Steckverbinder-Basics: Das sollten Sie über Steckverbinder wissen

| Redakteur: Kristin Rinortner

Ausführungsformen von Steckverbindern

Bild 2: Metrische Rundsteckverbinder mit unterschiedlichen Baugrößen zur Verbindung von Daten-, Signal- und Powerleitungen.
Bild 2: Metrische Rundsteckverbinder mit unterschiedlichen Baugrößen zur Verbindung von Daten-, Signal- und Powerleitungen. (Bild: Phoenix Contact)

Rundsteckverbinder: Rundsteckverbinder sind an der zylindrischen Gehäuseform und dem runden Steckgesicht zu erkennen. Sie werden vorwiegend für den Anschluss von beweglichen Leitungen eingesetzt und zeichnen sich durch die kompakte Bauweise mit geringem Platzbedarf aus. Die Anordnung der Kontakte im Steckgesicht kann symmetrisch, asymmetrisch, zirkular oder linear ausgeführt sein und bauformabhängig einen bis über 100 Pole haben.

Rechtecksteckverbinder: Rechtecksteckverbinder sind Steckverbinder mit einem rechteckigen oder auch trapezförmigen Steckgesicht. Durch diese Bauform ist eine einfache Orientierung beim Stecken gegeben. Sie finden dort Einsatz, wo bewegliche Leitungen von einem Gehäuse oder Bauelement wegführen.

Die Kontakte sind bei Rechtecksteckverbindern zumeist gleichförmig angeordnet. Die Stromübertragung reicht von wenigen Milliampere bis zu mehreren 100 A. Auch Schnittstellen zur Datenübertragung bis in den Gigabit-Bereich sind verfügbar. Je nach Baugröße und Stromübertragung gibt es einen bis über 300 Pole.

Rechtecksteckverbinder sind als modulare Systeme realisierbar. Dabei werden innerhalb eines rechteckigen Gehäuses verschiedene Einsätze, sogenannte Module, angereiht, so dass ein anwendungsspezifischer Steckverbinder entsteht.

RAST-Steckverbinder: Im Hausgerätebereich werden vorwiegend RAST-Steckverbinder (Raster-Anschluss-Steck-Technik) mit den Familien RAST 2.5 und RAST5 eingesetzt. Die RAST-Steckverbinder können zur Kontaktierung indirekt auf Stiftleisten und direkt auf den Rand einer Leiterplatte eingesetzt werden.

Die RAST-Spezifikationen standardisieren eine Reihe von Verbindungseigenschaften, z.B. die geometrischen Dimensionen des Gehäuses, alle funktionsrelevanten Abmessungen und Steckverbindermerkmale wie die Innen- oder Außenverrastung.

Konzipiert für zwei Leistungsbereiche – RAST2.5 für Signalströme, RAST5 für Leistungsströme – war das Ziel der RAST-Norm, die Konformität der Steckverbinder verschiedener Hersteller zu gewährleisten und Fehler im Produktionsprozess aufgrund falsch gesteckter Steckverbindungen auszuschließen bzw. die Montage im Zusammenbau der Endgeräte zu vereinfachen und Fehlverdrahtungen zu verhindern.

RAST ermöglicht die Gruppierung von Anschlüssen, wodurch die Einzelverdrahtung minimiert werden kann. Gebräuchlich sind RAST-Steckverbinder in Schneidklemm-, Crimp- und Schraubklemmtechnik in Polzahlen von bis zu 20 in unterschiedlichen Kodierungen.

Koaxialsteckverbinder: Koaxiale Steckverbinder bestehen aus einem Innenleiter, dem umgebenden Isolator (Dielektrikum) und dem Außenleiter (koaxiale Abschirmung). Koaxiale Steckverbinder dienen der Verbindung von Leiterplatten, Kabeln und Geräten, wobei sehr hohe Frequenzen übertragen werden können. Dabei ist entscheidend, dass im Übertragungssystem durchgängig ein gleichbleibender Wellenwiderstand (Impedanz) eingehalten wird.

Leiterplattensteckverbinder: Über einen Leiterplattensteckverbinder wird die Kontaktierung zur Leiterplatte ermöglicht. Entsprechend der Anwendung unterscheidet man zwischen dem Anschluss von einzelnen Drähten an die Leiterplatte (Wire-to-Board), dem Anschluss eines Rund- oder Flachbandkabels (Cable-to-Board) und der Verbindung zweier Leiterplatten (Board-to-Board).

Zudem besteht ein hier Unterschied zwischen direkter und indirekter Kontaktierung: Bei einer Kontaktierung, bei der ein Steckverbinder mit einem Gegenstück verbunden wird, spricht man von indirektem Stecken. Bei direktem Stecken, der einteiligen Lösung, kontaktiert der Steckverbinder ohne Gegenstück direkt die Leiterbahnen auf der Leiterplatte.

Lichtwellenleiter-Steckverbinder: LWL-Steckverbinder verwenden als Übertragungsmedium optische, aus Glas oder Kunststoff gefertigte Fasern. Um eine optische Übertragung in der Verbindung zu ermöglichen, müssen die Fasern äußerst präzise (sub-μm) zueinander gekoppelt werden. Die Kopplung erfolgt mittels Ferrulen (ultra genaue Führungen), die sich zueinander in runden oder eckigen Bauformen der Steckverbinder aufnehmen lassen.So kann man üblicherweise zwischen einer und 100 Fasern auf einmal zueinander koppeln.

Resultierend aus der technischen Entwicklung sowie aus neuen Einsatzbereichen gibt es verschiedene Steckverbinderbauformen (u.a. LC-, SC-, F-SMA, MPO, MTRJ) und Kupplungsmechanismen (z.B. Push-Pull-, Bajonett-, Schraub- und Rastverschlüsse).

Die Vorteile der LWL-Technologie sind die sehr hohen Übertragungsraten und Reichweiten, die geringere Masse, die kleineren Abmessungen und keine Beeinflussung durch elektromagnetische Störfelder.

Misch- und Sonderbauformen von Steckverbindern

Modulsteckverbinder: Ein Modulsteckverbinder (MSV) integriert gleichartige oder verschiedenartige Kontaktsysteme in einem gemeinsamen Gehäuse. Typischerweise wird dies in einer Art Baukasten zusammengestellt. Die Kontaktsysteme können aus Signal- und Leistungskontakten bestehen. Es gibt auch Ausführungen, die zusätzlich faseroptische und/oder pneumatische Kontaktsysteme enthalten.

Die Modulsysteme sind im Wesentlichen kundenspezifisch aufgebaut, wobei die Kontaktanordnung und Gehäuseausführung vom Hersteller oder Anwender entsprechend der Applikation vorgegeben wird. Die Anwendung der MSV erfolgt vorrangig in den Branchen Automotive, Industrie, Energie, Automatisierung, Bahn und Medizin.

Modulsteckverbinder sind als Verbindungselement vorwiegend von Kabel zu Kabel, wie auch von Kabel zu einer fest eingebauten Schnittstelle (z.B. Leiterplatte, Gehäuse, Schaltschrank), ausgelegt. Entsprechend der Anwendung werden die MSV vorwiegend gedichtet ausgeführt.

Kundenspezifische Anwendungen auf dem Vormarsch

In vielen Branchen werden Steckverbinder nach Kundenvorgaben spezifisch entwickelt. Grund dafür ist, dass vorhandene Bauräume und physikalische Rahmenbedingungen (Vibration, Klima und Temperatur) dazu zwingen, bestimmte Vorgaben einzuhalten. Außerdem werden gezielt Präferenzen und Abgrenzungen durch diese Vorgaben erreicht. Viele Kunden sind nicht an Steckkompatibilität interessiert, sondern lassen nur eigenständige Lösungen zu.

In der Automobilindustrie beispielsweise bestimmt jeder OEM (Original Equipment Manufacturer) die Steckverbinder für die eingesetzten Komponenten und Schnittstellen in der jeweiligen Generation seiner Fahrzeugbaureihen selbst. Dieses hat dazu geführt, dass Kontaktfamilien kundenspezifisch in verschiedenen Gehäuseformen aufgebaut werden, wie z.B. Metallrastnasen oder Clean-Body-Kontakte.

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Dieser Beitrag ist ein Auszug aus dem Positionspapier des ZVEI „Die Welt der Steckverbinder – Technologien und Trends“.

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