3. Grundlagen Engineering in der Elektronik

3.1. Normen - Sinn und Zweck

Zu Beginn des industriellen Zeitalters wurden technische Produkte nach Gutdünken des 'Machers' erstellt. Vor rund 100 Jahren erkannte die Industrie wie auch ihre Großkunden, dass man Regeln erstellen musste, so dass verschiedene Firmen vergleichbare Produkte herstellen konnten. Mit der Einführung leistungsfähigerer Maschinen und der Elektrizität ergaben sich auch beträchtliche Gefahren, die durch die Anwendung von Sicherheitsnormen begrenzt werden mussten. Hier mischte sich dann auch der Gesetzgeber in das Geschehen ein. Das war der Beginn der Normung.

Normen wurden im Laufe der Zeit von den verschiedensten Institutionen und Verbänden erstellt und herausgegeben. Es gibt fünf Hauptgründe Normen zu erstellen:

a.) Vereinheitlichung

(Festlegung technischer Daten, um gleiche Produkte von verschiedenen Herstellern herstellen zu lassen bzw. beziehen zu können.)

b.) Definition technischer Sachverhalte und Darstellungsmethoden

(Ziel ist, das gleiche Verständnis für Begriffe und zeichnerische Darstellungen in Dokumentationen und Unterlagen zu gewährleisten)

c.) Definition von Mindestanforderungen an Produkte

(Funktion eines Lastenheftes)

d.) Definition von Qualitätsmaßstäben

e.) Sicherheitsaspekte - Schutz des Anwenders bzw. Käufers

Wichtige Normenherausgeber sind (Auswahl):

CENELEC Comité Européen de Normalisation Electrotechnique           Normen: EN.......

European Committee for Electrotechnical Standardisation

Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung,    (www.cenelec.org)

DIN Deutsches Institut für Normung e.V., als NADI am 22.12.1917 gegründet

(www.din.de, Normenbezug über Beuth-Verlag Berlin)

DIN arbeitet inzwischen mit dem VDE, mit ISO usw. zusammen, d.h. viele Normen erscheinen inzwischen als "DIN - ISO", "DIN - EN", "DIN - VDE"

EIA Electronic Industries Association / Electronic Industries Alliance

(www.eia.org)

IEC International  Engineering Consortium, gegründet 1944, 

(www.iec.ch  oder  www.iec.org)

ISO International Organisation for Standardisation,  DIN vertritt Deutschland in der ISO

(www.iso.ch  oder  www.iso.org)

VDE Verband Deutscher Elektrotechniker

www.vde.de

Abb. 3.1:Schaltbild und Fertigungszeich-nungen eines Radiogerätes,um 1925 [3.2]

Abb. 3.2:Stückliste zumGerät aus Abb. 3.1

Im Rahmen dieser Vorlesung soll nur der Punkt b.) "Definition technischer Sachverhalte und Darstellungsmethoden" herausgegriffen werden. Ein wesentlicher Hintergrund ist, dass heute Bauteile, Baugruppen und Geräte weltweit produziert, vertrieben, eingebaut und gewartet werden, so dass die Kommunikation auf der Basis von Zeichnungen und Diagrammen funktionieren muss.

Abb. 3.1 zeigt eine technische Dokumentation, wie sie in einem Buch 1926 veröffentlicht wurde. Es war sicher der Versuch, etwas damals sehr Neues anschaulich darzustellen. Das Erscheinungsbild entspricht aber nicht dem einer Norm nach heutigem Verständnis.

Schaltzeichen wurden bereits in den 1940er Jahren von DIN normiert (DIN 40700 mit mindestens 25 Teilen), wobei letzte Aktualisierungen 1976 erfolgen. Abgelöst wurde sie durch DIN 40900 und heute gilt hier DIN EN 60617, die die Übersetzung der IEC 617 ist. Hier ist die DIN also die deutsche Version einer europäischen Norm und diese wiederum die Kopie einer international bekannten Norm. Hier hat die gerade im Bereich der Elektronik so wichtige Internationalisierung ihren Niederschlag gefunden.

Die Darstellungen zu den Bauteilen in Kapitel 4 werden sich an der letztgenannten DIN EN ausrichten.

3.2. Technisches Zeichnen (Mechanik)

Tab. 3.1: einige Normen zum Thema 'Technische Zeichnung'

Auch das technische Zeichnen, z.B. die Darstellung der mechanischen Abmessungen von Bauteilen, unterliegt der Normung.  Dabei ist es gleichgültig,  ob  diese  Zeichnung  wie  früher  auf

Papier oder, entsprechend heute üblicher Praxis, mittels Zeichenprogramm entsteht. Tab. 3.1 vermittelt einen kleinen Einblick in die Vielfalt der zu diesem Thema existierenden Normen.

Eine gute Übersicht über Vorschriften und Methoden für die praktische Ausführung technischer Zeichnungen enthält [3.3].

Wie in Kap.2 dargestellt, werden viele Daten für die Datenbanken, die die Basis der Layout-Programme darstellen, aus Zeichnungen entnommen. Ein richtiges Verständnis dieser Darstellungen und die richtige Interpretation der Angaben ist also unabdingbare Voraussetzung auch für ein erfolgreiches Layout.

3.2.1. Zeichnungsmerkmale

Bezüglich der Darstellungen gibt es einige Grundregeln, die hier in Kürze aufgezeigt werden sollen:

 Alle sichtbaren Kanten müssen gezeichnet werden.

 Unsichtbare Kanten können zum besseren Verständnis gezeichnet werden

 Lichtkanten müssen gezeichnet und als solche erkennbar sein.

 Die Art der Projektionen (Klappungen) sollten kenntlich gemacht sein (Symbol im Zeichnungskopf, siehe Kap. 3.2.2.).  

 Vermaßungen müssen vollständig sein.

 Toleranzen, die enger sein sollen bzw. sind als die Standardwerte der Norm, müssen gesondert ausgewiesen werden.

 Es darf keine Vermaßung doppelt angegeben sein (großes Risiko bei Änderungen, dass dann eines der Maße vergessen wird !).

Tab. 3.2: Strichdarstellungen in technischen Zeichnungen

Abb. 3.3 zeigt das Beispiel eines Transistorgehäuses und Abb. 3.4. das Bauteil. In der Zeichnung Abb. 3.3 ist die Kühlfläche in der Mittel und teilweise rechts als unsichtbare Kante zu sehen. Mittellinien kennzeichnen die Mittellinien der Anschlussbeine (wichtiges Maß:   "Rastermaß"   oder

"Rasterabstand" oder "Pitch") und der Bohrung. Oft werden Zeichnung direkt vermaßt, d.h. alle Zahlenwerte stehen unmittelbar an den Maßpfeilen.   Im Beispiel stehen hier,   wie bei den Philips-Unterlagen üblich, Buchstaben. In einer Tabelle sind dann zu den Buchstaben die Zahlenwerte der Maße mit ihren Minimal- und Maximalwerten zugeordnet. Das Thema Vermaßung wird in Kap. 3.2.2. dargestellt.

Abb. 3.3: Zeichnung TO-220-Gehäuse(nach Philips-Unterlagen)

Abb. 3.4: Foto eines Transistors im TO-220-Gehäuse

Abb. 3.5:Erscheinungsform 'Lichtkante'

 Bei A liegt in der Seitenansicht zwar eine Rundung vor, von vorn aber erscheint diese als sichtbare Kante.

 Bei B ist eine harte Kante erkennbar.

 Ob die Lichtkante bei C am realen Objekt wirklich sichtbar wird, hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des Materials und der Beleuchtung des Körpers ab - im Extremfall ist die Lichtkante nicht oder kaum erkennbar.

3.2.2. Projektion (Klappung), Detail und Schnitt

Um die Übersicht bei einem komplexen Körper zu verbessern, stellt man das Objekt mit Ansichten aus verschiedenen Richtungen dar, gegebenenfalls dazu auch Schnittzeichnungen. Die farbliche Darstellung zeigt die zugehörigen Seiten.   Die gestreiften Seiten sind die  'Gegenseiten'  der sicht-

baren Flächen der Perspektivzeichnung. Bei Abb. 3.6 und 3.7 ist rechts unten das genormte Symbol für diese Projektion, auch als „Klappung“ bezeichnet, dargestellt.

Abb. 3.6: Projektionsmethode 1 - auch als 'europäische Projektion' bezeichnet.

Abb. 3.7: Projektionsmethode 3 - auch als 'amerikanische Projektion' bezeichnet.

Abb. 3.8: Pfeil-Projektionsmethode