Was ist ein Steckbrett und wie wird es verwendet?

Wenn Sie ein Elektronikprojekt erstellen möchten, benötigen Sie etwas, worauf Sie Ihre Schaltung verbinden können. Sicher, Sie könnten alles zusammenlöten, aber was ist, wenn Sie nur etwas testen? Oder wenn das Projekt, an dem Sie arbeiten, nur vorübergehend ist und Sie die Teile für etwas anderes verwenden möchten? Dann würden Sie ein Steckbrett (Breadboard) verwenden.

Einführung

Ein Steckbrett ist eine Konstruktionsbasis für das Prototyping in der Elektronik. Es mag wie ein normales Plastikbrett mit vielen winzigen Löchern aussehen, aber es ist viel mehr als das. Es ist eines der wichtigsten Werkzeuge für den Schaltungsaufbau und die Elektronik im Allgemeinen. 

Lötfreies Steckbrett

Ein lötfreies Steckbrett ist ein denkbar einfaches Gerät. Es ist das am häufigsten verwendete Hilfsmittel beim Erstellen temporärer Schaltungen. Es wird lötfrei genannt, weil kein Löten erforderlich ist; Sie können die Komponenten einfach einstecken. Ein Bauteil kann leicht von einem Steckbrett entfernt werden, wenn Sie einen Fehler machen oder ein neues Projekt beginnen. Das macht es ideal sowohl für Anfänger, die gerade erst anfangen, etwas über Elektronik zu lernen, als auch für erfahrene Profis.

Wenn Sie noch nie damit gearbeitet haben, fragen Sie sich vielleicht, welche Löcher was bewirken. Werfen wir einen Blick auf die Unterseite eines Steckbretts, damit Sie eine bessere Vorstellung davon bekommen, was vor sich geht.

Interne Struktur des Steckbretts

Wenn man es so sieht, bekommt man ein besseres Bild davon, wie es funktioniert. Die kleineren Metallplättchen werden verwendet, um Komponenten in Ihrer Schaltung zu verbinden. Die Reihen sind nicht miteinander verbunden. Zwei größere Metallstreifen, die senkrecht zu den kleineren stehen, werden verwendet, um das Board mit einer Stromquelle zu verbinden. Deshalb werden sie als Stromschienen oder Versorgungsschienen bezeichnet (manchmal auch Bus-Streifen genannt).

Wenn Sie die Metallplättchen herausnehmen würden, würden Sie sehen, dass es sich tatsächlich um kleine Metallklammern handelt. Sie sind so konzipiert, dass sie die Beine von Komponenten greifen, die durch die Löcher auf der Oberseite des Steckbretts geschoben werden. Da sie aus einem leitfähigen Metall bestehen, können Sie Schaltungen ohne Löten testen. Daher der Name lötfrei. Alle Steckbretter funktionieren so, unabhängig von der Größe.

Oberseite eines Steckbretts

Wenn Sie das Steckbrett von oben betrachten, sehen Sie eine Menge kleiner Löcher. Hier kommen die Beine der Komponenten hinein, und die Klammern im Inneren greifen sie. Der Abstand zwischen diesen Löchern beträgt 2,54 mm (0,1 Zoll). Dies ist auf den Abstand zwischen den Beinen der meisten elektronischen Komponenten und integrierten Schaltungen abgestimmt.

Die Löcher sind in zwei Bereiche unterteilt, die Streifen genannt werden. Diese Streifen bestehen aus miteinander verbundenen elektrischen Klemmen.

Stromschienen oder Bus-Streifen

Stromschienen (Bus-Streifen) befinden sich an den Seiten des Steckbretts. Sie werden verwendet, um die elektronischen Komponenten mit elektrischer Energie zu versorgen. Sie enthalten normalerweise zwei Spalten – eine für die Masse (Ground) und eine für die Versorgungsspannung. Die Reihe, die die Masse anzeigt, ist normalerweise blau oder schwarz markiert, während die Reihe, die die Versorgungsspannung anzeigt, rot markiert ist. Neben den Farben wird eine Massenspalte mit einem Minus (-) und eine Spannungsspalte mit einem Plus (+) gekennzeichnet.

Stromschienen verlaufen im Allgemeinen von einem Ende des Steckbretts zum anderen. Die Löcher sind in Fünfergruppen angeordnet. Bei großen Steckbrettern sind die Stromschienen jedoch oft in zwei Teile geteilt.

Klemmenleisten

Die Hauptbereiche, jene zwischen den Stromschienen, werden verwendet, um die meisten elektronischen Komponenten aufzunehmen. Wie die Stromschienen sind auch die Klemmenleisten in zwei Spalten unterteilt, mit einer kleinen Rinne dazwischen.

Die Reihen sind mit Zahlen von 1 bis so viele markiert, wie das Steckbrettdesign hat. Die Spalten sind mit A, B, C, D, E auf einer Seite des Brettes und F, G, H, I und J auf der anderen Seite markiert. In jeder Reihe können nur fünf Komponenten angeschlossen werden.

Moment, die Reihe hat zehn Löcher, warum kann man also nur fünf Komponenten anschließen? Beachten Sie, dass jede horizontale Reihe durch eine Rinne oder Spalte in der Mitte des Steckbretts getrennt ist. Diese Rinne isoliert beide Seiten einer gegebenen Reihe voneinander, und sie sind nicht elektrisch verbunden. Somit ist ein Loch auf der einen Seite nicht elektrisch mit einem Loch auf der anderen Seite verbunden.

Schauen Sie sich das Bild unten an. Sie erhalten eine klare Vorstellung davon, welches Loch mit welchem verbunden ist.

Viele integrierte Schaltungen (auch ICs oder Chips genannt) sind so entwickelt, dass sie auf Steckbretter passen. Da sie tendenziell größer sind als andere Komponenten, kommen sie im sogenannten Dual-In-Line-Gehäuse (DIP oder DIL). Das minimiert den Platzbedarf auf dem Steckbrett. Die ICs passen perfekt über die Rinne. Eine Seite der Beine verbindet sich mit Spalte E und die andere Seite mit Spalte F. Auf diese Weise stören sich die Beine der ICs nicht gegenseitig in ihrer Funktionalität.

Komponenten auf einem Steckbrett verbinden

Komponenten haben lange Metallbeine, sogenannte Leads (Anschlussdrähte), die verwendet werden, um den elektrischen Strom zur Komponente zu leiten. Stecken Sie diese Beine einfach durch die Löcher und das war's! Die Metallklammern darunter greifen sie und verbinden sie elektrisch mit allem anderen in dieser Reihe.

Achten Sie darauf, sie ganz durchzudrücken, bis sie nicht mehr weitergehen. Viele Anfänger drücken die Beine nur teilweise in das Steckbrett, was wiederum zu seltsamem Schaltungsvarhalten führen kann, wie flackernden LEDs oder gar keiner Funktion usw. Die Komponenten können auf diese Weise beschädigt werden, daher ist es immer besser, sie fest ganz nach unten zu drücken.

Jumper-Kabel (Steckbrücken)

Um die Komponenten miteinander, mit dem Arduino oder einer Stromquelle zu verbinden, benötigen wir einige Kabel. Jumper-Kabel sind eine Art von Drähten, die mit dem Steckbrett verwendet werden. Es gibt zwei am häufigsten verwendete Typen: Dupont-Stil und U-förmig.

Kabel im Dupont-Stil gibt es in drei Varianten, abhängig von ihren Enden: Stecker/Stecker (male/male), Stecker/Buchse (male/female) und Buchse/Buchse (female/female). Sie sind sehr flexibel und einfach zu handhaben, weshalb sie oft in Starter-Kits enthalten sind.

U-förmige Drähte sind einfach Drähte, deren Isolierung an beiden Enden entfernt wurde und die in einem 90-Grad-Winkel gebogen sind.

Kabel gibt es in verschiedenen Farben, aber sie bedeuten nichts Zwingendes. Es gibt jedoch einige Farbcodierungs-Disziplinen, an die Sie sich zur Konsistenz halten können. Zum Beispiel können Sie Rot und Blau oder Schwarz für Versorgungsspannungen und Masse verwenden. Verwenden Sie eine andere Farbe für die Hauptsignale und den Rest, wie Sie es für richtig halten. 

Vor- und Nachteile

Vorteile:

• kostengünstig
• wiederverwendbar, kein Löten erforderlich
• Änderungen an einer Schaltung sind einfach durch Ein- und Ausstecken von Komponenten vorzunehmen
• einfacher Schaltungsaufbau
• schneller und einfacher Weg, um Prototypen zum Laufen zu bringen
• eine Vielzahl von elektronischen Komponenten kann verwendet werden

Nachteile:

• nicht geeignet für langfristige Verbindungen, da sie nicht gelötet sind
• beschränkt auf den Betrieb bei relativ niedrigen Frequenzen
• nicht geeignet für hohen Stromfluss (der Strom ist bei einem qualitativ hochwertigen Steckbrett auf ~2 A begrenzt)
• hängt von hochwertigen Kontakten ab, damit Verbindungen nicht verzögern oder unterbrechen
• kann normalerweise keine oberflächenmontierten Bauteile (SMD) oder Komponenten mit einem anderen Rasterabstand als 2,54 mm (0,1 Zoll) aufnehmen
• Verbindungen haben eine höhere Impedanz als gelötete Verbindungen
• nicht geeignet für Komponenten, die auf eine große Masseflächenverbindung angewiesen sind
• setzt Grenzen, wie eng Komponenten platziert werden können

Wenn man nur die Stichpunkte betrachtet, wäre es nicht ungerechtfertigt zu denken, dass man kein Steckbrett verwenden sollte. Die Liste der Nachteile ist schließlich länger. Aber die Vorteile überwiegen in dieser Situation die Nachteile. Das Steckbrett ist einfach zu nützlich , um es in den meisten Fällen nicht zu verwenden. Es sei denn, Sie machen ein großes Projekt oder etwas, das immer verbunden bleiben muss, können Sie bei der Verwendung eines Steckbretts für Ihre Projekte bleiben.