Einfache Blockschaltbilder in LaTeX/TikZ

Installation

Einfach die Datei src/blockschaltbilder.tex in das Dokument hinzufügen, z.B.:

\input{<Pfad zum Verzeichnis mit der Datei>/blockschaltbilder}

Anwendungsbeispiele für die Makros sind in der Datei examples/_examples.tex zu finden.

Verfügbare Makros

Makro	Beispiel
Verzweigung (\Verzweigung)
Summationsstelle (\Summationsstelle)
Allgemeine Übertragungsfunktion (\UeFunk)
M-Glied - Punktsymbol (\MGlied)
M-Glied - Kreuzsymbol (\MGliedVar)
P-Glied (\PGlied)
I-Glied (\IGlied)
D-Glied (\DGlied)
Totzeitglied (\TZGlied)
PT1-Glied (\PTEinsGlied)
PT2-Glied (\PTZweiGlied)
Zusätzliche Ein- und Ausgänge (\NeueEA)
Kennlinienglied (\KLGlied)
Sättigung (\Saettigung)

Argumente

\Verzweigung[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe

\Summationsstelle[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe

\UeFunk[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Inhalt des Knotens

\MGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}, \MGliedVar[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Verstärkung K

\PGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}, \IGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}, \DGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Verstärkung K

\TZGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}{<6>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Verstärkung K
• Totzeit T_t

\PTEinsGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}{<6>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Verstärkung K
• Zeitkonstante T

\PTZweiGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}{<6>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Verstärkung K
• Zeitkonstante T und Dämpfung d

\NeueEA{<1>}{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}

1. Name des Blocks, zu dem neue Ports hinzugefügt werden sollen

• Anzahl von neuen Ports oben, > 0. Diese Ports heißen <1>--north N, wobei N = 1, 2, ...
• Anzahl von neuen Ports rechts, > 0. Diese Ports heißen <1>--east N, wobei N = 1, 2, ...
• Anzahl von neuen Ports unten, > 0. Diese Ports heißen <1>--south N, wobei N = 1, 2, ...
• Anzahl von neuen Ports links, > 0. Diese Ports heißen <1>--west N, wobei N = 1, 2, ...

\KLGlied[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}{<6>}{<7>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Beliebige Zeichenbefehle, das verfügbare Feld ist skaliert auf +/- 1 (siehe Beispiel)
• Beschriftung oben links
• Beschriftung oben rechts

\Saettigung[<1>]{<2>}{<3>}{<4>}{<5>}{<6>}

1. Optionale TikZ-Eigenschaften (z.B. Farbe)

• Name des TikZ-Knotens (node)
• Position
• Größe
• Beschriftung oben links
• Beschriftung oben rechts

Für weitere Informationen siehe _examples.tex.

Benutzung mit TikzEdt

Falls man TikzEdt oder andere WYSIWYG-Tools benutzt, kann es sinnvoll sein, die Definition der Koordinaten und die Definition der Blöcke zu trennen, z.B.:

\coordinate (i glied 1) at (0, 0);
\coordinate (i glied 2) at (3, 0);

\IGlied{i glied 1}{i glied 1}{1 cm}{}
\IGlied{i glied 2}{i glied 2}{1 cm}{}

\draw[thick, -latex'] (i glied 1) -- (i glied 2);

Obwohl diese Syntax umständlicher aussieht, hat sie den Vorteil, dass die Koordinaten als solche vom TikzEdt-Parser erkannt werden. Die werden also im Overlay markiert und man kann in der Vorschau Blöcke interaktiv positionieren.

Boilerplate-Code-Generator

Um den Tippaufwand bei der Erstellung von Blockschaltbildern zu minimieren, kann man den mitgelieferten Boilerplate-Code-Generator verwenden. Dafür legt man eine Textdatei mit Erweiterung .bsb an und spezifiziert das Blockschaltbild wie folgt:

Skizze:
    C1  S1  S2  I1  I2  C2
                P1
                P2

Verbindungen:
    C1 - S1
    S1 - S2
    S2 - I1
    I1 - I2
    I1 - P1
    I2 - C2
    I2 - P2
    P1 - S2
    P2 - S1

Namen:
    C1: eingang
    C2: ausgang
    S1: sum 1
    S2: sum 2
    I1: int 1
    I2: int 2
    P1: p 1
    P2: p 2

Anschließend kann man mit dem Befehl python generate_boilerplate.py . diese bsb-Datei in eine LaTeX/TikZ-Datei konvertieren. Dabei wird nach jedem Block mit mehreren Ausgängen automatisch eine Verzweigung platziert. Weitere Informationen finden Sie im Quellcode.

Das Programm setzt Python 3.5 voraus!

Empfohlene Größen

Element	Größe	TikZ-Eigenschaften
Verzweigung (skalar)	2 pt
Verzweigung (vektoriell)	4 pt
Summationsstelle	0.4 cm
Vordefinierter Block	1 cm
Allgemeine Übertragungsfunktion	1 cm	optional: inner sep = 8 pt
Skalarer Signalfluss		thick, -latex oder thick, -latex'
Vektorieller Signalfluss		ultra thick, -latex oder ultra thick, -latex'