Ratgeber
Schnell eine elektronische Schaltung aufbauen – das geht am besten mit einer Steckplatine. Einfach Bauelemente einstecken und eine Stromversorgung anschließen, schon lässt sich überprüfen, ob die Theorie der Praxis standhält. In unserem Ratgeber informieren wir Sie über Aufbau und Funktion von Steckplatinen und nennen ihre Vor- und Nachteile.
Im englischsprachigen Raum wird eine Steckplatine in der Regel als Breadboard – also als Brotbrett – bezeichnet. Der Name kommt nicht von ungefähr: Anfang des 20. Jahrhunderts waren elektronische Bauteile noch recht groß, vor allem Elektronenröhren, Kondensatoren und die zur Versorgung notwendigen Netzteile nahmen sehr viel Platz ein. Um in kurzer Zeit eine mechanisch halbwegs stabile Schaltung aufzubauen, verwendeten Entwickler Brotbretter, in die sie Nägel einschlugen. Sie dienten zusammen mit Drähten als Befestigungs- und Kontaktpunkte für die Bauteile.
Die Bezeichnung hat sich bis heute erhalten, aus den Brotbrettern wurden allerdings perforierte Kunststoffblöcke mit Kontaktfedern unter den Löchern. Im Deutschen ist der Begriff Breadboard zumindest bei Elektronik-Profis geläufig, andere Bezeichnungen sind Board, Steckbrett oder Steckboard.
Wie sind Steckplatinen aufgebaut?
Im Wesentlichen handelt es sich bei einem leeren Standard-Board um ein recht einfaches elektronisches Hilfsmittel. Es besteht aus einer rechteckigen Kunststoffplattform mit mehreren Reihen kleiner, dicht gepackter Löcher. Unterhalb der Löcher sind Metallstreifen eingearbeitet, wobei jeder Streifen pro Loch eine kleine Federklammer besitzt. Die Klammern dienen zum Halten der Anschlussdrähte.
Sehr wichtig ist das leitungstechnische Layout eines Steckbretts. Es enthält üblicherweise drei unterschiedliche Bereiche: den Installationsteil für die Bauelemente und zwei Anschlussteile für die Stromversorgung jeweils links und rechts vom Installationsteil. Die beiden Versorgungsteile – erkennbar an den roten und blauen Linien für den Plus- beziehungsweise Minuspol – lassen sich bei einigen Ausführungen vom Installationsteil lösen. Sämtliche Löcher des jeweiligen Pols sind miteinander elektrisch verbunden. Daher genügen in der Regel zwei Leitungen, um Bauelemente unabhängig von ihrer Position auf dem Breadboard mit Strom zu versorgen.
Der Installationsteil wiederum ist in zwei Bereiche mit je fünf Lochkontakten pro Reihe ausgestattet, getrennt durch eine Rille und beschriftet mit den Buchstaben a bis j. Diese fünf Kontakte sind miteinander verbunden.
Gängige Fullsize-Steckboards verfügen über 63 Halfsize-Steckboards über 30 durchnummerierte Reihen.
Dazu ein praktisches Beispiel: Sie möchten eine Diode parallel mit einem Kondensator verbinden. Dazu stecken sie den positiven Anschluss der Diode zum Beispiel in eines der Löcher a bis e in der Reihe 5. Der negative Anschluss kommt in ein beliebiges erreichbares Loch im Teil f bis j. Die Anschlussdrähte des Kondensators sind nun in den gleichen fünflöchrigen Reihen anzuschließen, in denen die Anschlüsse der Diode liegen.
Nach diesem Schema lassen sich auch Mikrochips im DIP-Format installieren, die mittlere Rille im Installationsbereich muss lediglich unterhalb des Chips dessen Längsachse folgen. Die Beinchen passen dank des Rasters von 1,27 Millimeter exakt in die Perforation.
Größter Vorteil ist sicherlich, dass sich mit Breadboards schnell und einfach kleinere Schaltungen ohne Löten umsetzen lassen. Wichtig ist daher auch die problemlose Wiederverwendbarkeit der Bauelemente. Sind größere Montageflächen nötig, lassen sich viele Typen durch Schiebeklammern fest aneinanderkoppeln.
Einige Varianten sind mit einer Klebefolie auf der Unterseite ausgestattet. Sie dient einerseits zum Schutz und zur Isolierung der inneren Metallstreifen, andererseits können Steckplatinen damit ohne Verschraubungen in ein passendes Gehäuse installiert werden.
Zu den Nachteilen zählen die relativ losen Steckverbindungen, die keine großen mechanischen Belastungen aushalten. Verbessern lässt sich die Stabilität durch möglichst kurze Anschlussdrähte, sodass die Bauelemente möglichst dicht auf der Montagefläche aufliegen. Bei Schaltungen, die Frequenzen oberhalb von etwa 10 Megahertz nutzen, kann es elektromagnetische Probleme geben, zum Beispiel Interferenzen durch lange freiliegende Anschlussdrähte.
Relativiert werden die Nachteile allerdings durch den spezifischen Verwendungszweck: Breadboards dienen in erster Linie zu Versuchszwecken oder dem Prototyping. Hier dominieren Entwicklungsumgebungen zum Beispiel mit den Plattformen Raspberry Pi oder Arduino, deren programmierbare Hardware-Schnittstellen sich über sogenannte T-Adapter direkt auf der Steckplatine abbilden lassen. Diese Kupplungen stellen gleichzeitig auch die Stromversorgung für das Breadboard zur Verfügung.
Für das Arbeiten mit Entwicklungsplattformen sind zahlreiche sofort steckbare Module verfügbar. Die Angebotsskala reicht von einfachen LEDs über Druckknöpfe und Schalter bis zu komplexen WLAN- und RFID-Platinen. Die Verbindungen der Bauelemente oder Module untereinander erfolgt über konfektionierte Steckbrücken.
Das sind isolierte dünne Kabel unterschiedlicher Längen mit genormten Steckern. Spezielle Verdrahtungskämme und Verdrahtungsstifte erleichtern den Umgang mit längeren Drähten und sorgen für mehr Übersicht. Zur Verfügung stehen außerdem spezielle Kits und Bausätze, die neben der Steckplatine zum Beispiel auch Steckbrücken für gängige Entwicklungsplattformen enthalten. Beliebt sind außerdem Drahtspulen-Sets. Mit ihnen lassen sich zum Beispiel individuelle Induktivitäten herstellen.
Selbst für die Platzierung von oberflächenmontierbaren Bauelementen ohne Anschlussdrähte gibt es spezielle SMD-Adapter.
Die beiden üblichen Gleichspannungen sind 3,3 Volt und 5,0 Volt. In Entwicklungsumgebungen wird die Stromversorgung mit 3,3 Volt häufig am linken Versorgungsteil angeschlossen, die mit 5,0 Volt am rechten. Wird eine T-Kupplung für einen Einplatinencomputer genutzt, stehen beide Spannungen gleichzeitig zur Verfügung. Die Einspeisung in die Versorgungsteile erfolgt über möglichst kurze Drähte vom Adapter zu einer beliebigen Lochreihe.
Wichtig: Die Aufdrucke auf den Adapterplatinen lauten häufig 3V3 oder 3,3V und 5,0V. Gemeint snd damit die Pluspole. Die Minuspole sind mit GND gekennzeichnet.