Verschiedene Arten von Steckverbindern: Verwendungszwecke und Anwendungen

EINFÜHRUNG

Elektronische Produkte waren noch nie so vielfältig. Wir bringen intelligente Sensoren an Kuhhalsbändern, Diagnosemodule an Flugzeugflügeln und Lidar-Motoren in fahrerlosen Autos an. Trotz der großen Unterschiede zwischen diesen Bereichen hängt jedes Design von einer zuverlässigen, wiederholbaren Verbindung ab. Ein Steckverbinder erfüllt mehr als nur die Aufgabe, einen Stromkreis zu schließen. Er beschleunigt die Herstellung, schirmt empfindliches Silizium ab und ermöglicht eine einfache Wartung. Wenn Sie einen schlechten Steckverbinder wählen, sind Rauschen, Hitze und teure Rückrufe vorprogrammiert. Mit dem richtigen Steckverbinder wird Ihr System schneller ausgeliefert, hält länger und genießt einen guten Ruf für seine Qualität.

In diesem Leitfaden werden alle wichtigen Steckverbinderfamilien erläutert, wichtige Spezifikationen hervorgehoben und gezeigt, wie die Technologie in realen Projekten eingesetzt wird. Besonderes Augenmerk gilt den Rundsteckverbindern und dem robusten Multitool, dem d sub-Steckverbinder. Der Text bevorzugt die aktive Sprache, eine klare Struktur und kurze Sätze, damit Sie die Ratschläge auch umsetzen können.

STECKVERBINDER-GRUNDLAGEN

Ein Steckverbinder ist ein System, nicht ein Einzelteil. Das Gehäuse bestimmt die mechanische Festigkeit und blockiert elektromagnetische Störungen. Der Isolator hält die Kontakte bei Temperaturschwankungen und Vibrationen ausgerichtet. Der Haltemechanismus - Gewinde, Riegel, Bajonett oder Push-Pull - verriegelt beide Hälften miteinander.

Konstrukteure entscheiden sich für rostfreien Stahl wegen der Seewasserbeständigkeit, für Aluminium wegen des geringen Gewichts und für Hochleistungsthermoplaste, wenn sie eine hohe Durchschlagsfestigkeit bei knappem Budget benötigen. Auch die Beschichtung spielt eine Rolle. Nickel bekämpft Korrosion und nimmt Farbe an; Zinn senkt die Kosten für Verbrauchsgeräte; Hartgold verhindert das Ausfransen bei schwachen Signalen.

KONTAKT STYLES

Kontakte leiten Strom, wischen Oxid ab und überstehen Tausende von Verbindungen. Gestanzte und geformte Kontakte dominieren in Verbraucher- und Bürogeräten. Walzen schneiden sie von einem Endlosband ab und falten sie in Millisekunden in Form. Das Verfahren ist kostengünstig und ermöglicht das automatische Crimpen von zehntausend Stück pro Stunde.

Die gedrehten Kontakte bestehen zunächst aus Messing- oder Kupferlegierungsstangen. Auf einer Schweizer Drehbank wird jede Abmessung gedreht. Das Ergebnis ist ein konzentrischer Stift mit kontrolliertem Faserverlauf. Sie erhalten einen geringeren Widerstand, engere Toleranzen und eine längere mechanische Lebensdauer.

BEENDIGUNGSTECHNIKEN

Die Qualität des Abschlusses ist oft entscheidend für die Zuverlässigkeit des Systems. Es gibt vier Hauptmethoden, jede mit Stärken und Grenzen.

Crimpanschluss.

Der Leiter wird abisoliert, in die hintere Hülse eingeführt und mit einem kalibrierten Werkzeug verpresst. Die korrekte Crimpgeometrie schafft einen gasdichten Kontakt, der korrosions- und vibrationsbeständig ist. Kabelbäume in der Automobilindustrie sind in hohem Maße auf Crimpen angewiesen, da Techniker die Auszugskraft innerhalb einer Sekunde testen können.

Lötanschluss.

Lötkelche und Durchgangslöcher können mit bleihaltigen oder bleifreien Legierungen bestückt werden. Lötzinn eignet sich gut für Prototypen, da Sie kleine Serien mit einfachen Werkzeugen von Hand montieren können.

Isolationsverschiebung (IDC).

Stellen Sie sich vor, Sie drücken ein Flachbandkabel gegen zwei Klingen. Der Kunststoff gibt nach, das Metall beißt sich mit dem Kupfer, und es entsteht ein elektrischer Pfad ohne Abisolierung oder Verdrehung. IDC eignet sich für digitale Signale unter einem Ampere.

Schraubzwinge.

Techniker im Außendienst lieben Schraubklemmen. Sie nehmen einen kurzen Schraubendreher, lösen die unverlierbare Schraube, führen den Draht ein und ziehen ihn mit Drehmoment an.

Press-Fit-Abschluss.

Moderne Backplanes verwenden häufig nachgiebige Stifte anstelle von Lot. Der Stift hat ein geschlitztes Auge, das sich beim Einschieben in eine durchkontaktierte Bohrung biegt. Nach dem Einsetzen übt der Stift einen kontinuierlichen Druck nach außen aus, wodurch eine gasdichte Verbindung ohne Hitze entsteht.

Wire-Wrap-Abschluss.

Bei dieser alten, aber nicht veralteten Methode wird ein dünner isolierter Draht um einen quadratischen Pfosten gewickelt. Jede Windung schweißt Metall gegen Metall ab. Diese Methode bietet eine hervorragende Zuverlässigkeit und wird immer noch in der Ultrahochvakuumforschung eingesetzt.

AUSWAHL DES BESTEN STECKVERBINDERS: DIE WICHTIGSTEN DATEN

Betriebstemperatur.

Prüfen Sie beide Enden. Ein Steckverbinder, der bei 120 °C funktioniert, kann bei -40 °C versagen, weil sich die Dichtungen versteifen und die Beschichtung Mikrorisse bekommt. Lesen Sie immer die Tabellen mit den Dauer- und Kurzzeitgrenzwerten.

Anzahl der Kontakte.

Mehr Stifte bedeuten mehr Funktionen, aber auch mehr Montagezeit. Jeder zusätzliche Stift bedeutet etwa zwei Sekunden mehr Zeit bei manuellen Crimplinien. Außerdem erhöht er die Steckkraft.

Paarungszyklen.

Die Abnutzung ist real. Ein Goldblitz kann 50 Einsätze überstehen. Dreißig Mikrometer Hartgold können 1 000 oder mehr überstehen.

Strom- und Spannungswerte.

Strom erwärmt den Kontakt, Spannung belastet das Dielektrikum. Reduzieren Sie beides in der Höhe, denn dünne Luft kühlt schlecht und ionisiert schneller.

Durchgangswiderstand.

Einige Milliohm bei niedrigem Pegel anpeilen. Messen Sie mit 20 mV, 10 mA, um Selbsterhitzung zu vermeiden.

Einsteck- und Ausziehkraft. Multiplizieren Sie die Zahl pro Stift mit der Gesamtzahl der Stifte. Wenn das Ergebnis 75 N übersteigt, benötigen die Monteure Werkzeuge oder Hubspindeln.

Stellplatz.

Ein kleineres Spielfeld bietet mehr Stifte, verringert aber die Kriechstrecke.

Schutz gegen Eindringen.

Staub tötet optische Sensoren, und Wasser tötet fast alles andere. Mit IP67 können Sie das gekoppelte Paar dreißig Minuten lang in einen Meter Tiefe eintauchen.

Mechanische Anordnung.

Die Codierung verhindert menschliche Fehler.

Normen.

Die IEC 61076 gilt für metrische Rundsteckverbinder. MIL-DTL-24308 regelt die militärischen D-Buchsen.

Berechnungen des thermischen Anstiegs. Verwenden Sie das klassische I²R-Gesetz zur Abschätzung der Eigenerwärmung.

Beispiel für Höhenabfall. Der atmosphärische Druck halbiert sich alle 5 500 m.

Schwingungsmetriken. Ingenieure quantifizieren Schwingungen anhand der spektralen Leistungsdichte (PSD), gemessen in G²/Hz.

KATEGORIEN VON ANSCHLÜSSEN

Metrische Rundsteckverbinder

Mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 rückt der bescheidene M12 ins Rampenlicht. Fabriken brauchen Ethernet am Handgelenk des Roboters, Strom für Ventilinseln und analoges Feedback von langen Förderbändern.

M8 bietet dieselbe Robustheit in einem kleineren Gehäuse für Sensoren und kompakte Steuerungen. M5 schrumpft sogar noch weiter und passt in winzige Instrumente.

Push-Pull-Rundsteckverbinder

Die Push-Pull-Verriegelung wurde vor sechzig Jahren in medizinischen Endoskopen eingeführt. Heute findet man sie in Studiokameras, geophysikalischen Sensoren und Batteriewechslern für Renndrohnen.

D-Sub-Stecker

Der trapezförmige Umriss ist älter als der Personal Computer und entwickelt sich dennoch weiter. Ein moderner d-Sub-Steckverbinder kann gedrehte Kontakte, rechtwinklige Pressfittings und rückseitige Dichtungen aufweisen.

Micro-D Steckverbinder

Micro-D schrumpft alles, außer der Leistung.

IP-geschützter D-Sub

Die Elektronik für den Außenbereich war bisher nur auf runde MIL-Steckverbinder angewiesen. Versiegelte D-Stecker haben das Spiel verändert, indem sie eine vertraute Geometrie mit neuen Dichtungen bieten.

Backshells und Hauben

Eine Backshell sollte nie unterschätzt werden. Sie führt den Kabelausgang, klemmt das Geflecht und schützt empfindliche Lötstellen.

Power-D und Combo-D

Gemischte Layouts glänzen, wenn Sie 24 V DC bei 20 A neben 250 kb/s CAN weiterleiten müssen.

Koaxial D-Sub

Instrumentengestelle leben von koaxialen D-Subs.

Kundenspezifische Lösungen

Manchmal sind Katalogteile nicht ausreichend.

Hochbelastbare Rechtecksteckverbinder

Obwohl runde Steckverbinder auch auf engem Raum eingesetzt werden können, dominieren rechteckige Hochleistungsmodule die Schaltschränke von Maschinen, da sie sich sauber in Flanschplatten stapeln lassen.

ANWENDUNGSSCHWERPUNKT

Kommunikation

Router und Basisstationen pumpen Terabits, während sie auf windigen Türmen sitzen.

Industrielle Automatisierung

Ein Automobilwerk schläft nie. Induktive Schweißströme springen auf 100 kHz und schleudern Funken meterweit weg.

Medizinische Geräte

Chirurgen bewegen sich schnell, Konnektoren müssen mit ihnen gehen.

Militär und Luft- und Raumfahrt

Die Flugcomputer der F-35 erreichen beim Start -55 °C und in der Nähe der Avionikräume 85 °C.

Robotik Cobots teilen den Raum mit Menschen und brauchen geschmeidige Konturen.

Zertifizierung für raue Umgebungen

Bergbau-Lkw rasen über Waschbrettpisten und tauchen kopfüber in Staubwolken ein.

Telematik Flottenbetreiber verlangen eine Betriebszeit von 99,9 %.

Prüf- und Messlabors wechseln stündlich ihre Ausstattung.

OEMs im Schienenverkehr kämpfen mit Schwefelnebel, 105 °C hohen Dachtemperaturen und 5 kV-Überspannungen in Bremsventilleitungen.

IoT-Edge-Geräte

Intelligente Landwirtschaft, intelligente Straßenbeleuchtung und Hausautomatisierung beruhen alle auf kompakten Steuerungen, die ein Jahrzehnt lang im Freien stehen müssen.

Erforschung des Weltraums

Orbit- und Deep-Space-Projekte bringen die Konnektoren an ihre absoluten Grenzen.

AUFKOMMENDE TRENDS IM STECKVERBINDERDESIGN

Die Signalgeschwindigkeit verdoppelt sich alle paar Produktgenerationen.

NACHHALTIGKEIT UND EINHALTUNG VON VORSCHRIFTEN

Kohlenstoff-Audits begannen bei Verbrauchsgeräten und erreichen jetzt auch schwere Geräte.

Umweltfreundliche Herstellungspraktiken. Zukunftsorientierte Fabriken verwenden geschlossene Galvanikbäder zur Rückgewinnung von Kupfer und Nickel, wodurch der Metallabfall um 95 % reduziert wird.

SCHLUSSFOLGERUNG

Steckverbinder sehen unscheinbar aus, aber sie bestimmen die Lebensdauer und Wartungsfähigkeit jedes elektronischen Systems.

Letzter Tipp. Testen Sie frühzeitig. Nichts ersetzt einen Test auf dem Prüfstand, bei dem Sie den Stecker hundertmal ein- und ausstecken, ihn in Salzwasser tauchen, über Nacht backen und den Widerstand erneut prüfen.

Kontaktieren Sie uns kostenlos für Verbindungslösungen.