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.

Boxtronik-Definition von „Einbau-Steckverbinder“

Eine elektrische Steckverbindung verbindet zwei ein- oder mehradrige Kabel ohne (bedeutsamen) Spannungsabfall bzw. ohne (bedeutsame) Veränderung des Frequenzspektrums. Ist einer der beiden Verbinder an einem Gehäuse angebracht, so dass die von ihm gehaltenen elektrischen Leitungen innerhalb des Gehäuses zur Verfügung stehen, sprechen wir hier von einem „Einbau-Steckverbinder“, egal ob es sich um eine Male-Ausführung (nach außen weisende Kontaktstifte) oder eine Female-Ausführung (nach innen weisende Kontaktöffnungen) handelt.

Grundsätzlich besteht eine Steckverbindung aus zwei form- und/oder kraftschlüssigen Verbindungspartnern, die die elektrischen Kontakten jeweils so ausgerichtet fixieren, dass im gesteckten Zustand der oder die beabsichtigten elektrischen Kontakte hergestellt sind. Es werden folgende Unterscheidungen gemacht, je nachdem ob Verbindungspartner kabelseitig oder gehäuseseitig angebracht sind:

Anbringung erfolgt … Male („einführend“) Female („aufnehmend“)
gehäuseseitig Einbaustecker Buchse*)
kabelseitig Stecker Kupplung

*) Auch Einbaubuchse oder Einbaukupplung genannt.

Einbau-Steckverbinder gibt es also als Einbaustecker oder als Buchse (bzw. Einbaubuchse oder -kupplung). Bei kurzschlussgefährdeten bzw. spannungsführenden Kontakten am Einbau-Steckverbinder kommt die Buchse zum Einsatz, weil die Kontakte i.a. versenkt sind.

Schraub- und Flanschverbindung

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

  • Schraubverbindung (genau ein Durchbruch): Der Einbau-Steckverbinder weist dann ein Durchsteckgewinde (evtl. mit Verdrehsicherung) mit Kragen/Anschlag auf und wird von der Gegenseite aus mit einer Überwurfmutter arretiert. Hier wird noch unterschieden, ob die Kontermutter innen- oder außenseitig angelegt wird.
  • Flanschverbindung (drei oder mehr Durchbrüche): Der Einbau-Steckverbinder kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen und ist mit einem Kragen/Anschlag ausgestattet, der mindestens zwei Bohrungen aufweist, damit der Verbinder an die Gehäuse-Wandung geschraubt oder genietet werden kann.

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 Steckverbindern für Stoffleitungen ergehen spezifischere Anforderungen, denn hier sorgt der für den Stoff-Transport unerlässliche Betriebsdruck dafür (sofern dies nicht die Schwerkraft bewirkt), 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.

Es gibt auch ein Leben ohne Steckverbinder

Lichtwellenleiter werden benötigt, um elektromagnetische Wellen möglichst verlustfrei in der Amplitude und unter weitgehendem Erhalt des Frequenzspektrums auch über größere Entfernungen (Hunderte von Kilometern) vom Sender zum Empfänger zu bringen (wo sie jeweils verbunden bzw. „gesteckt“ werden müssen).

Displays können Licht ohne Leitung bzw. ohne Bündelung zum Empfänger senden, weil sie dort eingesetzt werden, wo der Empfänger eine ausreichende Nähe zum Sender hat. Signale von terrestrischen oder satellitengebundenen Sendern wiederum können an beliebigen Orten (innerhalb eines bestimmten Abstands) bis auf das ursprüngliche Niveau und darüber hinaus verstärkt werden.

Das Motto „Vom Mund zum Ohr – auf dem Strahle der elektrischen Kraft“ aus der Frühzeit des Rundfunks wurzelt womöglich in der Idee, dass das nur klappt, wenn der „Funke“ eben nicht rundum sondern gerichtet strahlt („Radio“ wurzelt im lateinischen Radius für „Strahl“).