Meilensteine der Elektronik

Die chaotische Evolution der Steckverbinder

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Frühere Entwicklungen in der Steckverbindertechnik

Lampenfassung als Steckverbinder: In der Anfangszeit der öffentlichen Stromversorgung in den USA gab es zwei verschiedene Stromtarife für unterschiedliche Nutzung. Der niedrige Tarif war für die Beleuchtung mit Glühlampen gedacht, der teure Tarif für andere Nutzungen. Sehr schnell gab es deshalb Steckverbinder mit Schraubgewinde zum einschrauben in eine Lampenfassung, um den billigeren Strom nicht nur zur Beleuchtung zu nutzen.

Klinken-Steckverbinder: In großer Stückzahl wurden Klinkenstecker in Telefonvermittlungen ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts (ab ca. 1878) eingesetzt. So gab es beispielsweise in Berlin bis zu 85 m lange Klappenschränke mit mehr als 500 000 Klinken. Eine einzelne Telefonistin konnte bis zu 10 000 Verbindungen bedienen. Schon ab 1908 wurden automatische Vermittlungsstellen eingeführt. Die Telefonistin hatte Sprachkontakt mit beiden Teilnehmern einer Verbindung. Wegen der mangelnden Qualität (Frequenzumfang) der damaligen Technik wurde nur weibliches Vermittlungspersonal eingestellt, weil deren „höhere“ Stimme besser verständlich war.

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Klinkenverbinder werden bis heute in sehr großen Stückzahlen eingesetzt zur Übertragung von Tonsignalen (Kopfhörer) und in vielen anderen Anwendungen. Gängige Steckerdurchmesser sind 1/4 Zoll (6,35 mm), 1/8 Zoll (3,17 mm, international meist 3,5 mm) und 1/10 Zoll (2,5 mm). Beim IEC in Genf sind Klinkensteckverbinder als IEC 60603-11 genormt. Anfang diesen Jahres gab es einen Sturm der Entrüstung als Gerüchte aufkamen, dass Apple beim neuen iPhone keine Kopfhörerbuchse mehr einbauen will.

Schuko-Steckverbinder: Das Schutzkontaktsystem wurde zwischen 1925 und 1932 von verschiedenen Personen und Firmen entwickelt. Die Haushaltvariante für 230 V Einphasen-Wechselstrom mit Schutzleiter bis 16 A ist in Europa als CEE 7/4 (Stecker) und CEE 7/3 (Buchse) genormt, international wird es „Stecker-Typ F“ genannt.

Tabelle 2 zeigt eine Auswahl weiterer Steckverbinderarten aus den Anfangsjahren.

RJ-Steckverbinder: In den 1970er Jahren (Patent angemeldet 1973) entwickelte Bell Telephone Laboratories (USA) mit Western Electric (daher auch Western-Stecker/-Buchse), ein Konzernunternehmen, einen be-sonders preisgünstigen Steckverbinder zum Anschluss von Telefonen. Einige Zeit später wurde dieser Modular-Steckverbinder von der „Federal Communications Commission“ (FCC) unter der Bezeichnung „RJ“ (Registered Jack = genormte Buchse) und der dazu passende Stecker (plug) mit verschiedenen Varianten als Norm verabschiedet.

Im Zuge der Liberalisierung des Telefonmarktes in den USA gelangte die Spezifikation über FCC 47CFR68 (F) zu ATCA TIA/EIA-IS-968 zu T1.TR5 und auch zu IEC 60603-7. Einige bekannte Varianten sind: RJ11 (Telefon, USA), RJ45 (eigentlich RJ48, RJ49 oder RJ61) für Ethernet-Verbindungen oder RJ49 für ISDN. Die Bezeichnung ist sehr verbreitet, aber fast immer falsch. RJ45 definiert nur die Mechanik. Als Ethernet-Verbinder sind RJ45-Varianten in sehr großen Stückzahlen weltweit im Einsatz. Für industrielle Anwendungen gibt es inzwischen auch mehrere Varianten im geschützten Gehäuse mit EMV-Schirmung und für einen erweiterten Tem-
peraturbereich. Diese sind auch in verschiedenen IEC-Normen unterschiedlich spezifiziert.

Die Standards für strukturierte Verkabelung TIA 568A/B 1988) und TIA 968A (auch IEC 60603) nutzen modulare Steckverbinder, wie RJ45. Die ISDN-Variante ist international als ISO 8807 und in den USA als IEEE 802.3i genormt. Mit 8 Kontakten und 8 angeschlossenen Drähten wird diese Variante als 8P8C bezeichnet (RJ45 Ethernet u.a.). Im Markt gibt es aber Varianten mit unterschiedlichen Kontaktabständen, die nicht kompatibel sind. Je nach Anwendung ist auch die Zuordnung der Signale zu den Kontakten unterschiedlich.

SCSI: Anfang der 1980er-Jahre war der D-Sub-Steckverbinder sehr populär. Daher wurde dieser bei der Normung (ab 1981) für den parallelen SCSI-Bus eingesetzt und auch für spätere Erweiterungen wurden bevorzugt D-Sub-Varianten ausgewählt. Im Normungsgremium herrschte die Überzeugung „Unter keinen Umständen eine neuen Steckverbindertyp aussuchen oder in Auftrag geben“, weil damals noch die Steckverbinder-Hersteller monatelang versuchten, jeweils ihre eigenen Steckverbindertypen in die Norm einzubringen.

Bei SCSI wurde die Anzahl der Steckverbindervarianten (25 Kontakte bis 80 Kontakte) allein dadurch vervielfacht, dass es unterschiedliche Steckverbinder für die Steckkarten (Rechnerrückwand), für interne Kabel (Pfostenverbinder mit Flachbandkabel), für externe Kabel (Centronics, Sub-D oder HD-Versionen) und für steckbare Laufwerke gab. Eine unvollständige Zählung ergibt etwa 15 Steckverbinderfamilien.

SCSI ist das auch heute noch fast ausschließlich genutzte Protokoll für professionelle Speichersysteme. Werden andere Übertragungsmedien, heute meist serielle Übertragung, genutzt, dann ändern sich nur der Protokollname und gelegentlich einige Interna im Protokoll. Bekannte SCSI-Protokolle sind SAS, SSA, iSCSI, HyperSCSI, FC, FC-AL, FCoE, FCIP, ATAPI, STP für SATA und andere. Einige der für SCSI genutzten Sub-D-Steckverbinder werden auch für andere Protokolle (serielle oder parallele Schnittstelle, Centronics-Drucker usw.) genutzt. Selbst im gleichen Unternehmen wurde beispielsweise bei dem sehr weit verbreiteten Sub-D25 der Kontakt 25 wahlweise für Masse, Schirmung oder 5 V für Termpower genutzt. Kurzschlüsse gibt es also zwangsweise.

VMEbus/VPX: Der parallele VMEbus entstand 1981 in Deutschland. Drei US-amerikanische Firmen (Motorola, Mostek und Signetics) migrierten die von Motorola entwickelte CPU (MC68000) und Teile des VERSAbus auf Europakarten mit DIN-41612-Steckverbindern. Das war die einzige Chance für diese Unternehmen, ihre Produkte an deutsche Industrie-Unternehmen zu verkaufen.

Die amerikanische Technik basierte auf großen Platinen (Pizza-Box-Size) mit indirekten Steckverbindern und ohne Versteifung durch eine Frontplatte. Wird eine solche Platine in eine „Pizza Box“ eingeschoben, dann verbiegt sie sich durch ihr Eigengewicht, wodurch erheblich Probleme entstehen, die am Kartenrand befindlichen Kontakte in die rückwärtigen Steckverbinder-Buchsen einzustecken.

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