Python教程-SchemDraw绘制电路图

电路图是电子工程师和电子爱好者的重要工具，用于图形化表示电子元件之间的连接关系。在Python中，有许多库可以用于绘制电路图，其中之一就是SchemDraw。本文将介绍如何使用SchemDraw库，通过简单的Python代码绘制出清晰、美观的电路图。

一、搭建环境

1、安装Python

在开始使用SchemDraw之前，首先确保计算机上已经安装了Python，因为SchemDraw库是建立在Python之上的。可以从官方网站下载并安装最新版本的Python。在安装过程中，可以选择添加Python到系统PATH中。强烈建议选择此选项，以便在任何目录中都能轻松运行Python。安装完成后，在命令行中输入 python --version 检查安装是否成功。

2、安装SchemDraw库

接下来，我们安装SchemDraw库。

你可以使用以下命令通过pip进行安装：

pip install SchemDraw

二、编写SchemDraw代码

1、官方示例

下面是一个官方的SchemDraw代码示例：

import schemdraw
import schemdraw.elements as elm
d = schemdraw.Drawing()
d += elm.Resistor().label('100KΩ')
d += elm.Capacitor().down().label('0.1μF', loc='bottom')
d += elm.Line().left()
d += elm.Ground()
d += elm.SourceV().up().label('10V')
d.draw()

成图效果：

详细解释：

• d = schemdraw.Drawing(): 创建一个空的电路图对象 d。
• d += elm.Resistor().label('100KΩ'): 向电路图中添加一个电阻元件，电阻值为100千欧姆，并标记为’100KΩ’。
• d += elm.Capacitor().down().label('0.1μF', loc='bottom'): 向电路图中添加一个电容元件，向下放置，并标记为’0.1μF’，位置标签在底部。
• d += elm.Line().left(): 向左添加一条连接线。
• d += elm.Ground(): 向电路图中添加地线元件。
• d += elm.SourceV().up().label('10V'): 向电路图中添加一个向上的电压源元件，电压值为10伏特，并标记为’10V’。
• d.draw(): 展示电路图。

这段代码绘制了一个简单的电路图，包含一个100千欧姆的电阻、一个0.1微法的电容、一条连接线、一个地线和一个10伏特的电压源。

2、简单示例

下面是一个简单的SchemDraw代码示例，创建一个包含电池、电阻和LED的基础电路图：

import schemdraw
import schemdraw.elements as e

# 创建电路图对象
d = schemdraw.Drawing()

# 添加电池、电阻和LED元件
d += e.Battery()
d += e.Resistor()
d += e.LED()

# 添加连接线
d.add(e.Line("left", l=d.unit/2))
d.add(e.Line("down", l=d.unit/2))
d.add(e.Line("right", l=d.unit/2))

# 保存电路图为PNG图片
d.save("simple_circuit.png")

# 展示电路图
d.draw()

成图效果：

详细解释：

• d += e.Battery(): 向电路图中添加电池元件。
• d += e.Resistor(): 向电路图中添加电阻元件。
• d += e.LED(): 向电路图中添加LED元件。
• d.add(e.Line("left", l=d.unit/2)): 添加一条向左的连接线，长度为一个电路图单元格的一半。
• d.add(e.Line("down", l=d.unit/2)): 添加一条向下的连接线，长度为一个电路图单元格的一半。
• d.add(e.Line("right", l=d.unit/2)): 添加一条向右的连接线，长度为一个电路图单元格的一半。
• d.save("simple_circuit.png"): 将电路图保存为PNG图片。
• d.draw(): 在绘制的同时展示电路图。

3、稍微复杂的示例

SchemDraw支持多种元件，包括电源、电阻、电容、电感、传感器等。你可以组合这些元件，创建更复杂的电路图。以下是一个稍复杂一点的例子，包含电源、电阻、电容和传感器：

import schemdraw
import schemdraw.elements as elm

# 创建一个电路图对象
with schemdraw.Drawing() as d:
    d.config(unit=2)  # 设置单位长度为2，使元件的引线比正常长度短

    # 开始一个新的堆栈，用于存储并重用元件
    d.push()

    # 添加一个向下的20欧姆电阻，并标记为20Ω
    R1 = elm.Resistor().down().label('20Ω')

    # 添加一个向下的120V电源，并标记为120V，反向
    V1 = elm.SourceV().down().reverse().label('120V')

    # 向右移动3个单位，并添加一个连接点
    elm.Line().right(3).dot()

    # 弹出最近添加的元件，并继续在该位置上绘制电路
    d.pop()

    # 继续在弹出后的位置向右移动3个单位，并添加一个连接点
    elm.Line().right(3).dot()

    # 添加一个向下的60V电源，并标记为60V，反向
    elm.SourceV().down().reverse().label('60V')

    # 添加一个5欧姆电阻，并标记为5Ω，并添加一个连接点
    elm.Resistor().label('5Ω').dot()

    # 向右移动3个单位，并添加一个连接点
    elm.Line().right(3).dot()

    # 添加一个向上的36A电流源，并标记为36A
    elm.SourceI().up().label('36A')

    # 添加一个10欧姆电阻，并标记为10Ω，并添加一个连接点
    elm.Resistor().label('10Ω').dot()

    # 向左移动3个单位，并保持当前位置，不添加连接点
    elm.Line().left(3).hold()

    # 向右移动3个单位，并添加一个连接点
    elm.Line().right(3).dot()

    # 添加一个连接到V1末端的6欧姆电阻，并标记为6Ω，并添加一个连接点
    R6 = elm.Resistor().toy(V1.end).label('6Ω').dot()

    # 向左移动3个单位，并保持当前位置，不添加连接点
    elm.Line().left(3).hold()

    # 向右移动3个单位，并在R6的起始位置添加一个1.6欧姆的电阻，并标记为1.6Ω，并打开连接点，右侧标记为'a'
    elm.Resistor().right().at(R6.start).label('1.6Ω').dot(open=True).label('a', 'right')

    # 向右移动到R6的末端，并打开连接点，右侧标记为'b'
    elm.Line().right().at(R6.end).dot(open=True).label('b', 'right')
    
# 展示电路图
d.draw()

成图效果：

详细解释：

• d.config(unit=2): 设置 schemdraw 电路图的单位长度为2，以使元件的引线比正常长度短。
• d.push(): 开始一个新的堆栈，用于存储并重用元件。
• R1 = elm.Resistor().down().label('20Ω'): 向下添加一个20欧姆电阻，并标记为20Ω。
• V1 = elm.SourceV().down().reverse().label('120V'): 向下添加一个120V电源，并标记为120V，反向。
• elm.Line().right(3).dot(): 向右移动3个单位并添加连接点。
• d.pop(): 弹出最近添加的元件，并继续在该位置上绘制电路。
• elm.Line().right(3).dot(): 继续在弹出后的位置向右移动3个单位，并添加一个连接点。
• elm.SourceV().down().reverse().label('60V'): 向下添加一个60V电源，并标记为60V，反向。
• elm.Resistor().label('5Ω').dot(): 添加一个5欧姆电阻，并标记为5Ω，并添加一个连接点。
• elm.Line().right(3).dot(): 向右移动3个单位并添加连接点。
• elm.SourceI().up().label('36A'): 向上添加一个36A电流源，并标记为36A。
• elm.Resistor().label('10Ω').dot(): 添加一个10欧姆电阻，并标记为10Ω，并添加一个连接点。
• elm.Line().left(3).hold(): 向左移动3个单位，并保持当前位置，不添加连接点。
• elm.Line().right(3).dot(): 向右移动3个单位并添加连接点。
• R6 = elm.Resistor().toy(V1.end).label('6Ω').dot(): 添加一个连接到V1末端的6欧姆电阻，并标记为6Ω，并添加一个连接点。
• elm.Line().left(3).hold(): 向左移动3个单位，并保持当前位置，不添加连接点。
• elm.Resistor().right().at(R6.start).label('1.6Ω').dot(open=True).label('a', 'right'): 向右移动3个单位，并在R6的起始位置添加一个1.6欧姆的电阻，并标记为1.6Ω，并打开连接点，右侧标记为’a’。
• elm.Line().right().at(R6.end).dot(open=True).label('b', 'right'): 向右移动到R6的末端，并打开连接点，右侧标记为’b’。

三、运行代码生成电路图

运行SchemDraw代码，生成电路图。

在控制台（命令行或终端）中运行Python代码的步骤如下：

1. 打开控制台： 打开命令提示符（Windows）或终端（Mac和Linux）。

2. 导航到代码文件所在的目录： 使用cd命令（Change Directory）在控制台中导航到包含你的Python脚本的目录。例如：

   cd /path/to/your/python/script
   

3. 运行Python脚本： 在控制台中，输入以下命令来运行你的Python脚本：

   python your_script.py
   

   如果你的系统中有多个Python版本，你可能需要使用python3命令：

   python3 your_script.py
   

这样，你的Python脚本就会在控制台中运行。确保你的代码中没有语法错误，并且你的Python环境已正确配置。如果一切顺利，你应该能够在控制台中看到程序的输出。

四、SchemDraw绘图总结

使用SchemDraw库，你可以在Python中轻松地绘制出清晰、美观的电路图。通过组合不同的元件，你可以表示各种电子电路。这为电子工程师和爱好者提供了一个便捷而强大的工具，使他们能够更直观地理解和分享电路设计。希望这篇文章能够帮助你入门SchemDraw，开始在Python中绘制电路图。