Schaltpläne lesen
Einsteiger
- Ein Schaltplan zeigt, was mit was verbunden ist, nicht wie die Schaltung aussieht.
- Jedes Bauteil hat ein Schaltzeichen. Ein Dutzend davon reicht für den Anfang.
- Leitungen, die sich mit einem Punkt treffen, sind verbunden. Kreuzen sie sich ohne Punkt, nicht.
- Jeder Knoten im Plan wird auf dem Steckbrett zu einer Spalte.
Eine U-Bahn-Karte zeigt nicht, wie die Stadt aussieht. Die Linien sind gerade, die Abstände stimmen nicht, Kurven fehlen. Trotzdem findest du damit jede Station, denn die Karte zeigt das Wichtige: welche Station mit welcher verbunden ist. Ein Schaltplan ist genau so eine Karte für Elektronik. Er zeigt nicht, wo die Bauteile liegen und wie lang die Drähte sind, sondern nur, was mit was verbunden ist.
Die wichtigsten Schaltzeichen
Statt Bauteile abzuzeichnen, benutzt man einfache Schaltzeichen. Die meisten kennst du schon aus den Bildern der vorigen Teile:
Sechs Schaltzeichen, mit denen du die Schaltungen dieser Serie lesen kannst.
Zwei Dinge sollte man sich merken:
- Batterie: Der lange, dünne Strich ist Plus, der kurze, dicke ist Minus.
- LED: Das Dreieck zeigt wie ein Pfeil in die Richtung, in die der Strom fließen darf. Die Seite ohne Strich ist das lange Bein (Plus), die Seite mit dem Strich das kurze Bein. Die zwei kleinen Pfeile stehen für das Licht.
Die Schaltzeichen sind genormt. In Deutschland ist der Widerstand ein Rechteck; in amerikanischen Plänen siehst du stattdessen eine Zickzacklinie. Gemeint ist dasselbe Bauteil.
Linien und Knoten
Die Linien im Schaltplan sind Leitungen, also Drähte. Wie lang eine Linie ist und welchen Knick sie macht, ist egal. Wichtig ist nur, wo sie sich treffen:
Der Punkt entscheidet.
- Ein dicker Punkt heißt: Hier sind die Leitungen verbunden.
- Zwei Linien, die sich ohne Punkt kreuzen, laufen nur übereinander hinweg wie zwei Straßen auf einer Brücke. Sie sind nicht verbunden.
Alles, was ohne ein Bauteil dazwischen miteinander verbunden ist, nennt man einen Knoten. Ein Knoten kann eine einzige kurze Linie sein oder ein ganzes Geflecht aus Linien mit vielen Punkten; elektrisch ist es immer eine Stelle, und überall darin ist die Spannung gleich.
Das Massezeichen
In Teil 3 hast du gelernt: Spannung gibt es immer zwischen zwei Punkten, und einen davon nennt man Masse, das ist der Bezugspunkt mit 0 V. In größeren Schaltplänen würde der Rückweg zur Batterie überall lange Linien quer über das Blatt ziehen. Deshalb zeichnet man ihn gar nicht, sondern setzt ein Massezeichen:
Zweimal dieselbe Schaltung. Rechts sind die Leitungen zur Batterie durch +9 V und Masse ersetzt.
- Das Massezeichen (ein kurzer Strich nach unten mit einem Balken) heißt: Diese Stelle ist mit dem Minuspol der Batterie verbunden. Alle Massezeichen im Plan gehören zu einem Knoten.
- Ein kleiner Kreis mit +9 V heißt: Hier kommt der Pluspol hin. Auch alle +9-V-Anschlüsse sind ein Knoten.
Beide Bilder beschreiben also genau dieselbe Schaltung. Der Strom fließt rechts genauso im Kreis, die Leitung ist nur nicht gezeichnet.
Vom Plan aufs Steckbrett
Auf dem Steckbrett sind die fünf Löcher einer Spalte innen miteinander verbunden. Eine Spalte ist also ein Knoten. Daraus ergibt sich ein einfaches Verfahren, mit dem du jeden Schaltplan aufbauen kannst:
- Knoten finden: Markiere im Plan jede Stelle zwischen zwei Bauteilen mit einem Buchstaben.
- Spalten zuteilen: Gib jedem Knoten eine eigene Spalte auf dem Steckbrett.
- Bauteile einstecken: Jedes Bauteil sitzt zwischen zwei Knoten, also steckt es mit einem Bein in der einen und mit dem anderen in der anderen Spalte.
So sieht das für die Schaltung aus Teil 2 aus. Jede Farbe ist ein Knoten im Plan und eine Spalte auf dem Steckbrett:
Vier Knoten im Plan, vier Spalten auf dem Steckbrett.
- A (rot) verbindet Batterie-Plus mit dem Widerstand: Spalte 3.
- B (orange) verbindet Widerstand und langes Bein der LED: Spalte 7.
- C (grün) verbindet das kurze Bein der LED mit dem Schalter: Spalte 9.
- D (blau) verbindet den Schalter mit Batterie-Minus: Spalte 12.
Welche Spalten du nimmst, ist egal. Wichtig ist nur, dass jeder Knoten seine eigene Spalte bekommt und kein Bauteil mit beiden Beinen in derselben Spalte steckt; sonst wäre es kurzgeschlossen.
Aufgabe: Bau es nach Plan
Jetzt du. Dieser Plan hat einen Widerstand und zwei LEDs in Reihe, rot und grün:
Vier Knoten: A bis D.
Du brauchst: das Steckbrett, die 9-V-Batterie mit Clip, einen Widerstand 470 Ω (gelb, violett, braun), eine rote und eine grüne LED.
- Wähle für die Knoten A, B, C und D je eine Spalte und schreib sie dir auf.
- Steck die drei Bauteile so, dass jedes zwischen seinen zwei Knoten sitzt. Achte bei den LEDs auf das lange Bein: Es zeigt im Plan nach oben, zu +9 V.
- +9 V heißt rotes Kabel, Masse heißt schwarzes Kabel.
- Batterie anklemmen: Beide LEDs leuchten.
Eine mögliche Lösung
- A = Spalte 3: rotes Kabel und ein Bein des Widerstands.
- B = Spalte 7: anderes Bein des Widerstands und langes Bein der roten LED.
- C = Spalte 10: kurzes Bein der roten LED und langes Bein der grünen LED.
- D = Spalte 13: kurzes Bein der grünen LED und schwarzes Kabel.
Gerechnet: An der roten LED fallen etwa 2,0 V ab, an der grünen etwa 2,1 V, am Widerstand der Rest: \(9 - 2{,}0 - 2{,}1 = 4{,}9\) V. Damit fließen
Das ist etwas weniger als mit nur einer LED, die beiden leuchten deshalb etwas schwächer.
Leuchtet nichts? Dann prüfe der Reihe nach: Steckt eine LED falsch herum? Steckt ein Bauteil mit beiden Beinen in derselben Spalte? Ist eine Spalte leer geblieben, sodass der Kreis offen ist?
Zusammenfassung
- Ein Schaltplan zeigt Verbindungen, nicht das Aussehen. Länge und Form der Linien sind egal.
- Schaltzeichen: Batterie (langer Strich = Plus), Widerstand (Rechteck), LED (Dreieck zeigt die Stromrichtung), Lampe, Schalter.
- Punkt = verbunden, Kreuzung ohne Punkt = nicht verbunden.
- Ein Knoten ist alles, was ohne Bauteil dazwischen verbunden ist.
- Das Massezeichen steht für den Minuspol, +9 V für den Pluspol.
- Vom Plan aufs Steckbrett: jeder Knoten eine Spalte, jedes Bauteil zwischen zwei Spalten.
Weiter mit Teil 9: Das Steckbrett. Zurück zu Teil 7: Gleich- und Wechselspannung oder zur Übersicht aller Teile.