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    Schaltplan Symbole - Grundlagen für Beginner Teil 2

    Florian Störmer
    |  July 28, 2020
    Schaltplan Symbole - Grundlagen für Beginner Teil 2

    Im ersten Teil wurden die ganz elementaren Elemente und deren Symbole in Schaltplänen erläutert. Allerdings kommt man allein mit diesen relativ schnell an die entwicklungstechnischen Grenzen. Im modernen Zeitalter ist es notwendig, nicht nur analoge, sondern auch die digitale Schaltungstechnik zu betrachten. Sie ermöglicht kompliziertere Schaltungen und die Kombination aus Teil 1 dieser Serie lassen sich eine Vielzahl an Anwendungen realisieren. Doch beginnen wir zunächst mit einem elementaren Element und Schaltplansymbol aus der Analogtechnik.

    Induktivität

    induktivitaet

    Die Induktivität, häufig einfach als Spule oder auch Drossel genannt, besitzen keine Polarität und haben zwei Anschlüsse. Das Symbol einer Induktivität enthält schleifenförmige Spulen oder gekrümmte Buckel zwischen zwei Anschlüssen. Das internationale Symbol eines Induktors betrachtet ein ausgefülltes Rechteck anstelle von schleifenförmigen Spulen. Die Induktivität wird mit "L" bezeichnet und die Einheit ist Henry (H). Hier sind einige Induktivitäten mit ihren Pinbelegungen und ihrer Funktion. Grundsätzlich induziert dieses Element eine Spannung, aber auch erweiterte Schwingkreise können damit aufgebaut werden.

    Digitale Logik-Gatter

    digitale logik gatter

    Logik-Gatter sind die grundlegenden Bausteine jedes digitalen Systems. Sie besitzen grundsätzlich zwei Eingänge und einen Ausgang. Die Anzahl der Eingänge kann jedoch je nach Anforderung geändert und erweitert werden, während der Ausgang derselbe sein sollte. 

    Normalerweise sind vier Standard-Logikgatter mit den Namen AND, OR, XOR und NOT verfügbar. Außerdem negiert das Hinzufügen einer Blase zum Ausgang die Funktion und erzeugt NANDs, NORs und XNORs.D 

    Alle Logikgatter haben ein eindeutiges schematisches Symbol, wie unten dargestellt.

    Schalter

    schalter

    Schalter sind elektronische Elemente, die dazu dienen, den Fluss von elektrischem Strom oder Signalen in einem Stromkreis zu unterbrechen oder umzuleiten. Der einfachste Schalter, ein Single-Throw-Schalter (SPST), besteht aus zwei Anschlüssen mit einer halbverbundenen Leitung, die das Stellglied darstellt. 

    In der Elektronik gibt es vier Arten von Schaltern, die als einpoliger Einfachschalter (SPST), einpoliger Doppelschalter (SPDT), zweipoliger Einfachschalter (DPST) und zweipoliger Doppelschalter (DPDT) bezeichnet werden.
    Alle vier Schalter haben unterschiedliche Symbole, obwohl sich die Anzahl der Pole und Schalter entsprechend ihres Namens im Symbol ändert.

    DC und AC Quelle

    Die Stromversorgung ist ein wesentlicher Bestandteil jedes elektrischen oder elektronischen Systems. Bei der Auswahl einer genauen Stromversorgung müssen verschiedene Anforderungen berücksichtigt werden.

    Es gibt eine Vielzahl von Schaltsymbolen für Stromversorgungen, die die Stromquelle anzeigen. Im Allgemeinen werden bei der Arbeit mit Elektronik Konstantspannungsquellen verwendet. Wir können eines dieser beiden Symbole verwenden, um zu definieren, ob die Quelle Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom (AC) liefert.

    Batterien

    Statt einer Konstantspannungsquelle können und werden auch Batterien verwendet. Das Batteriesymbol sieht wie ein Paar unverhältnismäßig paralleler Linien aus (Single-Cell Battery), während mehr Linienpaare normalerweise mehr Reihenzellen in der Batterie anzeigen (Multi-Cell Battery).

    Spannungsknoten

    Spannungsknoten sind schematische Komponenten mit einem einzelnen Anschluss, die zur Bezeichnung der Stromversorgung verwendet werden und auch an Komponentenanschlüsse angeschlossen werden können, um einen bestimmten Spannungspegel festzulegen. Das Element kann direkt an dieses einpolige Symbol angeschlossen werden, das 5V, 3,3V, VCC oder GND (Masse) bezeichnet. Knoten mit positiver Spannung werden normalerweise durch einen nach oben zeigenden Pfeil angezeigt, während Erdungsknoten normalerweise eine bis drei flache Linien oder manchmal nach unten zeigende Pfeile oder Dreiecke enthalten, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

    Transformatoren

    transformer

    Ein Transformator ist ein statisches Gerät, das durch elektromagnetische Induktion elektrische Energie von einem Stromkreis auf einen anderen überträgt. Das Transformatorsymbol wird durch zwei nebeneinander angeordnete Spulen dargestellt, die durch parallele Linien getrennt sind. Sie werden im Allgemeinen verwendet, um die Spannungspegel zu erhöhen oder zu verringern.

    Relais

    Ein Relais ist ein elektromagnetischer Schalter, der mit geringem elektrischen Strom eingeschaltet werden kann, der aber eine große Strommenge führen kann wenn er im eingeschalteten Zustand ist. Normalerweise verbindet es eine Spule mit einem Schalter, der im Symbol selbst zu sehen ist. Das Relais hat fünf Stifte, die aus einem Paar von Spulenstiften, einem gemeinsamen Stift, einem normalerweise offenen Stift (NO) und einem normalerweise geschlossenen Stift (NC) bestehen. Die vereinfachte Funktionsweise ist nachfolgend dargestellt:

    relays

    Motoren

    Der Motor ist grundlegend ein Element, der elektrische Energie in kinetische Energie (Bewegung) umwandelt. Das Motorsymbol sieht wie eine Verzierung aus, die ein "M" um die Klemmen herum eingekreist ist. Es gibt viele verschiedene Motorentypen, von Gleichstrommotor über Synchron- und Asynchrommaschinen. Im Zuge der  Erklärung von grundsätzlichen Schaltplansymbolen soll jedoch nicht näher auf die einzelnen Motorentypen eingegangen werden.

    Sicherung und PTC

    Eine Sicherung ist eine elektrische Sicherheitsvorrichtung, die einen Überstromschutz für einen Stromkreis bietet. Also eine Schutzschaltung gegen Überlast. Diese Überlast kann zum Beispiel durch einen Kurzschluss ausgelöst werden. Sicherungen werden eingesetzt, um empfindliche elektrische Komponenten vor zu hohem Strom zu schützen. Die Parameter können stark variieren, wie beispielsweise Reaktionszeit, Auslöseströme und Wiedereinschaltzeit.

    Das PTC-Symbol ist eigentlich das allgemeine Symbol für einen Thermistor. Beim PTC handelt es sich um einen temperaturabhängigen Widerstand, der einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, also bei niedrigen Temperaturen den Strom besser leitet als bei hohen. Sie können also zum Beispiel auch eingesetzt werden, um die Schaltung vor zu hohen Temperaturen zu schützen.

    Mit diesen grundsätzlichen Elementen und ihren dazugehörigen Symbolen sollte es nun möglich sein, einfache Schaltungen zu entwerfen oder sie erst einmal lesen und deuten zu können. In diesem Beitrag sollten nur die grundsätzlichen Elemente der Schaltplansymbole erläutert werden, der Kosmos der Schaltplansymbole ist natürlich deutlich größer. Ein Guide für Fortgeschrittene wird sicher folgen.

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    Mit dem neuen Altium 365 steht außerdem eine CAD-Platform zur Verfügung, mit der Sie eine noch bessere Kommunikation gewährleisten können, und zwar von überall aus.

    About Author

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    Florian Störmer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Rostock beim Lehrstuhl für Leistungselektronik und elektrische Antriebe, wo er hauptsächlich das Schaltverhalten von Leistungshalbleitern mit unterschiedlichen Ansteuerverfahren untersucht.Zur Realisierung dieser entwickelt und designt er eigene Treiberplatinen, die den verschiedensten speziellen Ansprüchen gerecht werden müssen. Im Zuge seiner Untersuchungen hat er unter anderem mit Infineon und Siemens zusammengearbeitet.Dabei entstanden mehrere wissenschaftliche Arbeiten, die auf der führenden internationalen Fachmesse für Leistungselektronik, der PCIM Europe, veröffentlicht wurden.Florian Störmer is a research assistant at the Chair of Power Electronics and Electrical Drives at the University of Rostock, where he mainly investigates the switching behaviour of power semiconductors with different control methods.He develops and designs his own driver boards, which have to meet various special requirements. In the course of his investigations he has collaborated with Infineon and Siemens, among others.This resulted in several scientific papers that were published at the leading international conference for power electronics, PCIM Europe.

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