Elektrischer Steckverbinder - Electrical connector

Schematische Symbole für Stecker und Buchsen (siehe Geschlecht der Stecker und Befestigungselemente )

Diese Rückseite eines integrierten Verstärkers verfügt über eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen

Anschlüsse auf der Rückseite eines 2018-Computers

Ein elektrischer Steckverbinder ist ein elektromechanisches Gerät, das verwendet wird, um elektrische Leiter zu verbinden und einen elektrischen Stromkreis zu erstellen . Die meisten elektrischen Steckverbinder haben ein Geschlecht  – dh die männliche Komponente, die als Stecker bezeichnet wird , wird mit der weiblichen Komponente oder Buchse verbunden . Die Verbindung kann lösbar sein (wie bei tragbaren Geräten), zum Auf- und Abbau ein Werkzeug erfordern oder als dauerhafte elektrische Verbindung zwischen zwei Punkten dienen. Ein Adapter kann verwendet werden, um unterschiedliche Anschlüsse zu verbinden.

Tausende von Konfigurationen von Steckverbindern werden für Strom- , Daten- und audiovisuelle Anwendungen hergestellt. Elektrische Steckverbinder lassen sich in vier grundlegende Kategorien einteilen, die sich nach ihrer Funktion unterscheiden:

• Inline- oder Kabelverbinder, die fest mit einem Kabel verbunden sind, sodass es in ein anderes Terminal (entweder ein stationäres Instrument oder ein anderes Kabel) eingesteckt werden kann
• Gehäuse- oder Schalttafelanschlüsse, die fest mit einem Gerät verbunden sind, damit Benutzer ein Kabel an ein stationäres Gerät anschließen können
• Leiterplattenmontage- Steckverbinder, die an eine Leiterplatte gelötet sind und einen Punkt für die Kabel- oder Drahtbefestigung bieten . (zB Stiftleisten , Schraubklemmen , Board-to-Board-Steckverbinder )
• Spleiß- oder Stoßverbinder (hauptsächlich Schneidklemmverbinder ), die zwei Draht- oder Kabellängen dauerhaft verbinden

In der Computertechnik werden elektrische Steckverbinder als physikalische Schnittstelle betrachtet und bilden einen Teil der physikalischen Schicht im OSI- Netzwerkmodell.

Physikalischer Aufbau

Neben den oben genannten Klassen zeichnen sich Steckverbinder durch ihre Pinbelegung , Anschlussart , Materialien, Größe, Übergangswiderstand , Isolierung , mechanische Beständigkeit, Schutzart , Lebensdauer (Zyklenzahl) und Benutzerfreundlichkeit aus.

Es ist normalerweise wünschenswert, dass ein Verbinder visuell leicht zu erkennen ist, schnell zusammengebaut und kostengünstig ist und nur einfache Werkzeuge erfordert. In einigen Fällen wählt ein Gerätehersteller möglicherweise einen Stecker speziell aus, weil er nicht mit denen anderer Quellen kompatibel ist, wodurch die Kontrolle darüber ermöglicht wird, was angeschlossen werden kann. Kein einziger Steckverbinder hat alle idealen Eigenschaften für jede Anwendung; die Typenvermehrung resultiert aus den vielfältigen, aber spezifischen Anforderungen der Hersteller.

Materialien

Elektrische Steckverbinder bestehen im Wesentlichen aus zwei Materialklassen: Leitern und Isolatoren. Für Leitermaterialien wichtige Eigenschaften sind Kontaktwiderstand, Leitfähigkeit , mechanische Festigkeit , Formbarkeit und Elastizität . Isolatoren müssen einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen , hohen Temperaturen standhalten und einfach und passgenau herstellbar sein.

Elektroden in Steckverbindern werden aufgrund ihrer guten Leitfähigkeit und Formbarkeit meist aus Kupferlegierungen hergestellt . Alternativen sind Messing , Phosphorbronze und Berylliumkupfer . Das Grundelektrodenmetall ist oft mit einem anderen inerten Metall wie Gold , Nickel oder Zinn beschichtet . Die Verwendung eines Beschichtungsmaterials mit guter Leitfähigkeit, mechanischer Robustheit und Korrosionsbeständigkeit hilft, den Einfluss von passivierenden Oxidschichten und Oberflächenadsorbaten zu reduzieren, die Metall-Metall-Kontaktstellen begrenzen und zum Übergangswiderstand beitragen. Kupferlegierungen haben beispielsweise günstige mechanische Eigenschaften für Elektroden, sind jedoch schwer zu löten und korrosionsanfällig. Daher werden Kupferstifte normalerweise mit Gold beschichtet, um diese Fallstricke zu vermeiden, insbesondere bei analogen Signalen und Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit.

Kontaktträger , die die Teile eines Steckverbinders zusammenhalten , sind in der Regel aus Kunststoff, wegen seiner isolierenden Eigenschaften. Gehäuse oder Gehäuseteile können aus geformtem Kunststoff oder Metall bestehen.

Fehlermodi

Die meisten Steckverbinderfehler führen zu unterbrochenen Verbindungen oder offenen Kontakten:

Steckverbinder sind rein passive Bauelemente, d. h. sie verbessern die Funktion einer Schaltung nicht – daher sollten Steckverbinder die Funktion einer Schaltung so wenig wie möglich beeinträchtigen. Eine unsichere Montage von Steckverbindern (hauptsächlich Chassismontage) kann erheblich zum Ausfallrisiko beitragen, insbesondere wenn sie extremen Stößen oder Vibrationen ausgesetzt sind. Andere Fehlerursachen sind Steckverbinder, die für den angelegten Strom und die angelegte Spannung nicht ausreichend ausgelegt sind, Steckverbinder mit unzureichendem Schutz vor Eindringen und verschlissene oder beschädigte Gehäuse mit Gewinde .

Hohe Temperaturen können auch zu Fehlern in Steckverbindern führen, was zu einer "Lawine" von Fehlern führt – die Umgebungstemperatur steigt, was zu einer Verringerung des Isolationswiderstands und einer Erhöhung des Leiterwiderstands führt; dieser Anstieg erzeugt mehr Wärme und der Zyklus wiederholt sich.

Reibkorrosion (sogenannte dynamische Korrosion ) ist eine häufige Fehlerursache bei elektrischen Steckverbindern, die nicht speziell dafür entwickelt wurden, dies zu verhindern, insbesondere bei solchen, die häufig gesteckt und entkoppelt werden. Oberflächenkorrosion ist ein Risiko für viele Metallteile in den Anschlüssen und Kontakte verursachen kann , eine dünne Oberflächenschicht zu bilden, den Widerstand erhöht, was zu einer Wärmeentwicklung und intermittierenden Verbindungen beitragen. Das Wiedereinsetzen oder Wiedereinsetzen eines Steckverbinders kann jedoch das Problem der Oberflächenkorrosion lindern, da bei jedem Zyklus eine mikroskopische Schicht von der Oberfläche des Kontakts/der Kontakte abgeschabt wird, wodurch eine frische, nicht oxidierte Oberfläche freigelegt wird.

Rundsteckverbinder

Viele Steckverbinder, die für industrielle und hochzuverlässige Anwendungen verwendet werden, haben einen kreisförmigen Querschnitt, ein zylindrisches Gehäuse und kreisförmige Kontaktschnittstellengeometrien. Dies steht im Gegensatz zur rechteckigen Bauform einiger Steckverbinder, zB USB- oder Flachsteckverbinder . Sie werden häufig für ein einfacheres Ein- und Auskuppeln, eine dichte Umgebungsabdichtung und eine robuste mechanische Leistung verwendet. Sie werden häufig in Militär, Luft- und Raumfahrt, Industriemaschinen und im Schienenverkehr eingesetzt, wo MIL-DTL-5015 und MIL-DTL-38999 allgemein spezifiziert sind. In Bereichen wie Tontechnik und Funkkommunikation werden auch Rundsteckverbinder wie XLR und BNC verwendet . AC-Netzstecker sind auch üblicherweise rund, zum Beispiel Schuko- Stecker und IEC 60309 .

NMEA 2000- Verkabelung mit M12-Anschlüssen

Der in IEC 61076-2-101 spezifizierte M12-Steckverbinder ist ein rundes elektrisches Stecker-/Buchsenpaar mit 12-mm-AD-Gegengewinden, das in NMEA 2000 , DeviceNet , IO-Link , einigen Arten von Industrial Ethernet usw. verwendet wird.

Ein Nachteil des kreisförmigen Designs ist seine ineffiziente Nutzung des Plattenplatzes bei Verwendung in Arrays im Vergleich zu rechteckigen Steckverbindern.

Rundsteckverbinder verwenden im Allgemeinen Endgehäuse , die physischen und elektromagnetischen Schutz bieten, während sie manchmal auch ein Verfahren zum Verriegeln des Steckverbinders in einer Buchse bereitstellen. In einigen Fällen bietet dieses Gehäuse eine hermetische Abdichtung oder einen gewissen Schutz vor Eindringen durch die Verwendung von Tüllen , O-Ringen oder Verguss .

Hybridsteckverbinder

Hybridsteckverbinder ermöglichen die Durchmischung vieler Steckverbindertypen, meist über ein Gehäuse mit Einsätzen. Diese Gehäuse können auch eine Vermischung von elektrischen und nichtelektrischen Schnittstellen ermöglichen, wobei Beispiele für letztere pneumatische Leitungsverbinder und Lichtwellenleiterverbinder sind . Da Hybridsteckverbinder modular aufgebaut sind, vereinfachen sie tendenziell die Montage, Reparatur und zukünftige Modifikationen. Sie ermöglichen auch die Herstellung von zusammengesetzten Kabelbaugruppen, die die Installationszeit von Geräten verkürzen können, indem die Anzahl der einzelnen Kabel- und Steckerbaugruppen reduziert wird.

Mechanische Eigenschaften

Pin-Sequenz

Einige Steckverbinder sind so konstruiert, dass bestimmte Pins beim Einstecken vor anderen Kontakt haben und beim Trennen zuerst brechen. Dies wird oft in verwendeten Stromanschlüsse zu schützen Ausrüstung, zB Verbindungssicherheit Boden zuerst. Es wird auch für digitale Signale verwendet, um Verbindungen beim Hot-Swapping richtig zu sequenzieren .

Keying

Beispiele für kodierte Steckverbinder

XLR-Anschluss , zeigt die Kerbe für die Ausrichtung

Ein 4-poliges Mini-DIN- S-Video- Kabel mit Kerben und einem rechteckigen Ausrichtungsstift

Viele Steckverbinder sind mit einer mechanischen Komponente (manchmal als Keilnut bezeichnet ) verkeilt , die ein Stecken in einer falschen Ausrichtung verhindert. Dies kann verwendet werden, um mechanische Beschädigungen von Steckern, ein Einklemmen im falschen Winkel oder in den falschen Stecker oder inkompatible oder gefährliche elektrische Verbindungen zu verhindern, wie z. B. das Einstecken eines Audiokabels in eine Steckdose. Die Kodierung verhindert auch, dass ansonsten symmetrische Stecker in falscher Orientierung oder Polarität angeschlossen werden . Die Codierung ist besonders wichtig für Situationen, in denen viele ähnliche Anschlüsse vorhanden sind, wie z. B. in der Signalelektronik. Zum Beispiel XLR - Steckverbinder haben eine Kerbe richtige Ausrichtung zu gewährleisten, während die Mini-DIN - Stecker einen Kunststoffvorsprung haben , die passt in eine entsprechende Bohrung in dem Sockel (sie auch eine gekerbte Metall skirt sekundären keying bereitzustellen haben).

Verriegelungsmechanismen

Einige Steckergehäuse sind mit Verriegelungsmechanismen ausgestattet, um ein unbeabsichtigtes Trennen oder eine schlechte Abdichtung gegen Umgebungseinflüsse zu verhindern. Zu den Ausführungen von Verriegelungsmechanismen gehören Verriegelungshebel verschiedener Art, Abdrückschrauben , Einschraubhülsen, Push-Pull-Verbinder und Knebel- oder Bajonettsysteme . Einige Steckverbinder, insbesondere solche mit einer großen Anzahl von Kontakten, erfordern zum Verbinden und Trennen hohe Kräfte. Verriegelungshebel und Abdrückschrauben sowie Einschraubhülsen für solche Verbinder dienen häufig sowohl zum Festhalten des Verbinders im verbundenen Zustand als auch zur Bereitstellung der zum Verbinden und Trennen erforderlichen Kraft. Abhängig von den Anwendungsanforderungen können Gehäuse mit Verriegelungsmechanismen unter verschiedenen Umweltsimulationen getestet werden, die Stöße und Vibrationen, Spritzwasser, Staub usw. umfassen, um die Integrität der elektrischen Verbindung und Gehäusedichtungen sicherzustellen.

Backshells

Backshells sind ein gängiges Zubehör für industrielle und hochzuverlässige Steckverbinder, insbesondere Rundsteckverbinder . Backshells schützen in der Regel den Stecker und/oder das Kabel vor Umwelteinflüssen oder mechanischen Belastungen oder schirmen es vor elektromagnetischen Störungen ab . Es gibt viele Arten von Backshells für verschiedene Zwecke, einschließlich verschiedener Größen, Formen, Materialien und Schutzstufen. Endgehäuse werden normalerweise mit einer Klemme oder einer geformten Manschette am Kabel befestigt und können zur Befestigung an einer passenden Buchse mit einem Gewinde versehen werden. Backshells für Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen werden in den USA durch SAE AS85049 reguliert.

Hyperboloide Kontakte

Um eine sichere Signalstabilität in extremen Umgebungen zu gewährleisten, kann das herkömmliche Stift- und Buchsendesign unzureichend sein. Hyperboloid-Kontakte sind so konzipiert, dass sie extremeren physikalischen Anforderungen wie Vibrationen und Stößen standhalten. Sie benötigen außerdem rund 40 % weniger Steckkraft – nur 0,3 Newton (1 oz _f ) pro Kontakt –, was die Lebensdauer verlängert und in einigen Fällen eine Alternative zu steckkraftfreien Steckverbindern bietet .

Bei einem Verbinder mit hyperboloiden Kontakten weist jeder Buchsenkontakt mehrere gleich beabstandete Längsdrähte auf, die in eine hyperbolische Form verdrillt sind. Diese Drähte sind hoch belastbar, aber immer noch etwas elastisch, daher funktionieren sie im Wesentlichen als lineare Federn. Beim Einführen des männlichen Stifts werden axiale Drähte in der Buchsenhälfte ausgelenkt und wickeln sich selbst um den Stift, um eine Anzahl von Kontaktpunkten bereitzustellen. Die inneren Drähte, die die hyperboloide Struktur bilden, werden normalerweise an jedem Ende verankert, indem die Spitze in eine Nut oder Kerbe im Gehäuse gebogen wird.

Hyperboloid-Kontakte sind zwar unter Umständen die einzige Möglichkeit, eine zuverlässige Verbindung herzustellen, haben jedoch den Nachteil, dass sie in einem Steckverbinder ein größeres Volumen einnehmen, was bei hochdichten Steckverbindern zu Problemen führen kann. Sie sind auch deutlich teurer als herkömmliche Stift- und Buchsenkontakte, was ihre Verbreitung seit ihrer Erfindung in den 1920er Jahren durch Wilhelm Harold Frederick eingeschränkt hat. In den 1950er Jahren machte Francois Bonhomme hyperboloide Kontakte mit seinem „Hypertac“-Konnektor populär, der später von der Smiths Group übernommen wurde . In den folgenden Jahrzehnten gewannen die Steckverbinder stetig an Popularität und werden immer noch für medizinische, industrielle, militärische, Luft- und Raumfahrtanwendungen sowie für Bahnanwendungen (insbesondere Züge in Europa) verwendet.

Pogo-Pins

Pogo-Pin-Anschlüsse

Pogo-Stifte oder federbelastete Steckverbinder werden häufig in Verbraucher- und Industrieprodukten verwendet, bei denen mechanische Belastbarkeit und Benutzerfreundlichkeit im Vordergrund stehen. Der Verbinder besteht aus einem Zylinder, einer Feder und einem Kolben. Sie werden aus Sicherheitsgründen in Anwendungen wie dem MagSafe- Steckverbinder verwendet und können weniger schädlich sein als herkömmliche Stift- und Buchsenkonstruktionen, was zu ihrer Verwendung bei In-Circuit-Tests führt .

Kronenfederverbinder

Typischer Kronenfederstecker und seine Buchse

Kronenfeder-Steckverbinder werden häufig für höhere Stromflüsse und industrielle Anwendungen verwendet. Sie verfügen über eine hohe Anzahl an Kontaktstellen, die eine elektrisch zuverlässigere Verbindung als herkömmliche Stift- und Buchsenverbinder bieten.

Verbindungsmethoden

Steckverbindungen

Männlicher MIL-DTL-5015- Stecker

Weiblicher VGA-Anschluss

Männlicher serieller Port- Anschluss

Passflächen eines hermaphroditischen Verbinders

Obwohl technisch ungenau, können elektrische Steckverbinder als eine Art Adapter angesehen werden, um zwischen zwei Anschlussmethoden zu konvertieren, die an einem Ende fest verbunden und am anderen Ende (normalerweise) lösbar sind. Per Definition hat jedes Ende dieses "Adapters" eine andere Anschlussmethode – zB die Lötfahnen an einem Telefonstecker und der Telefonstecker selbst. In diesem Beispiel stellen die mit dem Kabel verbundenen Lötfahnen die dauerhafte Verbindung dar, während der Steckerabschnitt mit einer Buchse verbunden ist, die eine lösbare Verbindung bildet.

Es gibt viele Möglichkeiten, einen Stecker an einem Kabel oder Gerät anzubringen. Einige dieser Methoden können ohne spezielle Werkzeuge durchgeführt werden. Andere Verfahren erfordern zwar ein spezielles Werkzeug, können Steckverbinder jedoch viel schneller und zuverlässiger montieren und erleichtern die Reparatur.

Die Anzahl der Male, die ein Steckverbinder mit seinem Gegenstück verbinden und trennen kann, während er alle seine Spezifikationen erfüllt, wird als Steckzyklen bezeichnet und ist ein indirektes Maß für die Lebensdauer des Steckverbinders. Das verwendete Material für den Steckverbinderkontakt, der Beschichtungstyp und die Dicke sind ein wichtiger Faktor, der die Steckzyklen bestimmt.

Steckverbindungen

Steckverbindungen bestehen normalerweise aus einem Stecker (typischerweise Stiftkontakte) und einer Buchse (typischerweise Buchsenkontakte). Oft, aber nicht immer, sind Buchsen wie bei einem Einbaustecker (siehe oben) fest an einem Gerät befestigt und Stecker an einem Kabel befestigt.

Stecker haben im Allgemeinen einen oder mehrere Stifte oder Zinken, die in Öffnungen in der Gegenbuchse eingeführt werden. Die Verbindung zwischen den zusammenpassenden Metallteilen muss ausreichend fest sein, um eine gute elektrische Verbindung herzustellen und den Stromkreis zu schließen. Eine alternative Art der Stecker- und Buchsenverbindung verwendet hyperboloide Kontakte , die eine zuverlässigere elektrische Verbindung ermöglichen. Wenn Sie mit mehrpoligen Steckverbindern arbeiten, ist es hilfreich, ein Pinbelegungsdiagramm zu haben , um den Draht- oder Schaltungsknoten zu identifizieren, der mit jedem Pin verbunden ist.

Einige Steckertypen können Stift- und Buchsenverbindungstypen in einer einzigen Einheit kombinieren, die als hermaphroditischer Stecker bezeichnet wird . Diese Verbinder umfassen das Zusammenstecken sowohl mit männlichen als auch mit weiblichen Aspekten, wobei komplementäre gepaarte identische Teile enthalten sind, die jeweils sowohl Vorsprünge als auch Vertiefungen enthalten. Diese Passflächen werden in identische Fittings montiert, die sich ohne Rücksicht auf das Geschlecht frei mit anderen kombinieren lassen (vorausgesetzt, dass Größe und Typ übereinstimmen).

Manchmal werden beide Enden eines Kabels mit dem gleichen Steckertyp abgeschlossen, wie bei vielen Ethernet- Patchkabeln. In anderen Anwendungen werden die beiden Enden abgeschlossen unterschiedlich, entweder mit männlichen und weiblichen Verbinder desselben (wie in einem Verlängerungskabel ) oder mit inkompatiblen Verbindern, die manchmal eine genannt Adapterkabel .

Stecker und Buchsen werden häufig in verschiedenen Steckersystemen verwendet, darunter Flachstecker, Steckbretter , XLR-Stecker , Autosteckdosen , Bananenstecker und Telefonstecker .

Buchsen und Stecker

Männlicher Telefonstecker

Eine Buchse ist ein Stecker, der an der Oberfläche einer Trennwand oder eines Gehäuses installiert wird und mit seinem Gegenstück, dem Stecker, zusammenpasst . Nach Angaben der American Society of Mechanical Engineers wird der stationäre (festere) Stecker eines Paares als Buchse (mit J bezeichnet) klassifiziert , die normalerweise wie bei einem Chassis- oder Panelmontagestecker an einem Gerät befestigt wird. Der bewegliche (weniger feste) Verbinder wird als Stecker (mit P bezeichnet) klassifiziert , der dazu bestimmt ist, an einem Draht, Kabel oder einer abnehmbaren elektrischen Baugruppe befestigt zu werden. Diese Konvention ist derzeit in ASME Y14.44-2008 definiert, die IEEE 200-1975 ersetzt , die wiederum von der lange zurückgezogenen MIL-STD-16 (aus den 1950er Jahren) abgeleitet ist und das Erbe dieser Steckverbinder-Namenskonvention hervorhebt. IEEE 315-1975 arbeitet mit ASME Y14.44-2008 zusammen, um Buchsen und Stecker zu definieren.

Der Begriff Jack kommt in mehreren verwandten Begriffen vor:

• Die registrierte Buchse oder modulare Buchse in RJ11, RJ45 und anderen ähnlichen Anschlüssen, die für Telekommunikations- und Computernetzwerke verwendet werden
• Die Telefonbuchse der manuellen Telefonzentralen , die die Buchse ist, die zum ursprünglichen 1 ⁄ 4 Zoll (6,35 mm) Telefonstecker passt
• Die 1 / 4 - Zoll (6,35 mm) Telefonbuchse , die in vielen elektronischen Anwendungen in verschiedenen Konfigurationen, die manchmal als eine Kopfhörerbuchse
• Die Cinch-Buchse , auch als Phono-Buchse bekannt , ist in der audiovisuellen Unterhaltungselektronik üblich
• Die EIAJ-Buchse für Verbrauchergeräte, die eine Stromversorgung von weniger als 18,0 Volt benötigen

Crimp-Anschlüsse

Ein Draht und ein Stecker werden zusammen mit einem Crimpwerkzeug gecrimpt

Crimpverbinder sind eine Art lötfreier Verbindung, bei der mechanische Reibung und gleichmäßige Verformung verwendet werden, um einen Verbinder an einem vorabisolierten Draht (normalerweise Litze) zu befestigen. Crimpen wird in Spleißverbindern , gecrimpten Multipin-Steckern und -Buchsen und gecrimpten Koaxialsteckverbindern verwendet. Das Crimpen erfordert normalerweise ein spezielles Crimpwerkzeug, aber die Steckverbinder sind schnell und einfach zu installieren und stellen eine gängige Alternative zu Lötverbindungen oder Schneidklemm-Steckverbindern dar. Effektive Crimpverbindungen verformen das Metall des Steckverbinders über seine Streckgrenze hinaus, so dass der komprimierte Draht Spannungen im umgebenden Steckverbinder verursacht und diese Kräfte gegeneinander wirken und eine hohe Haftreibung erzeugen . Aufgrund des elastischen Elements in Crimpverbindungen sind sie sehr widerstandsfähig gegen Vibrationen und Thermoschock .

Crimpkontakte sind dauerhaft (dh die Stecker und Drahtenden können nicht wiederverwendet werden).

Gecrimpten Plug-and-socket Stecker können klassifiziert werden als Rück Freisetzung oder Front Freisetzung . Dies bezieht sich auf die Seite des Steckers, auf der die Pins verankert sind:

• Die vorderen Freigabekontakte werden von der Vorderseite (Kontaktseite) des Steckers gelöst und von der Rückseite entfernt. Das Entfernungswerkzeug greift in den vorderen Teil des Kontakts ein und schiebt ihn bis zur Rückseite des Steckverbinders durch.
• Rückseitige Freigabekontakte werden freigegeben und von der Rückseite (Kabelseite) des Steckverbinders entfernt. Das Demontagewerkzeug löst die Kontakte von der Rückseite und zieht den Kontakt aus der Halterung.

Gelötete Anschlüsse

Viele Steckverbinder sind mit einem Draht oder Kabel befestigt durch Verlöten Leiter mit Elektroden auf der Rückseite des Verbinders. Lötverbindungen in Steckverbindern sind bei richtiger Ausführung robust und zuverlässig, aber in der Regel langsamer als Crimpverbindungen. Wenn Drähte an die Rückseite eines Steckverbinders gelötet werden sollen, wird häufig eine Endhülse verwendet, um die Verbindung zu schützen und eine Zugentlastung hinzuzufügen. Es sind Metall- Lötbecher oder -Töpfe vorgesehen, die aus einem zylindrischen Hohlraum bestehen, den ein Monteur vor dem Einführen des Drahtes mit Lot ausfüllt.

Beim Herstellen von Lötverbindungen ist es möglich, das Dielektrikum zwischen Stiften oder Drähten aufzuschmelzen. Dies kann zu Problemen führen , da die Wärmeleitfähigkeit von Metallen Ursachen Wärme schnell durch die Kabel und Stecker zu verteilen, und wenn diese Wärme Kunststoff dielektrischen schmilzt, kann es zu Kurzschlüssen oder „aufgeweiteten“ (konisch) Isolierung. Lötverbindungen sind auch anfälliger für mechanisches Versagen als Crimpverbindungen, wenn sie Vibrationen und Druck ausgesetzt sind.

Schneidklemmverbinder

Da das Abisolieren von Drähten zeitaufwendig ist, verwenden viele Verbinder, die für eine schnelle Montage bestimmt sind, Schneidklemmverbinder, die die Isolierung beim Einführen des Drahtes durchtrennen. Diese haben im Allgemeinen die Form einer gabelförmigen Öffnung in der Klemme, in die der isolierte Draht gedrückt wird, der die Isolierung durchschneidet, um den Leiter zu kontaktieren. Um diese Verbindungen in einer Fertigungsstraße zuverlässig herzustellen, kontrollieren Spezialwerkzeuge die bei der Montage aufgebrachten Kräfte exakt. In kleinen Mengen kosten diese Werkzeuge tendenziell mehr als Werkzeuge für Crimpverbindungen.

Schneidklemmverbinder werden in der Regel mit kleinen Leitern für Signalzwecke und bei Niederspannung verwendet. Stromleiter, die mehr als ein paar Ampere tragen, werden mit anderen Mitteln zuverlässiger abgeschlossen, obwohl "Hot-Tap"-Pressverbinder in Automobilanwendungen als Ergänzungen zu bestehenden Kabeln verwendet werden.

Ein gängiges Beispiel ist das mehradrige Flachbandkabel, das in Computerlaufwerken verwendet wird; jeden der vielen (ungefähr 40) Drähte einzeln abzuschließen, wäre langsam und fehleranfällig, aber ein Schneidklemmverbinder kann alle Drähte in einem einzigen Vorgang abschließen. Eine weitere sehr verbreitete Anwendung sind sogenannte Punch-Down-Blöcke, die zum Abschluss von ungeschirmten Twisted-Pair- Leitungen verwendet werden.

Anschlussklemmen an einem bi-verstärkten Lautsprecher

Verbindliche Beiträge

Polklemmen sind eine Eindrahtverbindungsmethode, bei der abisolierter Draht an eine Metallelektrode geschraubt oder geklemmt wird. Solche Steckverbinder werden häufig in elektronischen Testgeräten und Audio verwendet. Viele Anschlussklemmen akzeptieren auch einen Bananenstecker .

Schraubklemmen

Schraubverbindungen werden aufgrund ihres einfachen, aber zuverlässigen Aufbaus häufig für semipermanente Verdrahtungen und Verbindungen innerhalb von Geräten verwendet. Das Grundprinzip aller Schraubklemmen besteht darin, dass die Spitze eines Bolzens auf einen abisolierten Leiter klemmt. Sie können verwendet werden, um mehrere Leiter zu verbinden, Drähte mit einer Leiterplatte zu verbinden oder ein Kabel in einen Stecker oder eine Buchse zu terminieren. Die Klemmschraube kann in Längsachse (parallel zum Draht) oder Querachse (senkrecht zum Draht) oder in beiden wirken. Einige Nachteile sind, dass das Anschließen von Drähten schwieriger ist als das einfache Einstecken eines Kabels und Schraubklemmen im Allgemeinen nicht sehr gut gegen Kontakt mit Personen oder fremden leitenden Materialien geschützt sind.

Klemmenblöcke verschiedener Typen

Reihenklemmen (auch genannt Terminal Bretter oder Streifen liefern ein bequemes Mittel des Verbindens) einzelne elektrische Leitungen ohne Spleiß oder physikalisch Verbindens der Ende. Da Klemmenblöcke für eine Vielzahl von Kabelgrößen und Klemmenanzahlen leicht erhältlich sind, sind sie eine der flexibelsten Arten von elektrischen Steckverbindern auf dem Markt. Ein Klemmenblocktyp akzeptiert Drähte, die nur durch Abisolieren eines kurzen Stücks der Isolierung am Ende vorbereitet werden . Eine andere Art, die oft als Sperrstreifen , Drähte, die akzeptiert Ring oder Flachstecker haben Nasen auf die Drähte gecrimpt.

Auf Leiterplatten (PCB) montierte Schraubklemmen ermöglichen den Anschluss einzelner Drähte an eine Leiterplatte durch an die Platine gelötete Leitungen.

Ring- und Flachsteckverbinder

Crimpverbinder in Ringform

Die Anschlüsse in der oberen Reihe des Bildes werden als Ringkabelschuhe und Spatenkabelschuhe (manchmal auch als Gabel- oder geteilte Ringkabelschuhe bezeichnet) bezeichnet. Der elektrische Kontakt wird durch die flache Oberfläche des Rings oder Spatens hergestellt, während sie mechanisch durch Durchstecken einer Schraube oder eines Bolzens befestigt werden. Der Formfaktor des Flachsteckers erleichtert die Verbindungen, da die Schraube oder der Bolzen teilweise eingeschraubt bleiben kann, wenn der Flachstecker entfernt oder angebracht wird. Ihre Größe kann durch die Dicke des leitenden Drahtes und den Innen- und Außendurchmesser bestimmt werden.

Flachsteckverbinder

Flachsteckverbinder (untere Hälfte des Fotos). Ring- und Flachstecker (obere Hälfte). Bullet Terminals, männlich und weiblich (rechts-Mitte, mit blauen Drähten)

Ein Messerleiste ist eine Art von Eindraht, Plug-and-socket Verbindungseinrichtung eine flache leitende Klinge (Stecker) verwenden , die in eine Aufnahme eingesetzt ist. Drähte werden in der Regel durch Crimpen oder Löten an Stecker- oder Buchsenleistenklemmen befestigt . Es stehen isolierte und nicht isolierte Varianten zur Verfügung. In einigen Fällen ist das Blade ein integraler Bestandteil einer Komponente (wie eines Schalters oder einer Lautsprechereinheit), und der wechselseitige Anschlussanschluss wird auf den Anschlussanschluss des Geräts geschoben.

Andere Verbindungsmethoden

• Krokodilklemmen (Krokodilklemmen) – leitfähige Klemmen für temporäre Verbindungen, z. B. Überbrückungskabel
• Board-to-Board-Steckverbinder – z. B. Card-Edge-Steckverbinder oder FPGA-Mezzanine-Steckverbinder
• Twist-on-Drahtverbinder (z. B. Drahtmuttern) – verwendet in Niederspannungsstromkreisen für Drähte bis etwa 10 AWG
• Wire Wrapping – verwendet in älteren Leiterplatten

Siehe auch

Anschlüsse

Verweise

Allgemein

• Foreman, Chris, "Sound System Design", Handbook for Sound Engineers , 3. Auflage, Glen M. Ballou, Hrsg., Elsevier Inc., 2002, S. 1171–72.

Externe Links

Medien zu elektrischen Steckverbindern bei Wikimedia Commons