Über Steckverbinder

Kein Gehäuse ohne Steckverbinder: Was immer behaust wird, es muss nicht nur (bestimmungsgemäß) mit der Umgebung in Austausch gehen können – egal ob der Austausch elektrischer (Ladung), elektromagnetischer (Licht) oder stofflicher Natur ist –, sondern sich im Gegensatz dazu auch jederzeit „isolieren“ lassen können (sei es zur Versendung, sei es zur Vemeidung eines gefährlichen Zustands).

Hier tragen wir einige Informationen zu elektrischen Steckverbindern zusammen, die für nahezu jedes technische Gerät von elementarer Bedeutung sind.

Allgemeines zu elektrischen Steckverbindungen

Die Ära industriell gefertigter elektrischer Steckverbindungen setzte vermutlich mit der Verbreitung des Telefons ein. Für die Kommunikation mussten zwei Endgeräte mittels 2-Draht-Leitung verbunden sein. Diese Verbindung wurde im einfachsten Fall an einem Klappenschrank mittels eines Verbindungskabels hergestellt, das an beiden Enden zwei-polige Stecker aufwies, die wir immer noch als „Mono-Klinkenstecker“ kennen. Dem ging möglicherweise die Verwendung zweier Kabel mit (ein-poligen) „Banansteckern“ voraus.

Während bei der Verbindung zweier analoger Telefone womöglich nicht auf die Polung geachtet werden muss, ist die Frage, welche Leitung des „Steckers“ mit welcher Leitung der „Buchse“ verbunden werden muss, grundsätzlich von essentieller Bedeutung. Mehrpolige Steckersysteme lösen dieses Problem von Grund auf auch dadurch, dass die mechanische Verbindung nur erlaubte Kombinationen zulässt (meist ohnehin nur eine einzige).

Zu Beginn der Digitalisierungs-Ära setzte man zugunsten der Geschwindigkeit auf „parallele“ Kommunikation über eine große Anzahl an Leitungen (insbesondere für die Bildübertragung). Die vielpoligen D-SUB-Verbinder aus dieser Zeit sind allerdings auch heute noch gebräuchlich.

Die Vernetzung von Sensoren, Aktoren und Steuereinheit beruht auf der Verbreitung einer Versorgungsspannung, eines seriellen Busses und einer gewissen Anzahl von Select-Leitungen und hat damit einen ähnlichen Bedarf wie die Audio-Technik, die sehr robuste Steckverbinder hervorgebracht hat (mit meist nicht mehr als 8 Polen).

Weiterhin große Bedeutung haben geschirmte und ungeschirmte Ein-Draht-Leitungen mit entsprechenden Steckverbindern.

Neben der Verbindung von Signalleitungen müssen natürlich auch 2-bzw. 3-polige Steckverbinder für die Stromversorgung integriert werden können.

Was ist ein Einbau-Steckverbinder?

Eine elektrische Steckverbindung verbindet zwei ein- oder mehradrige Kabel ohne (bedeutsamen) Spannungsabfall bzw. ohne (bedeutsame) Veränderung des Frequenzspektrums.

Grundsätzlich besteht eine Steckverbindung aus zwei form- und kraftschlüssigen Verbindungspartnern („Stecker & Buchse“), die die elektrischen Kontakten jeweils so ausgerichtet fixieren, dass im gesteckten Zustand der oder die beabsichtigten elektrischen Kontakte hergestellt sind.

Um ein Gerät elektrisch anzuschließen, wird einer der beiden Verbindungspartner – der „Einbau-Steckverbinder“ – so ausgebildet, dass er fest mit dem Gerät verbunden werden kann und dass die von ihm gehaltene elektrische Leitung innerhalb des Gehäuses zur Verfügung steht.

Dabei kann der Einbau-Steckverbinder selbst grundsätzlich sowohl Stecker (einführend, „male“) als auch Buchse (aufnehmend, „female“) sein. Bei kurzschlussgefährdeten bzw. spannungsführenden Kontakten am Einbau-Steckverbinder kommt i.a. die Buchse zum Einsatz.

Schraub- und Flanschverbindung

Einbau-Steckverbinder lassen sich nach der Anzahl benötigter Durchbrüche in der Gehäusewandung unterscheiden:

  • Schraubverbindung (genau ein Durchbruch): Der Einbau-Steckverbinder weist ein Durchsteckgewinde (evtl. mit Verdrehsicherung) mit Kragen/Anschlag auf und wird von der Gegenseite aus mit einer Überwurfmutter arretiert.
  • Flanschverbindung (drei oder mehr Durchbrüche): Der Einbau-Steckverbinder weist einen (für die elektrischen Leitungen passierbaren) Kragen/Anschlag auf und wird mit mindestens zwei (azentrischen) z.B. Schraub- oder Nietverbindungen an der Gehäuse-Wandung befestigt.

Boxtronik-Flansche gibt es für Steckverbinder beider Arten. Im verbundenen Zustand repräsentieren diese dann stets eine Flanschverbindung, wobei Boxtronik-Flansche der kleinsten Größe die gängige XLR-Geometrie aufweisen.

Sonstige Steckverbinder

Neben der Weiterleitung elektrischen Stroms hat die Weiterleitung von Stoff in flüssigem oder gasförmigem Aggregatszustand eine große Bedeutung. Das reicht von der Gartentechnik (Bewässerung) bis zur Medizintechnik, wenn es hier z.B. gilt, Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zu entnehmen und sie einem Organismus dosiert zuzuführen.

Eine elektrische Leitung wird isoliert, um Verluste (bzw. Schäden) vor allem für den (an sich irregulären) Kontaktfall zu verhindern. An Steckverbinder für Stoffleitungen ergehen spezifischere Anforderungen, denn hier sorgt der für den Stoff-Transport unerlässliche Betriebsdruck dafür, dass jegliche undichte Stelle in der Leitung und damit auch an der Steckverbindung, per se zu einem Stoffverlust führt.

Die regelmäßige Betätigung einer elektrischen Steckverbindung (innerhalb der Lebensdauer) dient auch dazu, den Übergangswiderstand und damit den Spannungsverlust an der Kontakstelle klein zu halten. Häufiges Ein- und Ausstecken einer LWL-Kupplung bzw. -Steckverbindung kann dagegen die wesentlichen übertragungstechnischen Parameter (insbesondere Einfüge- und Rückflussdämpfung) sehr schnell negativ beeinträchtigen.