Elektrik und Elektronik: Basiswissen

Schaltpläne

Dem gleich abgebildeten Schaltplan–Beispiel sind Sie vielleicht schon auf den voran gegangenen Seiten begegnet. Die Symbole für die einzelnen Bauteile wurden auf der letzten Seite vorgestellt.

Zum Thema Schaltpläne gibt es jedoch noch einiges zu sagen. Welche Schritte sind nötig, um eine elektronische Schaltung nach einem vorhandenen Schaltplan zu bauen?

Abschnitte dieser Seite:

• Grundaufbau eines Schaltplans
• Vereinfachungen
• Bauteile–Bibliothek
• Umwandlung zur gedruckten Schaltung

Grundaufbau eines Schaltplans

Bei der Erstellung von Schaltplänen sollten Sie gewisse Regeln einhalten, die deren Lesbarkeit deutlich verbessern.

So ist es allgemein üblich, die Versorgungsspannung oben und die Masse beziehungsweise Minus (das muss - bei negativen Spannungen - nicht dasselbe sein) unten anzuordnen. Die Eingänge von Schaltungen sollten links und die Ausgänge rechts liegen (entsprechend der Leserichtung).

Funktionell zusammen gehörige Teile des Schaltplans sollten sich - wenn möglich - vom Rest abgrenzen lassen, im Idealfall durch eine senkrechte Linie.

Früher wurden nur Verbindungsstellen mit vier aufeinander treffenden Leitungen durch einen Punkt gekennzeichnet. Heute wird das auch bei Abzweigungen gemacht, nicht jedoch bei einfachen Verbindungen zweier Bauteile.

Schaltpläne werden grundsätzlich schwarz auf weiß gezeichnet. Es spricht jedoch nichts dagegen, wenn Sie zur Verdeutlichung von Wegen (für private Zwecke) Farben einsetzen. Das kann - gerade bei größeren Projekten - sogar sehr hilfreich sein.

Es ist auch üblich, gleiche Bauteile einfach durch zu nummerieren (R1, R2, R3, und so weiter), statt die Werte einzuzeichnen. Das macht einen Schaltplan - besonders einen größeren - jedoch schlecht lesbar, weil immer wieder in der Bauteile–Liste nachgesehen werden muss, welches Bauteil welchen Wert oder Typ hat.

Bei Bauteilen mit mehr als drei Anschlüssen wird keine Rücksicht auf deren physikalische Anordnung genommen. Bei ICs kann es zum Beispiel sinnvoller sein, der Übersicht halber nur die benutzten Anschlüsse in einer abweichenden Reihenfolge und an anderen Kanten einzuzeichnen.

Schaltpläne werden prinzipiell in der Aufsicht auf die Bauteile gezeichnet, während die Entwürfe für gedruckte Schaltungen (Platinen) von unten gezeichnet werden - diesmal natürlich mit richtiger Lage der Anschlüsse.

Vereinfachungen

Bei größeren Schaltplänen können funktionale Gruppen mit wenigen Anschlüssen zur Umgebung als Blockschaltbild gezeichnet werden. Das ist einfach ein Rechteck mit der Kurzbezeichnung der Schaltung und den nötigen Anschlüssen, wobei die Masse (so es eine gibt) nur über das betreffende Symbol und die Versorgungsspannung nur mit „Uv” gekennzeichnet wird. Die Schaltung selbst liegt dann als separater Schaltplan vor.

Wenn es in einem Schaltplan viele identische Baugruppen gibt, die neben– oder unter einander liegen, zeichnen Sie nur die erste und letzte ein und ziehen eine Punkt–Linie zwischen ihnen.

Bauteile–Bibliothek

Wenn Sie mit dem PC und Rastergrafik–Formaten wie zum Beispiel Link zum Glossar PNG arbeiten möchten, sollten Sie neue Schaltpläne aus einem Bild mit einem Raster von 10 Pixeln (Bildpunkten) und Elementen aus einer Bauteile–Bibliothek (vergleiche oben) zusammen setzen. Sie müssen sich nicht die Mühe machen, die Teile aus den Bildern der vorangegangenen Seite zusammen zu klauben. Raster und Bibliothek gibt es als PNG–Dateien im Download–Bereich zum Herunterladen (Registrierung erforderlich).

Umwandlung zur gedruckten Schaltung

Ein Schaltplan erklärt die Funktionsweise einer Schaltung. Wenn der Schaltplan aber auch in einer echte Schaltung umgesetzt werden soll, braucht's noch etwas mehr. Dazu gehört wiederum ein Plan, diesmal jedoch für die Verbindung der Bauteile und deren Anordnung unter Berücksichtigung der Größe und der Anschlüsse.

Bei diesem Plan ist die Ansicht von der Unterseite der Bauteile wichtig - aber vor allem, dass sich möglichst wenige Leitungen kreuzen. Was beim theoretischen Schaltplan nämlich beliebig oft vorkommen kann und darf, erfordert bei der Realisation erheblichen Aufwand in Form von Drahtbrücken und Kabelverbindungen. Beide sollten - soweit akzeptabel - weitgehend vermieden werden. Das dazugehörige Zauberwort heißt „Entflechtung”. Es bezeichnet die (heutzutage teilweise vom Computer übernommene Aufgabe), durch sinnvolle Anordnung der Bauteile möglichst keine oder nur wenige Leitungskreuzungen übrig zu lassen.

Das Bild dieses Abschnitts zeigt, wie der PC (hier einfach auf Rastergrafik–Basis) dabei helfen kann. Die Bauteile für eine andere Art von IR–Lichtschranke wurden solange hin und her geschoben, bis die gesamte Schaltung ohne Leitungskreuzungen auskam. Das ist ein Erfahrungs– und Geduldsspiel, das Ihnen Layout–Programme wie Eagle abnehmen können. Leiterbahn–Breiten müssen den Strömen angepasst werden, die dort fließen.

Hier hat sich eine Zeichnung bewährt, bei der (zunächst) 10 Pixel 2,54 mm entsprechen. Das ist eine Druckauflösung von 100 dpi (Punkte je Zoll), was insofern gut passt, als das gängige Rastermaß elektronischer Bauteile sowieso 1/10 Zoll beträgt. Wenn Sie eine Link zum Glossar Europakarte anfertigen wollen (was empfehlenswert ist, denn das ist die günstigste Form), muss diese Zeichnung 630 × 394 Bildpunkte groß sein; für einen akzeptablen Strichfilm (schwarz–weiß) mit 300 dpi 1.890 × 1.182 Pixel groß. Mehr dazu auf der nächsten Seite.