Sind Schaltbilder aussagekräftig genug, um damit eine Reparatur durchzuführen?

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Sind Schaltbilder aussagekräftig genug, um damit eine Reparatur durchzuführen?

Schaltpläne, die auch als Schaltbilder bezeichnet werden, geben einen guten Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise eines technischen Geräts. Sie zeigen auf, wie die einzelnen Komponenten miteinander verknüpft sind und interagieren. Ist es jedoch auch möglich, anhand von Schaltbildern eine Reparatur durchzuführen? Dieser Frage geht dieser Artikel nach. Hierfür wird zunächst geklärt, was Schaltbilder beziehungsweise Schaltpläne genau sind, inwiefern sie einen Hinweis auf Fehler ermöglichen und mit welchen Geräten diese Fehler dann eventuell behoben werden können. Mit diesem Wissen ausgestattet, finden Sie sich in der Welt der Schaltbilder besser zurecht und können diese gegebenenfalls zur Fehlerdiagnose an Ihren technischen Geräten nutzen.

Was sind Schaltbilder und Schaltpläne?

Leider wird das Wort "Schaltbild" nicht immer einheitlich verwendet. Während die einen das Wort als Synonym für "Schaltplan" verwenden, bezeichnen andere mit "Schaltbild" die in einem Schaltplan verwendeten Symbole und Schaltzeichen. Als Synonym für "Schaltplan" bezeichnet das Schaltbild die Darstellung einer elektrischen Schaltung ganz unterschiedlicher Art. In dieser Darstellung sind alle beinhalteten Komponenten und deren Verbindung untereinander aufgeführt. Zu beachten ist jedoch, dass die Darstellung nicht maßstabsgetreu ist. Das bedeutet, dass die einzelnen Bestandteile der Schaltung viel verschachtelter und auf engerem Raum untergebracht sein können, als dies im Schaltplan der Fall ist. Somit ist einiges an Vorwissen nötig, um einen Schaltplan lesen, verstehen und umsetzen zu können. Es ist nämlich nicht möglich, vom Schaltbild 1:1 auf die Schaltung zu schließen, weil das Schaltbild diese in abstrahierter Form wiedergibt.

 

Verschiedene Normen

Beim Lesen und Interpretieren von Schaltbildern gilt es zu beachten, dass es keine einheitliche und weltweit gültige Normierung der verwendeten Schaltzeichen und Symbole gibt. Vielmehr kommen in verschiedenen Regionen unterschiedliche Normen zur Anwendung, die sich jedoch in zwei Hauptkategorien unterteilen lassen. Die eine ist die Norm IEC 60617, die vor allem im europäischen Raum zum Tragen kommt und weitestgehend identisch mit der DIN EN 60617 und dem British Standards BS 3939 ist. Demgegenüber findet im nordamerikanischen Raum eher der ANSI-Standard Y 32 Verwendung.

Ein typisches Beispiel für die Unterschiedlichkeit der Symbole dieser Normen ist der elektrische Widerstand, der in dem einen System als Rechteck und in dem anderen als gezackte Linie dargestellt wird. Je nach Herkunft des Schaltbilds muss also ein jeweils anderes Hintergrundwissen vorhanden sein, um überhaupt eine Interpretation vornehmen und daraus Schritte für die Reparatur einer defekten Schaltung ableiten zu können.

 

Aufgaben und Einsatzgebiete

Die Einsatzgebiete von Schaltbildern sind vielseitig, lassen sich jedoch auf drei Hauptaufgabengebiete eingrenzen. Zum einen werden Schaltbilder eingesetzt, um Platinen und andere Schaltungsträger zu konzipieren. Das Schaltbild dient der Orientierung, wo die einzelnen Elemente des Bauteils miteinander verknüpft werden, um auf möglichst geringem Raum und mit möglichst wenig Material ein effizientes Zusammenspiel der einzelnen Komponenten zu ermöglichen. Anhand des Schaltbilds erkennen die Entwickler dann, wie die Platine oder das jeweils andere Bauteil hergestellt werden soll.

Des Weiteren finden Schaltpläne bei einfachen integrierten Schaltungen Anwendung, um eine Übersicht über die Schaltung zu ermöglichen. Für komplexe integrierte Schaltungen wäre ein Schaltbild unzweckmäßig, weil es dafür zu groß und unübersichtlich ist. Deswegen kommen für solche Anwendungsbereiche Lösungen über Hardwaresprachen zum Einsatz. Nicht zuletzt kommen Schaltbilder in Entwicklungsprozessen technischer Geräte zum Einsatz. Sie dienen dazu, die jeweiligen Schaltungen auf ihre Funktionstüchtigkeit hin zu prüfen. Ob die Schaltbilder auch eingesetzt werden können, um Fehler in Schaltungen und technischen Geräten zu diagnostizieren und zu beheben, wird im Folgenden behandelt.

Fehlerdiagnose mittels Schaltbildern

Um über ein Schaltbild Fehler in einer Schaltung oder einem elektrischen Gerät wie einem Verstärker feststellen zu können, ist ein fundiertes Fachwissen erforderlich. Es ist nötig, die einzelnen Komponenten der Schaltung innerhalb des Schaltbilds zu erkennen und in ihrem Zusammenwirken verstehen zu können. Denn die einzelnen Elemente einer Schaltung sind in verschiedene Bereiche unterteilt, die in sich abgeschlossen sind, jedoch in Wechselwirkung mit den anderen Bereichen stehen. Um nun einen Fehler in der Schaltung erkennen zu können, müssen die potenziellen Fehlerquellen eingegrenzt werden. Hierfür werden die Bereiche ausgewählt, die am anfälligsten für Fehler und Probleme zu sein scheinen. Welche Bereiche das sind, können nur die Erfahrung und das Bauchgefühl festlegen.

Um zu prüfen, ob innerhalb eines Bereichs der Schaltung ein Fehler vorliegt, wird in diesem Bereich die jeweilige Spannung gemessen. Diese muss je nach Gerät eine bestimmte Stärke haben. Wenn die Spannung in Ordnung ist, muss der vorliegende Fehler in einem anderen Teilbereich zu finden sein. Entspricht die Spannung jedoch nicht den Erwartungen, ist sie also zu stark oder zu schwach beziehungsweise liegt Gleichstrom statt Wechselstrom vor oder umgekehrt, ist der Bereich, in dem sich der Fehler befindet, schon einmal eingegrenzt. Nun müssen die einzelnen Komponenten, die sich in dem Teilbereich der Schaltung befinden, untersucht werden. Das Schaltbild gibt lediglich Auskunft darüber, welche Komponenten das sind, jedoch nicht, wie diese verbaut wurden und welche Positionen diese zueinander einnehmen. Es erfordert nun Erfahrung, um die einzelnen Elemente innerhalb der Schaltung ausmachen und prüfen zu können.

 

Diese Geräte sind nützlich

Es ist für eine Fehlerdiagnose mittels Schaltbild also unerlässlich, hochwertiges und zuverlässiges Werkzeug einzusetzen. Besonders gute Dienste leisten hierbei Voltmeter, Multimeter und Oszilloskop. Diese werden im Folgenden kurz vorgestellt:

a) Voltmeter

Ein Voltmeter wird auch als Spannungsmessgerät bezeichnet. Es dient der Messung der Spannung zwischen zwei Punkten in einer Schaltung. Die jeweilige Spannung wird hierbei als ein Vielfaches ihres Wertes in Volt umgerechnet und angezeigt. Es gibt Voltmeter in digitaler und analoger Form. Die digitalen Modelle geben den Spannungswert direkt als Zahlen aus, während bei analogen Varianten die jeweilige Spannung zum Ausschlagen von Zeigern führt. Hierbei haben die digitalen Vertreter den analogen Modellen gegenüber viele Vorteile. So sind sie leichter, können nahezu überall zum Einsatz kommen, machen das Ablesen der gemessenen Werte leichter, besitzen eine höhere Genauigkeit sowie Eigenwiderstände und sind deutlich preiswerter. Einige Voltmeter besitzen Extras wie Elektroröhren, einen Vorwiderstand und einen Spannungsteiler für mehr Genauigkeit. Diese sind in der Regel jedoch nur für industrielle Anwendungen unverzichtbar. Zu beachten sind bei der Auswahl des geeigneten Voltmeters die jeweiligen Messbereiche. Diese müssen groß genug sein, um die vorhandene Spannung messen und anzeigen zu können. Deswegen ist es ratsam, auf hochwertige Modelle mit geeigneten Messbereichen zu setzen oder gleich einen Multimeter zum Einsatz zu bringen.

b) Multimeter

Ein Multimeter ist eine besondere Art von Spannungs- und Strommessgerät, das auch als Vielfachmessgerät bezeichnet wird. Die Stärke eines Multimeters liegt darin, dass es verschiedene Messgrößen und Messbereiche abdeckt. Es ist somit in gewisser Hinsicht vielseitiger als ein reines Voltmeter, weil es bei unterschiedlichen Schaltungen und Geräten genutzt werden kann. Wie bei einem Voltmeter gibt es auch bei Multimetern digitale und analoge Modelle. Diese unterscheiden sich in der Art, wie das eingehende Signal aufgenommen und der jeweilige Wert ausgegeben wird. Hierbei gehört wohl den digitalen Multimetern die Zukunft, weil diese leichter und preisgünstiger sind als ihre analogen Kollegen. Deswegen eignet sich ein solches Multimeter nicht nur für den industriellen Bereich, sondern kommt auch in Privathaushalten bei der Fehlerdiagnose von elektrischen Geräten wie Verstärkern nicht selten zum Einsatz. Je hochwertiger ein Multimeter ist, desto mehr Eigenschaften weist es auf. So gibt es einige Modelle, die nicht nur die reine Spannung messen, sondern auch eine Anzeige der Frequenz, der Induktivitäten, sowie der Diodeneigenschaften ermöglichen. Je nach dem von Ihnen angestrebten Verwendungszweck sollten Sie sich für das geeignete Modell entscheiden.

c) Oszilloskop

Ein Oszilloskop dient ebenfalls der Messung von Spannung in einer Schaltung beziehungsweise in einem Teilbereich dieser Schaltung. Im Unterschied zum Voltmeter und Multimeter wird hierbei nicht nur die Stärke der anliegenden Spannung ausgegeben, sondern auch deren zeitlicher Verlauf. Hierfür werden die gemessenen Werte in einem Koordinatensystem eingetragen und als Spannungskurve ausgegeben. Somit sehen Sie nicht nur die Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt, sondern können deren Verlauf verfolgen. Hierdurch ist es möglich, Fehler zu erkennen, die nicht konstant, sondern lediglich hin und wieder auftreten. An Aussetzern oder Auffälligkeiten der Kurve erkennen Sie dann, ob in einem bestimmten Teilbereich einer Schaltung Spannungsschwankungen vorliegen, die dort nicht sein sollten. Wie bei den anderen beiden Geräten gibt es auch bei Oszilloskopen analoge und digitale Modelle, wobei überwiegend die digitalen Varianten zum Einsatz kommen. Mögliche Untersuchungsobjekte für ein Oszilloskop sind etwa Radios, Fernseher und Computer.

Wichtige Informationen zu Schaltbildern im Überblick

Sie haben gesehen, dass sich mit genügend Hintergrundwissen und dem geeigneten Werkzeug eine Fehlerdiagnose mittels Schaltbild durchaus durchführen lässt. Wichtig ist, dass Sie das jeweilige Schaltbild verstehen und wissen, nach welcher Norm es entwickelt wurde. Beachten Sie unbedingt auch, dass das Schaltbild keine exakte Wiedergabe der Schaltung ist, sondern diese in abstrahierter Form wiedergibt.

Bevor Sie sich an die Spannungsmessung und die Fehlerdiagnose begeben, sollten Sie sich geeignetes Werkzeug zulegen. Hierbei genügen oftmals einfache Modelle für den Hausgebrauch, es stehen Ihnen aber auch hochwertige Modelle und Komponenten zur Verfügung, wie sie unter anderem in der Industrie Anwendung finden. Am besten schauen Sie sich einmal bei eBay um und durchstöbern das große Sortiment. Wenn Sie sich für eine gute Mischung aus hochwertigen und zuverlässigen Elementen und möglichst geringem Preis entscheiden, wird es Ihnen möglich sein, mittels Schaltbild eine sinnvolle Fehlerdiagnose an Ihren elektrischen Geräten durchzuführen und gegebenenfalls eine Reparatur vorzunehmen.

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