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Der Test von Steckverbindern im Automobilbau

Autor / Redakteur: Jasmin Ott * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die sichere und zuverlässige Datenübertragung im Fahrzeug ebnet den Weg zum autonomen Fahren. Mit passender Prüftechnik lassen sich die unterschiedlichen Steckverbinder überprüfen.

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Komplexes Vehikel: Bis zum Jahr 2030 soll der Anteil von Fahrzeugelektronik auf 50% ansteigen. Die Komponenten und Subsysteme müssen getestet werden.
Komplexes Vehikel: Bis zum Jahr 2030 soll der Anteil von Fahrzeugelektronik auf 50% ansteigen. Die Komponenten und Subsysteme müssen getestet werden.
(Bild: ingun)

Der stetige Anstieg der in modernen Fahrzeugen verbauten elektronischen Komponenten ist nicht nur technologisch herausfordernd, sondern führt auch zu steigenden Preisen: Betrug der Anteil der Kosten für die Fahrzeugelektronik im Jahr 1970 rund 5%, wird er bis zum Jahr 2030 – befeuert durch Trends wie dem Mobilfunkstandard 5G, Elektromobilität und autonomes Fahren – auf etwa 50% ansteigen.

Von der Komponentenebene über die Bestückung der Leiterplatten bis hin zu den Kilometern an Kabeln und Hunderten von Steckverbindern: Alle Komponenten und Subsysteme müssen getestet und validiert werden. Sowohl die Automobilhersteller als auch die Zulieferer müssen eine Null-Fehler-Produktion realisieren. Dabei dürfen die Ausgaben für Tests und Qualität nicht unbegrenzt anwachsen.

Die verschiedenen Steckverbinder im Auto überprüfen

Mithilfe von verschiedenen Prüflösungen wollen Hersteller und Zulieferer der Fahrzeugelektronik die Kosten begrenzen. Hier unterstützen Hersteller mit ihrer Mess- und Prüftechnik. Ingun beispielsweise ist seit Langem auf Prüftechnik spezialisiert und arbeitet eng mit Zulieferern für Automobilelektronik zusammen. Unter anderem für die Steckverbinderprüfung.

Steckverbinder für die Automobilindustrie haben sich besonders in den letzten 20 Jahren stark weiterentwickelt, sodass immer größere Datenmengen und höhere Frequenzen übertragen werden können. Beginnend mit dem ersten FAKRA-Stecker im Jahr 2000, hat sich eine sehr große Variantenvielfalt an Hochleistungssteckverbindern entwickelt. Die Prüfung dieser Steckverbinder findet meist an der Buchse statt, die auf eine Leiterplatte aufgelötet ist. Es gibt für nahezu jede Variante eine passende Prüfanwendung inklusive aller Male-/Female-Varianten. Zu den allgemeinen Anforderungen zum Testen und Prüfen gehören:

  • eine präzise und verschleißarme Kontaktierung,
  • eine optimierte Lebensdauer,
  • eine prozesssichere Datenübertragung,
  • eine schwimmend aufgehängte Montage und
  • möglichst eine Signalübertragung über einen originalen Anschlussstecker.

Bei den FAKRA-Steckern, die auf die Bedingungen im automobilen Einsatz zugeschnitten sind wie Temperatur und Vibration, kommen neben der Flexibilität für die genau unterschiedlichen Varianten weitere Anforderungen hinzu. Dazu gehört beispielsweise eine gute Hochfrequenz-Performance bis 6 GHz. Nur so ist gewährleistet, dass die Übertragung von einfachen Antennensignalen über Signale für Entry-Systeme, Kameratechnik und Mobilfunk bis hin zu GPS und Telematik zuverlässig funktioniert.

Höhere Datenraten und steigende Frequenzen

Die Weiterentwicklung der ersten Generation von FAKRA-Steckverbindern bilden die Mini-Koaxialstecker aus der HFM-Serie. Sie operieren mit Frequenzen bis 15 GHz und erreichen Datenübertragungsraten von bis zu 20 MBit/s – und das bei weniger Gewicht und bis zu 80% weniger Bauraum. Dank ihrer kompakten Bauform sind sie Grundlage für den vermehrten Einsatz von Sensorik-Komponenten aber auch der Elektrifizierung des Fahrzeugs, wie sie insbesondere für das autonome Fahren wichtig werden. Sensorknoten sind die zentrale Schnittstelle für eine Vielzahl von Daten aus ganz unterschiedlichen Sensoren, Kameras, Bediengeräte und HMIs in Echtzeit.

Für die Ministeckverbinder bietet der Hersteller ein komplettes Portfolio an Hochfrequenz- oder Dipolkontaktstiften. Sie lassen sich modular aufbauen, sodass Kontaktstiftkombinationen für 1-fach-, 2-fach- und 4-fach-Steckverbinder verfügbar sind – auch hier in allen Male- und Female-Varianten. Je nach Hersteller kommt als Interface zum Testsystem entweder das High-Speed-Kabel SMPM zum Einsatz oder ein spezieller Lötanschluss. Bei Mini-FAKRA liegt der Fokus neben der absoluten Verlässlichkeit auf der störfreien Hochfrequenz-Performance für eine schnelle Datenübertragung.

Steckverbinder für HSD- Anwendungen prüfen

Der Kontaktstift HFS-802 ist für vollgeschirmte Differentialsteckverbinder H-MTD.
Der Kontaktstift HFS-802 ist für vollgeschirmte Differentialsteckverbinder H-MTD.
(Bild: Ingun)

Außerdem liefert Ingun Prüfanwendungen für besondere Anforderungen. Das betrifft beispielsweise für den HFS-819, eine speziell für HSD- (High-Speed-Data-)Steckverbinder entwickeltes Werkzeug. Mit dem HF-Kontaktstift lassen sich Datenraten bis 1,6 GBit/s erreichen, wie sie für LVBS-, GVIF- oder USB-Signale benötigt werden. Außerdem ist der Kontaktstift frei beweglich gelagert, womit er sich an den Steckverbinder anbindet.

Ein weiteres Beispiel ist der HFS-802: Der HF-Kontaktstift ist für vollgeschirmte Differentialsteckverbinder H-MTD, die für das automatisierte Fahren immer wichtiger werden. Hier entspricht der Grad der Modularität des Prüfsystems dem des Steckverbindersystems (1-fach, 2-fach und 4-fach); außerdem dient zur Kontaktierung das Originalkabel als Interface.

* Jasmin Ott arbeitet bei Ingun Prüfmittelbau als Marketingreferentin in Konstanz.

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