Bewährte Vorgehensweisen für die Auswahl von robusten Steckverbindern

Um sicherzustellen, dass Daten, Signale oder Strom zwischen verschiedenen Komponenten in einem System fließen, sind Steckverbinder erforderlich, die wichtige Geräte miteinander verbinden. Zum Beispiel leiten Steckverbinder den Ausgang eines Mikrofons an einen Verstärker. Auch die Verbindung von Stromversorgungen mit Radar- und anderen Kommunikationssystemen sowie von Sensoren mit Datenprozessoren zur Weiterleitung analoger oder digitaler Signale sind nur zwei der vielen Möglichkeiten, wie Steckverbinder im Alltag eingesetzt werden.

Die Steckverbindertechnologie entwickelt sich zusammen mit den Anwendungsfällen für diese wichtigen Teile ständig weiter. Obwohl das Militär auch in Zukunft einer der größten Märkte für Steckverbinder sein dürfte, ist die Nachfrage nicht nur auf diesen Sektor beschränkt. Laut einer Marktstudie von Lucintel wird der Markt für robuste Steckverbinder bis 2030 ein stetiges jährliches Wachstum von 3,5 % aufweisen.

Fortschritte in der Steckverbindertechnologie

Die Steckverbindertechnologie hat eine lange Geschichte, die mit einem runden Steckverbinder begann, der in den 1930er Jahren für das Flugzeug Douglas DC-1 in Auftrag gegeben wurde. James Cannon von ITT Cannon hat das Produkt entwickelt. Seitdem hat sich die Steckverbindertechnologie - und die breite Palette der verfügbaren Produkte - weiterentwickelt, um der Nachfrage der Industrie gerecht zu werden. Die Verfolgung dieser neuen Fortschritte in der Steckverbindertechnologie gibt einen Einblick in die vielen industriellen Anwendungsfälle für Steckverbinder.

Entwickelt für hohe Temperaturen

Militärische Einsätze unter extremen Klimabedingungen oder Weltraummissionen erfordern Steckverbinder, die nicht nur extremer Kälte und Hitze standhalten, sondern auch schnelle Wechsel zwischen zwei dramatisch unterschiedlichen Temperaturzuständen überstehen. Fortschritte in der Verbindungstechnik haben eine Materialzusammensetzung ermöglicht, die solche Bedingungen ohne Leistungseinbußen toleriert.

Leichte Materialien

In der Luft- und Raumfahrt spielt das Gewicht seit jeher eine wichtige Rolle, da sich jedes Gramm auf die Aerodynamik und den Kraftstoffbedarf auswirkt. Jetzt wird das Thema erneut erforscht, da Steckverbinder in autonomen Fahrsystemen, Elektrofahrzeugen, in der Robotik und in der industriellen Automatisierung zum Einsatz kommen. Große Lasten und Batterielebensdauer sind unvereinbar, so dass Steckverbinder aus leichten Verbundwerkstoffen hergestellt werden, um den technischen und konstruktiven Anforderungen gerecht zu werden.

Modulare Bauweise

Der Infrastrukturbedarf ändert sich häufig, und die Lösungen von heute können schon morgen veraltet sein. In solchen Fällen ist ein kompletter Austausch von Komponenten verschwenderisch und teuer. Modulare Steckverbinder lösen dieses Problem, indem sie die Möglichkeit bieten, Teile selektiv auszutauschen. Die Benutzer können auch verschiedene Konfigurationen kombinieren, um mehr Flexibilität für individuelle Anforderungen zu erhalten.

Miniaturisierung von Komponenten

Die Einführung von Sensoren in einer Vielzahl von Anwendungsfällen, einschließlich Automobilsystemen, führt zu einem größeren Bedarf an Steckverbindern in verschiedenen Größen. Miniaturisierung hilft, kompakte Schaltkreise zu entwickeln, die in engere Räume passen, was in einer Vielzahl von Anwendungen vom Militär bis zur Luft- und Raumfahrt und darüber hinaus notwendig wird.

Der Aufstieg robuster Steckverbinder

Die wachsende Nachfrage nach robuster Steckverbindertechnologie fällt wahrscheinlich mit dem Aufkommen von vernetzten Maschinen in der Industrie zusammen. Industrielles IoT erfordert eine Datenerfassung von Sensoren, die einer Vielzahl von schwierigen Bedingungen ausgesetzt sein können.

Obwohl man sich leicht vorstellen kann, dass Rechenzentren die Drehscheiben für Datenverarbeitung und Echtzeitinformationen sind, bilden datengesteuerte Entscheidungen die Grundlage der meisten modernen Abläufe. Militär, Eisenbahn, Luft- und Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie, Landwirtschaft, Fabrikautomation und Robotik sind alle auf Echtzeitdaten angewiesen - und die Betriebs- und Umweltbedingungen sind alles andere als ideal. Die Geräte müssen unter Umständen extremen Temperaturen, Schmutz und Stürmen standhalten, ohne dass die Signalintegrität und Geschwindigkeit beeinträchtigt wird. Die gesamte Hardware-Ausrüstung - bis hin zu den Steckverbindern, die für die Kommunikation, Vernetzung, Daten- und Energieübertragung im Feld verwendet werden - muss widerstandsfähig sein.

Anspruchsvolle Spezifikationen für robuste Steckverbinder

Nicht alle robusten Steckverbinder sind gleich; eine Vielzahl von Betriebsbedingungen bestimmt die Eigenschaften der Steckverbinder. Vor der Auswahl eines Steckverbinders sollten Sie einige Dinge beachten:

• Die Endanwendung: Es ist wichtig zu bedenken, ob der Steckverbinder in medizinischen Bereichen eingesetzt wird (in diesem Fall muss er möglicherweise einer Sterilisation standhalten), in einem militärischen Kriegsgebiet oder unter Wasser. Die Steckverbinder CA/5015 von ITT Cannon sind robuste Verbindungslösungen, die für die anspruchsvollsten Anwendungen vorgesehen sind. Ursprünglich für die Luftfahrttechnik entwickelt, finden diese nach MIL-DTL 5015 (SAE-AS50151) zugelassenen Steckverbinder heute breite Anwendung in den Bereichen Militär, Transportwesen, Industrie und Schwermaschinen.
• Gewicht des endgültigen Systems: Das Gewicht kann die Leistung eines Steckverbinders beeinträchtigen, indem es einfach den Druck auf die Enden erhöht und zu Verschleiß führt. Auch bei batteriebetriebenen Systemen wie Robotern oder halbautonomen Maschinen spielt das Gewicht eine Rolle, da die für das Schleppen des zusätzlichen Gewichts erforderliche Energie die Lebensdauer der Batterie verkürzen kann. Das Gewicht bestimmt auch das Material des Gehäuses für die Steckverbinder. Gehäuse aus leichtem Aluminium verringern das Gesamtgewicht.
• Cybersicherheit und die Notwendigkeit der Tarnung: Militärische Operationen erfordern vor allem Systeme, die sich der Entdeckung durch den Feind entziehen können. Dies erfordert spezielle Abschirmungstechniken in robusten Steckern. Vollmetallgehäuse schützen elektronische Signale und verhindern elektromagnetische Störungen. Die CA/5015-Serie von ITT Cannon bietet ein umfangreiches Sortiment an Endgehäusen mit Anschlüssen über Einzeldrähte oder Kabel in geschirmter oder ungeschirmter Ausführung.
• Form des Steckers: Steckverbinder gibt es in verschiedenen Formen, z. B. kreisförmig, rechteckig, blattförmig oder modular, um nur einige zu nennen. Die Rundsteckverbinder sind die gängigste Variante für die Übertragung von Strom, Signalen oder Daten. Die Stifte lassen sich beim Zusammenstecken leichter ausrichten, und das runde Design ermöglicht eine kompakte Abdichtung. Rundsteckverbinder haben viele Stifte oder Kontakte, die in einem bestimmten Rastermuster angeordnet sind, um die verschiedenen Arten von Anschlüssen, z. B. für Strom oder Daten, zu ermöglichen.

Arten von Verriegelungen

Sobald der Stecker zwei Systeme miteinander verbindet, muss er verriegelt werden, damit sich die Verbindung nicht löst und die Übertragung von Strom, Daten oder die Signalqualität beeinträchtigt. Zu den gebräuchlichsten Verriegelungssystemen gehören ein schraubenähnlicher Kupplungsmechanismus mit Gewinde, der die Verbindungen fest an ihrem Platz hält, und Druck-Zug-Verbindungen, bei dem sich die Verbindungen durch Drücken verriegeln und durch Ziehen lösen. Steckverbinder wie der TBF10SL-4PS-B von ITT Cannon (Abbildung 1) verfügen über einen Bajonettmechanismus mit Stiften und Nuten, die mit einer Drehung einrasten.

Der Gewindekupplungsmechanismus bietet die höchste Vibrationsfestigkeit, was besonders in der Luft- und Raumfahrt und bei militärischen Anwendungen von Vorteil ist.

Abbildung 1: Der robuste Rundsteckverbinder TBF10SL-4PS-B von ITT Cannon verfügt über einen Bajonettverschluss. (Bildquelle: ITT Cannon, LLC)

Steckzyklen

Ein Steckzyklus ist der Vorgang, bei dem Stecker und Buchse verbunden und getrennt werden. Wiederholtes Ein- und Ausstecken von Geräten kann zur Abnutzung der Leitungen im Stecker führen. Daher werden Steckverbinder nach der Anzahl der Steckzyklen bewertet, denen sie standhalten können. Ein zuverlässiger Steckverbinder kann Hunderte solcher Steckzyklen ohne nennenswerte Schäden verarbeiten.

Schutz vor eindringenden Medien

Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) hat eine Reihe von Bewertungen eingeführt, um zu beurteilen, wie gut elektrische Komponenten Gefahren wie Schmutz und Wasser abwehren können. Diese Einstufungen sind besonders wichtig für militärische Einsätze, bei denen die Komponenten unter schwierigen Bedingungen wie Staub und Hagelschlag funktionieren müssen und deren Leistung routinemäßig getestet wird. Wiederholter Kontakt mit Sand oder Wasser kann elektronische Leitungen korrodieren lassen, zu schlechter Signalübertragung führen und Barrieren schaffen, die starke Verbindungen verhindern. Extreme Umgebungen erfordern in der Regel Steckverbinder mit einer Schutzart von IP68 oder höher.

Diese und eine Vielzahl anderer Anforderungen erfüllen Steckverbinder nach militärischen Spezifikationen (MIL-SPEC). Rundsteckverbinder entsprechen in der Regel den MIL-SPEC-Normen wie MIL-DT-5015, die die CA/5015-Steckverbinder von ITT Cannon erfüllen (Abbildung 2). Diese Rundsteckverbinder funktionieren in einem breiten Temperaturbereich von -55°C bis +200°C.

Abbildung 2: Die CA/5015-Steckverbinder von ITT Cannon sind robuste und vielseitige Lösungen für anspruchsvolle Umgebungen (Bildquelle: ITT Cannon, LLC)

Die CA/5015-Steckverbinder von ITT Cannon sind ideal für Anwendungen in den Bereichen Verteidigung, Schienenverkehr, Luft- und Raumfahrt, Industrie sowie Fabrikautomation und Robotik. Die Serie bietet fünf verschiedene Polarisationen, mit denen der Benutzer sicherstellen kann, dass die Komponenten in der richtigen Ausrichtung gesteckt werden, um eine Beschädigung der Schaltkreise zu vermeiden. Die Steckverbinder sind in einer Vielzahl von Beschichtungsoptionen erhältlich: Cadmium, Zinn-Zink (J-Beschichtung), Zink-Nickel-BlauGen, Zink-Kobalt-Schwarz und Nickel-Kompositionen. Die Steckverbinder entsprechen auch der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances), einer Verordnung der Europäischen Union, die die Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in elektrischen und elektronischen Geräten regelt.

Fazit

Das lebenswichtige Funktionieren elektronischer und elektrischer Geräte in rauen Umgebungen wird in verschiedenen Sektoren immer notwendiger, z. B. in der diskreten Fertigung, in Öl- und Gasanlagen, in der Solar- und Windkrafttechnologie und in industriellen Betrieben wie dem Bergbau. Da viele der heutigen Industrie- und Militäroperationen auf Echtzeitdaten beruhen, müssen Computerhardware und Sensoren an vorderster Front getestet werden, um eine robuste Feldinfrastruktur zu unterstützen. Robuste Steckverbinder wie die CA/5015-Steckverbinderserie von ITT Cannon spielen eine Schlüsselrolle bei der Erfüllung dieser Aufgabe des datengesteuerten Betriebs in allen Sektoren.