft.ru
схемы «Panna» (Россия) Оф. сайт panna.ru ищу
схемы «Passione Ricamo» Оф. сайт www.passionericamo.eu
схемы «Permin» Оф. сайт www.permin.dk Каталог
схемы «Pinn» (Тайланд) Оф. сайт www.pinn-stitch.com
схемы «Panna Золотая серия» Россия Оф. сайт panna.ru
схемы «Riolis» (Россия) Оф. сайт www.riolis.ru
схемы «Rogoblen» (Румыния) Оф. сайт www.rogoblen.ro
схемы «RTO» Оф. сайт rto-mos.ru
схемы «SODA» Оф. сайт sodastitch.com
схемы «Solaria Gallery» Оф. сайт www.solaria-gallery.com
схемы «Scarlet Quince» Оф. сайт www.scarletquince.com
схемы «Shinysun’s Cross Stitching» Оф. сайт shinysunscrossstitching.com
схемы «Teresa Wentzler» Оф. сайт www.twdesignworks.com
схемы «Tilton Crafts» Оф. сайт tiltoncrafts.com
схемы «Vervaco» (Бельгия) Оф. сайт «Vervaco»
схемы «Witchykitt Designs» (Франция) Оф. сайт «Witchykitt Designs»
схемы «Чарiвниця» Украина Оф. сайт www.charivnytsya.com
схемы «Повiтруля» Украина Оф. сайт povitrulya.com.ua
Эксклюзивная серия PIGLETTE!
vishivalca.blogspot.com
Блок-схемы алгоритмов. ГОСТ. Примеры — Блог программиста
Схема — это абстракция какого-либо процесса или системы, наглядно отображающая наиболее значимые части. Схемы широко применяются с древних времен до настоящего времени — чертежи древних пирамид, карты земель, принципиальные электрические схемы. Очевидно, древние мореплаватели хотели обмениваться картами и поэтому выработали единую систему обозначений и правил их выполнения. Аналогичные соглашения выработаны для изображения схем-алгоритмов и закреплены ГОСТ и международными стандартами.
На территории Российской Федерации действует единая система программной документации (ЕСПД), частью которой является Государственный стандарт — ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов программ, данных и систем» [1]. Не смотря на то, что описанные в стандарте обозначения могут использоваться для изображения схем ресурсов системы, схем взаимодействия программ и т.п., в настоящей статье описана лишь разработка схем алгоритмов программ.
Рассматриваемый ГОСТ практически полностью соответствует международному стандарту ISO 5807:1985.
Содержание:
- Элементы блок-схем алгоритмов
- Примеры блок-схем
- Нужны ли блок-схемы? Альтернативы
Элементы блок-схем алгоритмов
Блок-схема представляет собой совокупность символов, соответствующих этапам работы алгоритма и соединяющих их линий. Пунктирная линия используется для соединения символа с комментарием. Сплошная линия отражает зависимости по управлению между символами и может снабжаться стрелкой. Стрелку можно не указывать при направлении дуги слева направо и сверху вниз. Согласно п. 4.2.4, линии должны подходить к символу слева, либо сверху, а исходить снизу, либо справа.
Есть и другие типы линий, используемые, например, для изображения блок-схем параллельных алгоритмов, но в текущей статье они, как и ряд специфических символов, не рассматриваются. Рассмотрены лишь основные символы, которых всегда достаточно студентам.
Терминатор начала и конца работы функции | Терминатором начинается и заканчивается любая функция. Тип возвращаемого значения и аргументов функции обычно указывается в комментариях к блоку терминатора. |
Операции ввода и вывода данных | В ГОСТ определено множество символов ввода/вывода, например вывод на магнитные ленты, дисплеи и т.п. Если источник данных не принципиален, обычно используется символ параллелограмма. Подробности ввода/вывода могут быть указаны в комментариях. |
Выполнение операций над данными | В блоке операций обычно размещают одно или несколько (ГОСТ не запрещает) операций присваивания, не требующих вызова внешних функций. |
Блок, иллюстрирующий ветвление алгоритма | Блок в виде ромба имеет один вход и несколько подписанных выходов. В случае, если блок имеет 2 выхода (соответствует оператору ветвления), на них подписывается результат сравнения — «да/нет». Если из блока выходит большее число линий (оператор выбора), внутри него записывается имя переменной, а на выходящих дугах — значения этой переменной. |
Вызов внешней процедуры | Вызов внешних процедур и функций помещается в прямоугольник с дополнительными вертикальными линиями. |
Начало и конец цикла | Символы начала и конца цикла содержат имя и условие. Условие может отсутствовать в одном из символов пары. Расположение условия, определяет тип оператора, соответствующего символам на языке высокого уровня — оператор с предусловием (while) или постусловием (do … while). |
Подготовка данных | Символ «подготовка данных» в произвольной форме (в ГОСТ нет ни пояснений, ни примеров), задает входные значения. Используется обычно для задания циклов со счетчиком. |
Соединитель | В случае, если блок-схема не умещается на лист, используется символ соединителя, отражающий переход потока управления между листами. Символ может использоваться и на одном листе, если по каким-либо причинам тянуть линию не удобно. |
Комментарий | Комментарий может быть соединен как с одним блоком, так и группой. Группа блоков выделяется на схеме пунктирной линией. |
Примеры блок-схем
В качестве примеров, построены блок-схемы очень простых алгоритмов сортировки, при этом акцент сделан на различные реализации циклов, т.к. у студенты делают наибольшее число ошибок именно в этой части.
Сортировка вставками
Массив в алгоритме сортировки вставками разделяется на отсортированную и еще не обработанную части. Изначально отсортированная часть состоит из одного элемента, и постепенно увеличивается.
На каждом шаге алгоритма выбирается первый элемент необработанной части массива и вставляется в отсортированную так, чтобы в ней сохранялся требуемый порядок следования элементов. Вставка может выполняться как в конец массива, так и в середину. При вставке в середину необходимо сдвинуть все элементы, расположенные «правее» позиции вставки на один элемент вправо. В алгоритме используется два цикла — в первом выбираются элементы необработанной части, а во втором осуществляется вставка.
Блок-схема алгоритма сортировки вставкамиВ приведенной блок-схеме для организации цикла используется символ ветвления. В главном цикле (i < n) перебираются элементы необработанной части массива. Если все элементы обработаны — алгоритм завершает работу, в противном случае выполняется поиск позиции для вставки i-того элемента. Искомая позиция будет сохранена в переменной j в результате выполнения внутреннего цикла, осуществляющем сдвиг элементов до тех пор, пока не будет найден элемент, значение которого меньше i-того.
На блок-схеме показано каким образом может использоваться символ перехода — его можно использовать не только для соединения частей схем, размещенных на разных листах, но и для сокращения количества линий. В ряде случаев это позволяет избежать пересечения линий и упрощает восприятие алгоритма.
Сортировка пузырьком
Сортировка пузырьком, как и сортировка вставками, использует два цикла. Во вложенном цикле выполняется попарное сравнение элементов и, в случае нарушения порядка их следования, перестановка. В результате выполнения одной итерации внутреннего цикла, максимальный элемент гарантированно будет смещен в конец массива. Внешний цикл выполняется до тех пор, пока весь массив не будет отсортирован.
Блок-схема алгоритма сортировки пузырькомНа блок-схеме показано использование символов начала и конца цикла. Условие внешнего цикла (А) проверяется в конце (с постусловием), он работает до тех пор, пока переменная hasSwapped имеет значение true. Внутренний цикл использует предусловие для перебора пар сравниваемых элементов. В случае, если элементы расположены в неправильном порядке, выполняется их перестановка посредством вызова внешней процедуры (swap). Для того, чтобы было понятно назначение внешней процедуры и порядок следования ее аргументов, необходимо писать комментарии. В случае, если функция возвращает значение, комментарий может быть написан к символу терминатору конца.
Сортировка выбором
В сортировке выбором массив разделяется на отсортированную и необработанную части. Изначально отсортированная часть пустая, но постепенно она увеличивается. Алгоритм производит поиск минимального элемента необработанной части и меняет его местами с первым элементом той же части, после чего считается, что первый элемент обработан (отсортированная часть увеличивается).
Блок-схема сортировки выборомНа блок-схеме приведен пример использования блока «подготовка», а также показано, что в ряде случаев можно описывать алгоритм более «укрупнённо» (не вдаваясь в детали). К сортировке выбором не имеют отношения детали реализации поиска индекса минимального элемента массива, поэтому они могут быть описаны символом вызова внешней процедуры. Если блок-схема алгоритма внешней процедуры отсутствует, не помешает написать к символу вызова комментарий, исключением могут быть функции с говорящими названиями типа swap, sort, … .
На блоге можно найти другие примеры блок-схем:
Часть студентов традиционно пытается рисовать блок-схемы в Microsoft Word, но это оказывается сложно и не удобно. Например, в MS Word нет стандартного блока для терминатора начала и конца алгоритма (прямоугольник со скругленными краями, а не овал). Наиболее удобными, на мой взгляд, являются утилиты MS Visio и yEd [5], обе они позволяют гораздо больше, чем строить блок-схемы (например рисовать диаграммы UML), но первая является платной и работает только под Windows, вторая бесплатная и кроссплатфомренная. Все блок-схемы в этой статье выполнены с использованием yEd.
Нужны ли блок-схемы? Альтернативы
Частные конторы никакие блок-схемы не используют, в книжках по алгоритмам [6] вместо них применяют словесное описание (псевдокод) как более краткую форму. Возможно блок-схемы применяют на государственных предприятиях, которые должны оформлять документацию согласно требованиям ЕСПД, но есть сомнения — даже для регистрации программы в Государственном реестре программ для ЭВМ никаких блок-схем не требуется.
Тем не менее, рисовать блок-схемы заставляют школьников (примеры из учебников ГОСТ не соответствуют) — выносят вопросы на государственные экзамены (ГИА и ЕГЭ), студентов — перед защитой диплом сдается на нормоконтроль, где проверяется соответствие схем стандартам.
Разработка блок-схем выполняется на этапах проектирования и документирования, согласно каскадной модели разработки ПО, которая сейчас почти не применяется, т.к. сопровождается большими рисками, связанными с ошибками на этапах проектирования.
Появляются подозрения, что система образования прогнила и отстала лет на 20, однако аналогичная проблема наблюдается и за рубежом. Международный стандарт ISO 5807:1985 мало чем отличается от ГОСТ 19.701-90, более нового стандарта за рубежом нет. Там же производится множество программ для выполнения этих самых схем — Dia, MS Visio, yEd, …, а значит списывать их не собираются. Вместо блок-схем иногда применяют диаграммы деятельности UML [6], однако удобнее они оказываются, разве что при изображении параллельных алгоритмов.
Периодически поднимается вопрос о том, что ни блок-схемы, ни UML не нужны, да и документация тоже не нужна. Об этом твердят программисты, придерживающиеся методологии экстремального программирования (XP) [7], ходя даже в их кругу нет единого мнения.
В ряде случаев, программирование невозможно без рисования блок-схем, т.к. это один процесс — существуют визуальные языки программирования, такие как ДРАКОН [8], кроме того, блок-схемы используются для верификации алгоритмов (формального доказательства их корректности) методом индуктивных утверждений Флойда [9].
В общем, единого мнения нет. Очевидно, есть области, в которых без чего-то типа блок-схем обойтись нельзя, но более гибкой альтернативы нет. Для формальной верификации необходимо рисовать подробные блок-схемы, но для проектирования и документирования такие схемы не нужны — я считаю разумным утверждение экстремальных программистов о том, что нужно рисовать лишь те схемы, которые помогают в работе и не требуют больших усилий для поддержания в актуальном состоянии [10].
Список использованных источников:
- ГОСТ 19.701–90 (ИСО 5807–85) «Единая система программной документации».
- Алгоритм. Свойства алгоритма \ https://pro-prof.com/archives/578
- Алгоритмы сортировки слиянием и быстрой сортировки \ https://pro-prof.com/archives/813
- yEd Graph Editor \ http://www.yworks.com/products/yed
- Книги: алгоритмы \ https://pro-prof.com/books-algorithms
- Рамбо Дж., Якобсон А., Буч Г. UML: специальный справочник. -СПб.: Питер, 2002. -656 с.
- Кент Бек Экстремальное программирование: разработка через тестирование – СПб.: Питер – 2003
- Визуальный язык ДРАКОН \ http://drakon.su/
- Шилов Н.В. Верификация шаблонов алгоритмов для метода отката и метода ветвей и границ. Моделирование и анализ информационных систем, ISSN 1818 – 1015, т.18, №4, 2011
- Брукс Ф., Мифический человеко — месяц или как создаются программные системы. СПб. Символ Плюс, 1999 — 304 с. ил.
pro-prof.com