Leiterplattensteckverbinder Individuelle PCB-Verbindung im Baukastenprinzip

Autor / Redakteur: Ansgar Thomas * / Kristin Rinortner

Harting bietet mit har-modular eine flexible, frei kombinierbare Leiterplattenverbindung aus dem Baukasten. Das modulare System erleichtert den Weg zum fertigen Gerät für den Entwickler.

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Das Modul für maximale Individualität: Harting möchte Geräteentwickler besser unterstützen und mit einem modularen System den Weg zum fertigen Gerät 
erleichtern. Die Lösung heißt har-modular.
Das Modul für maximale Individualität: Harting möchte Geräteentwickler besser unterstützen und mit einem modularen System den Weg zum fertigen Gerät 
erleichtern. Die Lösung heißt har-modular.
(Bild: Harting)

Mit der Schnittstelle har-modular bietet der Steckverbinderhersteller Harting einen neuen Ansatz für individuelle Board-to-Board-Steckverbindungen. Als Anbieter eines der umfangreichsten DIN-41612-Portfolios im Markt erreichten das Unternehmen aus Espelkamp trotzdem immer wieder Kundenwünsche, die mit Serienteilen nicht oder nicht sinnvoll zu bedienen waren.

Mehr Individualität war seitens der Kunden gefragt. Dieser Herausforderung hat man sich in Espelkamp angenommen und ein modulares System aus einzelnen Bausteinen für die industriellen Lebensadern geschaffen. Diese übertragen Daten, Signale, Power und können in jeder beliebigen Reihenfolge kombiniert werden.

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Die DIN-41612-Leiste ist eine der bekanntesten Lösungen für die Verbindung von Leiterplatten und Racksystemen im Gerätebau. Sie ist in vielen verschiedenen Variationen verfügbar, je nachdem welche Leistungen oder Signale übertragen werden müssen. Über mehrere Jahrzehnte hat Harting das eigene DIN-41612-Portfolio immer weiter ergänzt und auch nach Kundenansprüchen erweitert.

Aber die Entwicklungszyklen der Geräte und auch die benötigte Flexibilität der Verbindungstechnik ändern sich. Denn trotz einer großen Varianz an Standardlösungen, kamen Kunden zuletzt vermehrt mit Anforderungen, die mit Standardlösungen nicht oder nur unzureichend zu erfüllen waren. Entweder gab es keine passende Lösung oder die gewählte Lösung nutzte nur einige ausgewählte Kontakte einer Standardlösung.

So blieben Kontakte ungenutzt und Platz im Gerät wurde verschenkt. Bei der Entwicklung neuer Geräte musste der Ingenieur sich durch die große Auswahl an möglicher Verbindungstechnik suchen und gelangte im ungünstigsten Fall doch nicht zu einer zufriedenstellenden Lösung.

Dieser Herausforderung haben sich die Ingenieure aus Espelkamp angenommen. Geräteentwickler sollten besser unterstützt und mit einem modularen System konnte der Weg zum fertigen Gerät erleichtert werden. Die Lösung heißt har-modular. Ein Baukastenprinzip aus frei kombinierbaren Steckverbinderbausteinen für alle Lebensadern industrieller Geräte.

Alles aus dem Baukasten: Module im Konfigurator zusammenstellen

Der Entwickler kann sich die benötigten Module (Power, Signale, Daten) online in einem Konfigurator zusammenstellen und ab Losgröße 1 ordern. Aus der Varianz der Module und deren maximal möglicher Anzahl pro Steckverbinder ergeben sich so über eine Billion möglicher Kombinationen.

Aufgebaut werden alle Systeme nach dem gleichen Prinzip. Im ersten Schritt wählt der Anwender die Art der zu übertragenden Medien aus und wie viele Kontakte jeweils benötigt werden. Danach richtet sich die Anzahl und Auswahl der Module. Im zweiten Schritt müssen zwei Führungselemente selektiert werden, die für die zuverlässige Führung und Kontaktierung während des Steckvorgangs sorgen.

Diese können sowohl in Kunststoff als auch in Metall ausgeführt sein. Die Position der Führungsstifte ist frei wählbar, sollte aber im optimalen Fall jeweils am Ende der zusammengestellten Leiste sein.

Im dritten und letzten Schritt werden alle Elemente durch zwei Führungsschienen miteinander verbunden. Diese werden nacheinander auf beiden Seiten eingerastet und fertig ist die individuelle Verbindung.

Wie aus dem DIN-Bereich bekannt, können diese individuellen Lösungen für Mother-Daughter-Card-Anordnungen, als auch für Mezzanine-Verbindungen zusammengestellt werden.

Angeboten werden Module für Signale, Power, Coax, Faseroptik, Hochspannung und ein sogenanntes Guiding-Modul, das eine Polarisierung für eine eindeutige Steckrichtung bietet.

Kleine Schnittstellen einfach angepasst: Jeder Zentimeter zählt

Neben der einfacheren Anpassung der Schnittstelle an die notwendige Konfiguration benötigt die Lösung meist auch weniger Platz. Beispielhaft lässt sich eine DIN 41612 Drittelleiste nennen, die die kürzeste mögliche DIN-Bauform darstellt. Diese hat mit Befestigungsflansch eine Breite von 40 mm, ohne immerhin noch 30 mm.

Die kürzeste mögliche Konfiguration hat inklusive der Befestigung eine Breite von 20 mm. Nicht viel, aber im Zweifel der entscheidende Zentimeter. Anwender können so im bekannten DIN-Format auch kleine Anwendungen mit wenigen Kontakten mit dem nötigen Anschluss versehen.

Als weiteres Beispiel könnte folgende Problemstellung dienen: In einem Gerät sind keine 100 mm Platz für eine DIN-Standardleiste vorhanden. Mit der Lösung kann eine Kombination aus einem Signalmodul und vier Hochstromkontakten verwendet werden, die die gleiche Übertragung wie die Standardleiste bewerkstelligt, dabei aber nur 60 statt 100 mm Bauraum benötigt.

In Racksystemen eingesetzt, beträgt der Abstand zwischen Tochterkarten mindestens 15 mm. In der Handhabung und Verarbeitung müssen Anwender sich nicht umstellen.

Wie für Leiterplattenschnittstellen üblich kann auch die modulare Lösung im Reflow-, Wellenlöt- oder Selektivlöt-Verfahren gelötet werden. Für die automatisierte Handhabung kommt die Verbindung in automatengerechter Verpackung und ist auch für Pick-and-place-Systeme vorbereitet.

* Ansgar Thomas ist Senior Global Product Manager DIN 41612 bei Harting Electronics in Rahden.

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