Schemdraw小白从入门到放弃---原理工具书

文章目录

序
版本
最简单的例子
一、总体思路
二、元件
- 2.1 color
- - 习题
- 2.2 label
- 2.3 length
三、元件的连接
- 3.1 延续性
- - 习题
- 3.2 方向
- - 习题
- 3.3 接线点
- - 习题
  - 3.3.1 默认激活anchor与沉默anchor
  - 3.3.2 切换鼠标焦点机制
  - - 3.3.2.1 at函数规定元件的start接在哪个anchor上
    - 3.3.2.2 to函数规定元件的end接线在哪里
    - anchor函数规定当前元件用那个anchor与其他元件对接
    - - 习题
四、自定义元件
五、附加介绍：制作GiF
六、升华习题
习题答案

序

SchemDraw是一款非常优秀且简单高效的python的电路图软件，猜测其设计者是一位优秀的电子信息工程师，他从传统的纸上画图入手，抽象出很多手绘图的习惯，将至迁移到编程中，所以学习成本超低，适合小白入手到大神。

python是一门很简单的编程语言，如果您有java或者c语言基础，那么学习成本超级低。

学习就是学且练习，一篇好的文章，应该简单明了的说明思路及大量的习题，而真正的做题方式是做一题理解更深一层。很多习题是笔者自己出的，才疏学浅度，多多扶正，另外，很多是开发题目，言之成理即可，不要在乎答案。

schemdraw包含了作者大量心血，我试图用最简单的逻辑去阐明作者设计初衷，降低各位学习成本，所以与原教程有明显不一样的编排，不喜勿喷。我自己的理解：设计者将纸上作图的方法完全照抄到了编程绘图上，所以纸上怎么画图就怎么编写程序。看完本教程，忘记我的言语，留着您的理解，记住几个常用函数，展开您的想象，随意发挥。

版本

SchemDraw的最佳python版本是3.8.0+，最新版本是0.14，可以在jupyter中使用此软件。

最简单的例子

import schemdraw
import schemdraw.element as ele

with schemdraw.Drawing():
    elm.Resistor()
    elm.Capacitor().down()
    elm.Diode().color('red').left()
    elm.SourceV().label("3V").up()

在这里插入图片描述

一、总体思路

在设计者看来，电路图是由电路元件按照一定顺序连接而成。
元件：具备一定的属性最常见的是label、color、length等等。
布局：大部分电路图很简单，是一堆元件依次连接形成的链，在绘制过程中，您都是在前一个元件的端点上绘制下一个，只需要在绘制的过程中把握好方向就行了。当然复杂电路上，有可能需要在某个之前很早画好的元件上画下一个元件，这就涉及改鼠标焦点，设计者也预留了方法。

接下来，本文先介绍电子元件及其一些简单属性和方法，再介绍电子元件的连接及其一些比较深入的属性和方法。

二、元件

Schemdraw的元件，在schemdraw.element包下，需要用到哪些元件您看其介绍就好。下面讲他们的一些属性介绍。

2.1 color

with schemdraw.Drawing() as draw:
	# 1. color函数链式调用
	elm.Capacitor().color('#A0F')
	
	# 2. 初始化元素
	elm.Diode(color="red")

在这里插入图片描述

习题

2.1.1 color函数支持6位的RGB数值吗？

2.2 label

label除了显示正常文字，也支持latex语法，loc属性注明其位置；同时，也支持label链式连续调用，以满足多处注释的需求。

with schemdraw.Drawing() as draw:
    elm.Capacitor().label("$3uf$", loc="bottom").\
       label("left", loc='left').\
       label("right", loc='right').\
       label("top", loc='top')

在这里插入图片描述

2.3 length

元件都有默认长度，一般为3，您也可以尝试改变一下。别问我3的单位是啥，我也不知道，这是设计者自己设定的，它仅仅是电子元器件间长度的绝对数值，应该不是物理意义上的绝对数值。

with schemdraw.Drawing() as draw:
    d = elm.Diode(color='red', label='3')
    
with schemdraw.Drawing() as draw:
    d = elm.Diode(label='2').length(2)
    
with schemdraw.Drawing() as draw:
    d = elm.Diode(label='2.5').length(2.5)
    
with schemdraw.Drawing() as draw:
    d = elm.Diode(label='5').length(5)

在这里插入图片描述

三、元件的连接

回想一下，我们在纸上画图的过程，不难发现：您一般都是在上一个元件的末尾，开始画下一个元件的，尤其是简单串联电路上，肯定遵守这个法则。有时，您的元件需要拐弯，也就是改变了画笔的方向，而且下一个元件也延续在这个方向上画。最后，您也时常会画好一个子部分后，在另外一个元件的某个接线点上继续画原件。在上面过程中，提到设计者最核心的三个设计点：接线点、方向和延续性。
下面进行讲解。

3.1 延续性

延续性，在其底层实现是：设计者将类似鼠标焦点的东西，每次都迁移到最新的元件的其他接线点上，如下代码：起初，存在一个鼠标焦点，用户定义了一个二极管对象后，二极管一端接到这个鼠标焦点上，然后二极管另一端就变成新的鼠标焦点接上后续定义的电容，再转移鼠标焦点，接新的电阻对象…，依次画元件变更新的鼠标焦点，完成此幅电路图。

with schemdraw.Drawing() as draw:
    # 在上一个元件的尾部画下一个元件
    # 方向保持不变
    # 第一组 三个元件
    elm.Diode()
    elm.Capacitor()
    elm.Resistor()
    # 第二组 两个元件
    elm.Diode(color="red").up()
    elm.Capacitor(color="red")
    # 第三组 三个元件
    elm.Diode(color="blue").left()
    elm.Capacitor(color="blue")
    elm.Resistor(color="blue")

在这里插入图片描述
在上述很容易看到方向和鼠标焦点的延续性。另外设计者，这样子隐式地规定了各元件间连接搭配，既符合我们日常画图顺序，又省去大量代码描述元件的连线，实在优秀。

习题

3.3.1 还有哪些功能上，可能存在这种延续性？？？您可以在看完文章后，再来回答这个问题。

3.2 方向

方向，就是你在纸上画这个元件时的走向，也就是元件起点到结束点的走向。有两种实现，一种是利用elm的up,left,right,down，另一种是用偏转角度函数theta来表示，theta是希腊字母 $\theta$ 的读音，在数学上用来表示角度。

wwith schemdraw.Drawing() as draw:
    elm.Diode().label("默认方向是向右画")
    elm.Capacitor().down().label("向下画")
    elm.Resistor(color="red").theta(60).label("60度画", loc='bottom')
    elm.Resistor(color="blue").theta(300).label("300度")

在这里插入图片描述

习题

3.2.1 为什么是up，down两个单词来表示，而不是top，bottom？

3.2.2 如下代码，会画出什么有意思的？

with schemdraw.Drawing() as draw:
    elm.Diode().label("默认方向是向右画")
    elm.Capacitor().down().label("向下画")
    elm.Diode(color="red").up().label("向上画", loc='bottom')

3.2.3 请问theta函数的0度时，元件走向如何？90度呢？180度？270度？360度？如下代码，请猜一下如何画？

with schemdraw.Drawing():
    elm.Resistor().theta(0)

3.3 接线点

接线点，就是元件的电线接入点，设计者给它取名为anchor。在schemdraw中，元件分为两种：一种是有五个anchors，一般分别叫做start,end,center, istart, iend，大多数都属于这种，如二极管、电阻、电容，其中三极管这类的，含有一些有名的anchors；一种是只有一个anchors，比如接地符号。

with schemdraw.Drawing():
    # 电阻R1 具有五个接线anchor名字分别为start，end，center，istart，iend。 
    # 其中start和end是电线接入点，center也是一个接入点，但是电阻，电容这类元件没啥用。
    # 使用label函数中的loc将sec三个字符分别显示到对应的点上。
    R1 = elm.Resistor().label("s", loc='start').label("e", loc="end").label("c", loc="center")
    # istart，iend是电阻元器件本身的起始位置，一般用不到
    # 现在给您展示下，生成一个接地符号，挂在R1的istart位置上。
    g1 = elm.Ground().at(R1.istart).color("red")

在这里插入图片描述
在下面您可以看出，如何查看一个元素的有多少个anchor，及其具体的名字，而anchor是元件的一个重要属性，是一个个二维坐标点，是设计者预留给使用者的绘图接口，属于较为高级的内容。

一般而言，常用型元器件中，电容电阻二极管电源，它们最常用的anchor是start和end，大家也没有管用叫法，所以统一叫做start和end。
但是对于三极管这种的话，每个anchor是有各自不同的命名的如下：
在这里插入图片描述

习题

3.3.1 运行如下代码，为啥没有东西？

import schemdraw.elements as elm
R1 = elm.Diode()
print(R1.anchors)

3.3.2 您觉得anchor功能有哪些设计亮点？

3.3.1 默认激活anchor与沉默anchor

绘图时，设计者规定，电路图中所有anchor中，有且只有一个默认激活anchor，也就是鼠标焦点，其它均为沉默anchor。

3.3.2 切换鼠标焦点机制

设计者有一套自动的鼠标焦点切换管理机制，一般情况下，当您画了一个元件后，鼠标焦点默认在您当前的元件的默认结束接线点，也就是延续性。

3.3.2.1 at函数规定元件的start接在哪个anchor上

只是碰到一些复杂电路时，需要将鼠标焦点切换到其他元件的某接线点上。推荐您使用at函数如下：

with schemdraw.Drawing():
    r1 = elm.Diode().label("第一个元件")
    elm.Capacitor().label("第二个元件")
    # 使用at函数，at函数为当前元件指定其开始点即start anchor接在某元件的某anchor上。
    elm.Resistor(color="red").up().at(r1.start).label("第三个元件", loc='bottom')

在这里插入图片描述

3.3.2.2 to函数规定元件的end接线在哪里

with schemdraw.Drawing():
    R1 = elm.Resistor().label("R1")
    C2 = elm.Capacitor().down().label("C2")
    D3 = elm.Diode().color('red').left().label("D3")
    R2 = elm.Resistor().at(R1.start).to(C2.end).label("R2")
    elm.Dot(color="blue")

在这里插入图片描述

anchor函数规定当前元件用那个anchor与其他元件对接

with schemdraw.Drawing():
    R1 = elm.Resistor().label("R1")
    C2 = elm.Capacitor().down().label("C2")
    D3 = elm.Diode().color('red').left().label("D3")
    jit1 = elm.BjtNpn().label("bji1")
    elm.Dot(color="blue")
    jit2 = elm.BjtNpn().anchor("collector").at(R1.start).label("bji2")