Schaltung lesen

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Beschreibung

Schaltung/Schaltplan lesen Eine elektronische Schaltung oder einen Schaltplan zu lesen ist für einen Elektronik-Einsteiger nicht so ganz einfach. Einige Grundkenntnisse, jahrelange Erfahrung, richtiges Kombinieren und der gesunde Elektroniker-Verstand sind die Dinge, mit denen der Elektroniker einen Schaltplan liest.
Die nun folgende Beschreibung ist kein fest definiertes Regelwerk, sondern soll dem Einsteiger das Lesen von Schaltungen und Schaltplänen, also das Erkennen von Bauteilen und Bauteilwerten erleichtern. Das bedeutet allerdings nicht, dass die folgende Beschreibung für den Elektronik-Neuling bedingungslos geeignet ist. In der Elektronik ist es notwendig, das man gewisse Grundlagen beherrscht. Ohne die wird man keine Schaltung lesen können.
Es empfiehlt sich also, sich vorher mit den Elektronik-Grundlagen, elektronischen Bauelementen und Schaltungstechnik auseinander zu setzen und im groben verstanden zu haben. Die notwendigen Grundkenntnisse über elektronische Schaltungen bekommt man nicht durch das Lesen von Büchern, sondern durch selbständiges Experimentieren an echten Schaltungen. Am besten gelingt das mit den Elektronik-Lernpaketen von Franzis. Da ist für jeden etwas dabei.
Lernpaket Elektronik
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Themenkreis

Spannungsquelle bzw. Stromversorgung erkennen

Die Spannungsquelle erkennt man im Schaltplan an einem langen Balken für Plus und einen kurzen Balken für Minus.

Batterie Fotoelement DC-Generator AC-Generator AC/DC-Generator

Üblicherweise hat jede Schaltung eine Stromversorgung. Logisch, sonst würde sie nicht funktionieren. Da man nicht für jede Schaltung eine eigene spezielle Stromversorgung braucht, wird meistens die Höhe der Betriebsspannung angegeben. Häufig sind Betriebs-, Eingangs- und Ausgangsspannung aber nur an einem U oder einem V zu erkennen. Meistens führen sie ein Vorzeichen und einen Index mit sich. Ein Plus (+) als Vorzeichen deutet auf eine positive Betriebsspannung hin. Ein Minus (-) deutet auf eine negative Betriebsspannung hin. Bei Betriebsspannungsanschlüssen steht meist gleich die Betriebsspannung als Spannungswert in Volt dabei.
Betriebsspannung, Gesamtspannung und Versorgungsspannung werden häufig synonym verwendet. Wobei die Gesamtspannung häufig in mathematischen Aufgabenstellungen von Reihen- und Parallelschaltung verwendet werden. Betriebs- und Versorgungsspannung sind aber das gleiche.
Eingangs- und Ausgangsspannung sind in elektronischen Schaltungen meist gekennzeichnet, aber selten steht dabei, was angelegt werden muss oder was raus kommt. Hier muss man dann schon die Funktionsweise der Schaltung verstehen oder eine Beschreibung ausfindig machen.

Die meisten Spannungsbezeichnungen stammen aus dem englischen bzw. amerikanischen Sprachraum.

Betriebsspannung U / UBat / V Betriebsspannung, positiv +UB / V+ / V++ / VCC / VCC / VS+ Betriebsspannung, negativ -UB / V- / V– / VEE / VSS / VS- Gesamtspannung Uges Referenzspannung Uref / Vref Eingangsspannung UE / Ue / VIN Ausgangsspannung UA / Ua / VOUT Masse, Ground GND oder 0V Erde, Masse, Ground und Minus?

In der Elektrotechnik und Elektronik werden häufig Begriffe wie Masse, Erde, Geräteerde und Ground verwendet und leider auch durcheinander geworfen. Welcher Begriff beschriebt was?

Erde

Die Erde ist das Potential des Erdbodens. Somit ist die Erdung eine Form der Masse (-verbindung). Die Geräteerde ist ein Synonym für Masse und bezeichnet das Bezugspotential des Geräts.

Masse

Die Masse ist ein Bezugspotential. Die Masse kann geerdet sein. Muss es aber nicht. Das Potential beginnt vom Erdpotential und kann davon abgesetzt ein entsprechend vorgegebenes Potential sein. Es muss also nicht 0 Volt sein. Zum Beispiel im Auto, da ist Erden schwierig.

Ground

Ground, kurz GND, ist lediglich die englische Bezeichnung für Masse. Manchmal wird es im Slang auch für "Erde" verwendet oder auch als Synonym für "Masse" benutzt. Aber eigentlich bedeutet es "Erde". Also ein eindeutiges Erdpotential.

Minus

Minus bedeutet negative Versorgungsspannung und hat mit GND oder Masse nichts zu tun. Es kommt nur manchmal vor, dass die negative Versorgungsspannung (Minus) auf Masse gelegt ist. Es kann aber auch sein, dass Plus auf Masse liegt.

Bauelemente in einer Schaltung erkennen

Elektronische Bauelemente erkennt man im Schaltplan am Symbol. Aufgrund verschiedener Standards auf der ganzen Welt ist die Darstellung der Bauelemente nicht immer einheitlich. Manchmal sind die Unterschiede größer, manchmal kleiner. Die wichtigsten elektronischen Bauelemente, die in jeder Schaltung vorkommen können, sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Widerstand Sicherung Kondensator, allgemein Elektrolytkondenstor, gepolt Spule Spule, veraltet Diode Z-Diode Leuchtdiode (LED)
  • Mehr Symbole von elektronischen Bauelementen
  • Weitere Quellen sind Symbol-Bibliotheken und Norm-Bücher
Kennzeichnung von Bauelementen in Schaltungen

Neben den Symbolen kann man elektronische Bauelemente auch anhand ihrer Kennzeichnung identifizieren. Da ein Bauteil in der Regel mehrmals in einer Schaltung vorkommt, ist dem Buchstabe eine Zahl oder ein Index angehängt. Damit lässt sich ein bestimmtes Bauelement leichter definieren, wenn es in einer Stückliste oder Beschreibung genannt wird.
Weil sich mancher Elektroniker die Zuordnung der Kennzeichen (Buchstaben) zum Bauelement nicht merken kann, hat sich ein Wildwuchs an Kennzeichnungen durchgesetzt, was es manchmal schwer macht, Bauteile eindeutig zu identifizieren.
Die folgende Tabelle dokumentiert die Zeichen nach der alten und neuen Norm und berücksichtigt auch ungültige Zeichen, wie man sie in unprofessionell erstellten Schaltungen häufig findet.

Bauelement Einheit Zeichen neue Norm alte Norm ungültig Widerstand Ohm (Ω) R R - Kondensator Farad (F) C C - Spule Henry (H) R L Sp, ... Diode - R V D, Q, ... Transistor - K V T, Q, Trs
  • Kennzeichnung von elektronischen Bauelementen

So mancher Elektroniker tut sich schwer mit den Bauteilkennzeichnungen und verzichtet ganz darauf. Statt dessen schreibt er die Bauteilwerte gleich zum Schaltzeichen dazu. Grundsätzlich eine gute Idee. In kleinen Schaltungen ist das durchaus eine praktikable Lösung. In größeren Schaltungen allerdings nicht. Auch ein fast professionell erstellter Schaltplan sollte immer Bauteilkennzeichnungen haben. Ältere Schaltpläne sind noch nach der alten Norm gekennzeichnet. Neue Schaltpläne nach der neuen Norm.

Bauteilwerte lesen

Gelegentlich kommt es vor, dass in Schaltplänen Bauteilwerte statt Bauteilkennzeichen zu lesen sind. Dadurch spart sich der Ersteller des Schaltplans das Führen einer Stückliste.
Mangels Platz stehen in Schaltplänen Abkürzungen. Zum Beispiel 10k, 47n oder ähnliches. Der Ersteller des Schaltplans geht davon aus, dass der Leser anhand des Bauteil-Symbols den abgekürzten Bauteilwert korrekt deutet. Das bedeutet, wenn man die abgekürzten Bauteilwerte deuten will, dann muss man die Art des Bauteils berücksichtigen, auf die sich diese Werte beziehen.
So ist 10k mit hoher Wahrscheinlichkeit einem Widerstand zugeordnet. 10k bedeutet 10 kOhm oder 10.000 Ohm. Das Ohm bzw. griechische Omega spart man sich. Das kleine k gibt an, dass der Zahlenwert mit 1.000 multipliziert werden muss.
47n ist typischerweise einem Kondensator zugeordnet, dessen Kapazität 47 nF beträgt. Auch hier wurde auf die Einheit F für Farad verzichtet.
Üblicherweise kennen Elektroniker die Abkürzungen. Wichtig ist es in jedem Fall das dazugehörige Bauteil zu kennen.

Manchmal werden auch andere kuriose Abkürzungen verwendet. Da steht dann zum Beispiel bei einem Widerstand 4k7. Hier wird der Buchstabe k einfach als Komma missbraucht. Demnach handelt es sich um einen Widerstand mit 4,7 kOhm oder 4700 Ohm. Auch bei Kondensatoren und Spulen wird genauso verfahren.

Eine andere seltsame Abkürzung für einen Widerstand ist zum Beispiel 202. Es handelt sich um einen Widerstand mit 2 kOhm. Das System hinter der Bezeichnung ist einfach: Die letzte Ziffer beschreibt die Anzahl der Nullen (2 Stück), die hinter den ersten beiden Ziffern angehängt werden. Daraus ergibt sich der Widerstandswert in Ohm. Das sind 2000 Ohm, oder 2 kOhm.

Alphanumerische Kennzeichnung von Widerständen Kennzeichnung R222R222R 220R K222K222K 220K M222M222M 220M Widerstandswert 0,22 Ω2,2 Ω22 Ω 220 Ω 0,22 kΩ2,2 kΩ22 kΩ 220 kΩ 0,22 MΩ2,2 MΩ22 MΩ 220 MΩ

Weil das "Omega" für Ohm nicht in jedem Zeichensatz vorkommt, wurde früher ein einfaches "E" als Ersatz für das Ohm als Einheit verwendet. Die Schreibweise war dann 5E6 für 5,6Ohm. Wobei das E nicht mit dem Exponent verwechselt werden darf. Falsch wäre "5 hoch 6".

Alphanumerische Kennzeichnung von Spulen Kennzeichnung p33 3p333p 330p n333n333n 330n µ333µ333µ 330µ m33 Induktivität 0,33 pH 3,3 pH33 pH 330 pH 0,33 nH3,3 nH33 nH 330 nH 0,33 µH3,3 µH33 µH 330 µH 0,33 mH Alternative Kennzeichnung - - 33 331 331 332 333 334 334 335 - - - Alphanumerische Kennzeichnung von Kondensatoren Kennzeichnung p47 4p7 47p 470p n47 4n7 47n 470n µ474µ747µ 470µ m474m747m Kapazität 0,47 pF 4,7 pF 47 pF 470 pF 0,47 nF 4,7 nF 47 nF 470 nF 0,47 µF4,7 µF47 µF 470 µF 0,47 mF 4,7 mF 47 mF Alternative Kennzeichnung - - 47 471 471 472 473 474 474 475 - - - - -

Hinweis: Manchmal findet man eine Einheit wie "uH" oder "uF", was "µH" bzw. "µF" bedeutet. Weil nicht in jedem Zeichensatz der Buchstabe "µ" zu finden ist, ist es nach DIN zulässig statt "µ" ein "u" zu schreiben, falls das Ausgabegerät ein "µ" nicht ausgeben kann. Gerade im Computerbereich bekommt man mit Sonderzeichen oft Probleme.

Warum verwendet man so komplizierte Abkürzungen?

Die Abkürzungen stammen wohl aus der Zeit von Stempeln und Schreibmaschinen. Erschwerend waren die Bedruckung in den Produktionsmaschinen sehr unpräzise. Im internationalen Bereich wird häufig statt des Kommas ein Punkt verwendet. So ein aufgedruckter Fliegenschiss ist praktisch nicht zu erkennen. Um ein unleserlich aufgedrucktes Komma oder einen Punkt als Fehlerquelle auszuschließen lässt man es am besten gleich weg. Grundsätzlich verbessert eine minimale Anzahl von Zeichen die Lesbarkeit erheblich. Auch wenn es für den Laien dann wieder unleserlich wird.

Gehäuse für ICs und Zählweise der Anschlüsse Gehäuse DIL8 DIL14 DIL16 Foto Zählung der
Anschlüsse

Die Zählweise ist immer die gleiche. Von der Kerbe aus gesehen zählt man gegen den Uhrzeigersinn von 1, 2, 3, 4, usw. und dann auf der gegenüberliegenden Seite wieder von unten nach oben. Bei einem 8-poligen Gehäuse liegen sich die Anschlüsse 1 und 8 gegenüber. Bei einem 14-poligen Gehäuse 1 und 14. Und bei einem 16-poligen Gehäuse die Anschlüsse 1 und 16.

  • Weitere Gehäuse für integrierte Schaltkreise
Funktion von Schaltungsteilen erkennen

Um die Funktion einer Schaltung oder eines Schaltungsteils erkennen und verstehen zu können, muss man sich grundsätzlich mit den Grundschaltungen der Elektronik und mit der praktischen Anwendungen von Bauelementen auskennen. Erst dann, wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, ist man in der Lage die Funktion einer Schaltung zu lesen.

  • Grundschaltungen
    • Reihenschaltung von Widerständen
    • Parallelschaltung von Widerständen
    • Reihenschaltung von Kondensatoren
    • Parallelschaltung von Kondensatoren
    • Transistor als Schalter
    • Kippstufen
  • Transistorverstärker
    • Emitterschaltung
    • Kollektorschaltung
    • Basisschaltung
  • Operationsverstärker
    • Invertierender Verstärker
    • Nichtinvertierender Verstärker
    • Summierverstärker / Addierer
    • Differenzverstärke / Subtrahierer
    • Komparator
    • Integrator
    • Differentiator

Es gibt auch Bauelemente, deren Funktion man nicht gleich erkennt, die aber sehr wichtig sind, weil sie bestimmten elektronischen Effekten entgegenwirken. Insbesondere Widerstände, Kondensatoren und Dioden nehmen manchmal Funktionen ein, die man erst nach eigener praktischer Anwendungen erkennen kann. Auch erfahrene Elektroniker sehen nicht jedem Bauteil an, welchen Zweck es erfüllt.

Weitere verwandte Themen:
  • Fehlersuche in elektronischen Schaltungen
  • Löten
  • Widerstandsbestimmung (4 oder 5 Ringe)
  • Kennzeichnung von Halbleitern (Transistoren, Dioden)
  • Kennzeichnung von Kondensatoren

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