{"id":52478,"date":"2023-01-27T08:27:48","date_gmt":"2023-01-27T07:27:48","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/jak-czytac-schematy-elektryczne\/"},"modified":"2024-07-24T09:28:12","modified_gmt":"2024-07-24T07:28:12","slug":"wie-lese-ich-elektrische-schaltplaene","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/wie-lese-ich-elektrische-schaltplaene\/","title":{"rendered":"Wie lese ich elektrische Schaltpl\u00e4ne?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 8<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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Um die Struktur elektronischer oder elektrischer Schaltungen darzustellen, verwendet man sogenannte Schaltpl\u00e4ne <\/b>. F\u00fcr Konstrukteure sind sie ein unverzichtbares Instrument zur Dokumentation: Schaltpl\u00e4ne werden zum Beispiel verwendet, um Leiterplatten<\/a><\/b>Sie sind auch als Grundlage f\u00fcr Berechnungen n\u00fctzlich. Es ist auch erw\u00e4hnenswert, dass aus den Schaltpl\u00e4nen elektronischer Schaltungen Daten f\u00fcr die Erstellung einer St\u00fcckliste BOM aus dem englischen (bill of materials<\/em>) gezogen werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass Sie gleich zu Beginn Ihres Abenteuers in der Elektronik<\/a><\/b> lernen, wie man solche Zeichnungen liest – ein Prozess, der (wie in fast jedem anderen Bereich) einfach \u00dcbung erfordert. Und obwohl man die Analyse von Diagrammen nicht sofort beherrscht, werden Sie mit der Zeit, nachdem Sie viele schematische Zeichnungen durchgesehen haben, feststellen, dass Sie sie zu verstehen beginnen und die Symbole, Linien und Verbindungen in Diagrammen so leicht lesen k\u00f6nnen wie die Buchstaben in B\u00fcchern.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Wie lese ich elektrische und elektronische Schaltpl\u00e4ne?<\/h2>\n

L\u00e4ngere \u00dcbung im Lesen von Schaltpl\u00e4nen erm\u00f6glicht es, Beziehungen oder Verbindungen zwischen Elementen schnell, bequem und fehlerfrei zu erkennen, aber auch – und das ist ein wesentlicher Punkt in der Kunst der Analyse von Schaltpl\u00e4nen – erleichtert es, die Logik des Aufbaus einer bestimmten Schaltung zu verstehen, mit welcher Art von Schaltung wir es zu tun haben und wie sie funktionieren soll. F\u00fcr Menschen, die mit dem Lesen elektrischer und elektronischer Schaltpl\u00e4ne noch nicht vertraut sind, mag es sogar \u00fcberraschend erscheinen, dass man allein mit einem Schaltplan vorhersagen kann, welche Spannungen an bestimmten Punkten in einem Stromkreis auftreten oder welche Str\u00f6me in ihm flie\u00dfen werden.<\/b> In der Tat ist es m\u00f6glich, solche Daten zu ermitteln – es ist nur eine Frage der \u00dcbung. Mit etwas Erfahrung ist es m\u00f6glich, nicht nur das Verhalten der Schaltung, sondern auch ihre Parameter und Funktionen vorherzusagen und sogar Konstruktionsfehler zu erkennen, noch bevor der Prototyp zusammengebaut und in Betrieb genommen wird. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Was war zuerst da – der Schaltplan oder das Ger\u00e4t?<\/h3>\n

Auch wenn es in diesem Fall mehr um das Entwerfen von Schaltungen als um das Lesen von Schaltpl\u00e4nen geht, sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Schaltplan eines Ger\u00e4ts immer der erste ist, der erstellt wird.<\/b> Nat\u00fcrlich kann man zu Beginn des Lernens der Elektronik auf der Basis von Versuch und Irrtum experimentieren, indem man verschiedene Konfigurationen einfacher elektronischer Schaltungen auf einer Kontaktplatine verbindet, aber man wird sicherlich in kurzer Zeit die Kunst der Elektronik so weit beherrschen, dass man zun\u00e4chst eine Schaltung auf Papier oder in einem Computerprogramm entwirft und sie erst sp\u00e4ter auf eine Prototyp-Platine \u00fcbertr\u00e4gt. <\/p>\n

Warum muss der Schaltplanentwurf dem Leiterplattenentwurf vorausgehen<\/b>? Der erste Grund ist, dass eine solche analytische Phase f\u00fcr Elektronikingenieure einfacher ist – es braucht viel weniger Zeit, das Layout zu entwerfen und die einzelnen Komponenten in aller Ruhe auszulegen, als sie direkt auf der Leiterplatte zu platzieren. <\/p>\n

Zweitens (und dies ist bei “seri\u00f6ser”, d.h. industrieller Elektronik von gro\u00dfer Bedeutung) ist die Herstellung eines Prototyps mit Kosten verbunden und erfordert viel mehr Zeit als eine schematische Zeichnung. <\/p>\n

Drittens, wenn der Entwurf in einem Computerprogramm erstellt wird, das zur Gruppe der so genannten EDA-Programme geh\u00f6rt, ergibt sich der Entwurf der Leiterplatte nat\u00fcrlich direkt aus dem Schaltplan – die Software erzeugt automatisch L\u00f6tpunkte f\u00fcr die betreffenden Bauteile und stellt die ersten Verbindungen zwischen ihnen her, w\u00e4hrend die Aufgabe des Konstrukteurs darin besteht, die Bauteile zu platzieren und die endg\u00fcltigen Pfade zu verlegen. <\/p>\n

Der Schaltplan stellt bestimmte Sachverhalte symbolisch dar, so dass es vorkommen kann, dass die tats\u00e4chliche Anordnung von elektronischen Bauteilen oder Bauteilgruppen, wie z. B. bei Mikrocontroller-Leitungen, in der Realit\u00e4t etwas anders aussieht als auf dem Schaltplan. In der Ger\u00e4tedokumentation gibt es daher zwei verschiedene Entw\u00fcrfe: einen Schaltplan und einen darauf basierenden konkreten Leiterplattenentwurf (mit Pfaden, Bauteilanordnung usw.). Dieser Artikel konzentriert sich auf die erstgenannte Art von Zeichnungen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Lesen von elektrischen und elektronischen Schaltpl\u00e4nen – Grundprinzipien<\/h2>\n

Um zu lernen, wie man Schaltpl\u00e4ne liest und damit auch entwirft, muss man mit einigen grundlegenden, allgemein verwendeten Regeln beginnen. Erstens: Wir zeichnen alle Verbindungen mit geraden Linien<\/b>, die die einzelnen Enden der Elemente verbinden. Diese Linien sollten m\u00f6glichst senkrecht oder waagerecht verlaufen und sich im rechten Winkel kreuzen. Auch das Aussehen des Kreuzungspunktes selbst ist wichtig<\/b> – darauf sollten Sie sowohl beim Erstellen als auch beim Lesen der Schaltpl\u00e4ne achten! Wenn sich zwei Linien kreuzen, aber an ihrem Schnittpunkt kein Punkt vorhanden ist, handelt es sich um unverbundene Linien. Ist dagegen am Schnittpunkt ein Punkt (fett gedruckt) zu sehen, handelt es sich um einen so genannten Knotenpunkt, d. h. um die elektrische Verbindung dieser beiden sich kreuzenden Linien. <\/p>\n

Die Verbindungen sollten so hergestellt werden, dass das Lesen des Schaltplans so einfach und intuitiv wie m\u00f6glich ist. Es wird auch nicht gesagt, dass die Linien nie in einem anderen als dem rechten Winkel verlaufen (d. h. nicht horizontal und vertikal). In manchen Situationen ist es sogar ratsam – im Interesse der Lesbarkeit des Schemas und bestimmter, seit Jahren akzeptierter Zeichenkonventionen – die Linien diagonal zu f\u00fchren. Dies geschieht z. B. in der Struktur einer so genannten “Br\u00fccke”, sogar einer klassischen Gleichrichterbr\u00fccke. Die betreffende Schaltung besteht aus vier Elementen (Gleichrichterdioden), die wie in der Abbildung dargestellt sind.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Schematische Darstellung einer Gleichrichterbr\u00fccke.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In einem gut gestalteten Schaltplan folgen alle Verbindungen der Bauteile und ihre Verteilung auf der Zeichnung festen, logischen Regeln. Wenn wir diese Regeln bei der Gestaltung von Layouts befolgen, k\u00f6nnen wir fast sicher sein, dass der Entwurf richtig gelesen wird. Und so: Eine anerkannte Konvention in Diagrammen, die Sie bei der Erstellung Ihrer eigenen Dokumentation befolgen sollten, ist, dass Leitungen mit h\u00f6herem Potential (z.B. der Pluspol einer Batterie oder eines Netzteils) h\u00f6her im Diagramm platziert werden sollten als Elemente mit niedrigerem Potential (z.B. Erde).<\/b> Moderne Elektroniker sind in der Regel so an diese Regel gew\u00f6hnt, dass sie sogar intuitiv die Verbindungen, die oben im Schaltplan stehen, als diejenigen mit h\u00f6heren Potentialen behandeln – insbesondere bei Stromversorgungsleitungen. Abweichungen von dem beschriebenen Prinzip sind eigentlich nur in Regelungen aus den 1960er Jahren zu finden. oder 70 Jahre. des letzten Jahrhunderts.<\/p>\n

Eine zweite g\u00e4ngige Praxis bei der Platzierung von Bauteilen in elektrischen und elektronischen Schaltpl\u00e4nen ist die Platzierung von Eingangsschaltungen auf der linken Seite und von Ausgangsschaltungen auf der rechten Seite<\/b>. Wie beim Lesen eines Buches, wenn wir unseren Blick von links nach rechts richten, werden die Signale irgendwie von der linken Seite “eingespeist”, auf den nachfolgenden Stufen des Schaltkreises verarbeitet, und die Ausgangssignale werden auf der rechten Seite ausgegeben. Das Signal durchl\u00e4uft das System also logischerweise auf die gleiche Weise, wie ein Text eine Seite in unserer europ\u00e4ischen Lesekonvention durchl\u00e4uft. In Ihrer elektronischen Praxis werden Sie wahrscheinlich auf Situationen sto\u00dfen, in denen dieser Grundsatz nicht angewendet werden kann, aber halten Sie sich daran, wann immer es m\u00f6glich ist. Das ist zum Beispiel beim Zeichnen von Stromversorgungsdiagrammen besonders n\u00fctzlich: Es wird deutlich, wo wir den Eingang und wo wir den Signalausgang haben.<\/p>\n

Das Gleiche gilt f\u00fcr analoge Filterschaltungen oder sogar Verst\u00e4rker, z. B. einen Audioverst\u00e4rker. Auf der linken Seite des Schaltplans befinden sich die Eingangsklemmen, gefolgt von der Vorverst\u00e4rkerstufe, dann weitere Schaltungen bis zum Endverst\u00e4rker, der bereits die richtige Leistung an den Lautsprecher oder Kopfh\u00f6rer liefert und auf der rechten Seite zu finden ist. Anhand eines solchen Diagramms k\u00f6nnen Sie die Reihenfolge, in der unser elektrisches Signal den Stromkreis durchl\u00e4uft, leicht mit den Augen nachvollziehen. Die geordnete Darstellung der Schaltungselemente und -stufen ist auch deshalb wichtig, weil die Schaltpl\u00e4ne nicht nur f\u00fcr den Elektronikneuling oft \u00fcberraschende Teile enthalten. Wenn jedoch die gesamte Konvention der Anordnung der Elemente im Diagramm in einer logischen, intuitiven Form beibehalten wird, dann sind auch diese weniger offensichtlichen Elemente oder Teile des Diagramms leichter zu lesen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Symbole f\u00fcr die Bauteile in den Schaltpl\u00e4nen<\/h3>\n

Die in elektrischen und elektronischen Schaltpl\u00e4nen verwendeten Bauteilsymbole sind standardisiert und \u00e4hnlich<\/b>, unabh\u00e4ngig davon, in welchem Land ein bestimmter Schaltplan erstellt wird. Nat\u00fcrlich lassen sich einige Unterschiede feststellen, die besonders bei bestimmten Bauteilen wie gepolten Kondensatoren<\/b><\/a> (Elektrolytkondensatoren) oder Induktionsspulen (Drosseln)<\/a><\/b> und anderen induktiven Bauteilen auffallen. Die gr\u00f6\u00dften Unterschiede gibt es bei den Logik-Gates und anderen Elementen der grundlegenden digitalen Elektronik. Wir werden uns jedoch nicht mit den Einzelheiten der Normung von logischen Schaltpl\u00e4nen befassen, sondern stattdessen die grundlegenden und g\u00e4ngigsten Elemente betrachten.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Erstellen und Lesen von elektronischen Diagrammen in Computerprogrammen<\/h3>\n

Computerprogramme (z. B. das beliebte Elektronik-Entwicklungsprogramm Eagle) sowie gro\u00dfe Designumgebungen f\u00fcr professionelle Elektronikingenieure (wie Altium Designer) verwenden ebenfalls spezielle Schaltplanelemente. Sie spezifizieren nicht die Bauteile, die physisch auf die Leiterplatte gel\u00f6tet werden, aber sie erm\u00f6glichen eine starke Vereinfachung der Schaltpl\u00e4ne. Diese werden als net labels<\/em>, also Netzbeschreibungen bezeichnet. Wenn in einem elektronischen Schaltplan zwei Teile einer Schaltung mit demselben Namen und demselben Symbol bezeichnet werden (manchmal wird das Symbol weggelassen und die einzige Bezeichnung bleibt der Schriftzug direkt \u00fcber dem freien Ende der Verbindungsleitung), wei\u00df man, dass die beiden Leitungen tats\u00e4chlich miteinander verbunden sind. <\/p>\n

Auf diese Weise wird der Schaltplan besser lesbar, da wir eine bestimmte Linie nicht durch das gesamte Diagramm f\u00fchren und andere Elemente und Verbindungen umgehen m\u00fcssen. Es reicht aus, zwei Teile eines Stromkreises mit demselben Netznamen (eng. net<\/em>) zu beschreiben – durch die Kennzeichnung der betreffenden Stromkreise, die auf demselben Potenzial liegen, bringen wir das Programm selbst dazu, sie logisch miteinander zu verbinden. Wir hingegen gewinnen den dringend ben\u00f6tigten Platz f\u00fcr Routing-Verbindungen zur\u00fcck und erhalten ein \u00fcbersichtlicheres Diagramm. Die Abbildung zeigt ein Beispiel f\u00fcr die L\u00f6sung. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Diagramm von Eagle.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wie Sie sehen k\u00f6nnen, sind Widerst\u00e4nde<\/a><\/b> als l\u00e4ngliches, hohles Rechteck gekennzeichnet. Wenn ein Pfeil mit einer zus\u00e4tzlichen dritten Leitung durch dieses Rechteck geht (oder es erreicht), handelt es sich um ein Potentiometer. Die zus\u00e4tzliche dritte Linie ist nichts anderes als eine Schiebeverbindung. Die Zelle<\/a><\/b> hingegen ist durch zwei Striche gekennzeichnet, die senkrecht zu den Verbindungslinien verlaufen. Der l\u00e4ngere, oft d\u00fcnnere Pol zeigt den Pluspol an, w\u00e4hrend der k\u00fcrzere und (meist) dickere den Minuspol, also die Kathode, anzeigt. <\/span><\/p>\n

Handelt es sich um eine Batterie<\/a><\/b>, also um eine Reihenschaltung mehrerer Zellen, so werden diese nat\u00fcrlich nacheinander gezeichnet, und ihre Anzahl entspricht in der Regel der tats\u00e4chlichen Anzahl der Zellen der Batterie.<\/span><\/p>\n

Wir beschriften Kondensatoren \u00e4hnlich wie Batterien, wobei beide Striche die gleiche L\u00e4nge und Dicke haben. Bei Keramik- und Folienkondensatoren ist diese Bezeichnung einfach, w\u00e4hrend bei Elektrolytkondensatoren einer der Striche durch ein mit einer d\u00fcnnen Linie umrandetes Rechteck ersetzt wird, neben dem sich meist ein Pluszeichen befindet. Das bedeutet, dass genau dieses Ende des Kondensators an ein h\u00f6heres Potenzial angeschlossen werden sollte (denken Sie daran, dass bei Elektrolytkondensatoren die Polarit\u00e4t, d. h. die Richtung der am Kondensator anliegenden Spannung, von gro\u00dfer Bedeutung ist).<\/p>\n

Bei den Spulenbezeichnungen k\u00f6nnen wir zwischen den beiden g\u00e4ngigsten Konventionen unterscheiden. Die erste, in den USA gebr\u00e4uchlichere Variante ist eine Spule, die durch mehrere Halbkreise gekennzeichnet ist, um das Aussehen von Windungen zu simulieren. Die zweite, vereinfachte Bezeichnung hingegen ist einfach ein volles Rechteck, das innen schwarz gestrichen ist. In europ\u00e4ischen Schaltpl\u00e4nen finden Sie dieses Symbol am h\u00e4ufigsten als Bezeichnung f\u00fcr Drosseln, z. B. f\u00fcr Entst\u00f6r- oder Drosselspulen in DC\/DC-Wandlern. Dioden<\/a><\/b> werden als Dreieck (in der Regel gleichseitig) mit einer zus\u00e4tzlich eingezeichneten Linie gekennzeichnet. Der Strich markiert die Kathode, w\u00e4hrend die Basis des Dreiecks die Anode der Diode darstellt. Wenn das Dreieck in der Diodenbezeichnung durch zwei Pfeile verbunden ist, handelt es sich um eine Photodiode, also eine lichtempfindliche Diode. Bewegen sich die Pfeile dagegen vom Dreieck aus nach au\u00dfen, handelt es sich um eine Leuchtdiode (LED).<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich zu den oben beschriebenen Symbolen lohnt es sich auch, die verschiedenen Varianten der Bezeichnungen f\u00fcr Kontaktelemente zu lernen: Taster oder Schalter. Wir haben die gebr\u00e4uchlichsten und intuitivsten Bezeichnungen f\u00fcr solche Elemente in der Abbildung dargestellt. Der erste Begriff bezieht sich (meistens, aber nicht immer) auf einen bistabilen Schalter, d. h. einen Schalter, der seine Position beibeh\u00e4lt, wenn er geschaltet wird (wie Netzschalter). Das zweite Symbol wird f\u00fcr monostabile Taster verwendet – sie schlie\u00dfen den Stromkreis nur kurz, wenn sie gedr\u00fcckt werden. So bezeichnen wir \u00fcblicherweise g\u00e4ngige Mikroschalter, zum Beispiel in Schaltpl\u00e4nen.<\/p>\n

Messger\u00e4te<\/a><\/b>, d. h. Volt- und Amperemeter, werden als Kreis mit dem Buchstaben V (bei Voltmetern) oder A (bei Amperemetern) in der Mitte bezeichnet. Diese Art von Elementen findet man heute nur noch selten in Schaltpl\u00e4nen, obwohl man sie im Hinterkopf behalten sollte, da viele Ger\u00e4te inzwischen mit eingebauten analogen oder digitalen Anzeigen ausgestattet sind. Erw\u00e4hnen wir zum Beispiel Netzteile oder Audioverst\u00e4rker mit einer analogen Anzeige (Zeigerinstrument). Diese Art der Bezeichnung findet sich auch sehr h\u00e4ufig in Elektronik- oder Elektrotechnik-Lehrb\u00fcchern, und zwar auf Diagrammen, die verschiedene Messsysteme mit Volt- oder Amperemetern zeigen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Zusammenfassung<\/h3>\n

Die F\u00e4higkeit, Schaltpl\u00e4ne schnell und fehlerfrei<\/b> zu lesen<\/strong>, ist f\u00fcr jeden Elektronikingenieur von entscheidender Bedeutung. Wir ermutigen Sie daher, noch heute mit der sukzessiven Analyse immer komplexerer Zeichnungen zu beginnen. Auch wenn sie Sie anfangs erschrecken (vor allem bei gro\u00dfen Ger\u00e4ten), werden Sie mit der Zeit sicherlich einige bereits bekannte Strukturen und Schaltkreise darin erkennen. <\/p>\n

Die F\u00e4higkeit<\/b>, elektronische und elektrische Schaltpl\u00e4ne zu analysieren<\/strong>, erleichtert nicht nur das Lesen der Dokumentation, einschlie\u00dflich der Absicht des Konstrukteurs, oder sogar der Parameter bestimmter Schaltkreise oder ihrer Teile, sondern erm\u00f6glicht auch die Nutzung der riesigen Datenbank von Schaltpl\u00e4nen, die in B\u00fcchern, im Internet und in den Unterlagen der Hersteller verf\u00fcgbar sind. Durch die Kenntnis der Bezeichnungen und Symbole erhalten Sie also ein enormes und unsch\u00e4tzbares Werkzeug f\u00fcr das weitere Lernen und Fortbilden im Bereich der selbst\u00e4ndigen Gestaltung.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Elektrische Schaltpl\u00e4ne – FAQ<\/h2>\n\n
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