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Steckverbinder

Steckverbinder dienen dem Trennen / Verbinden von Leitungen (Elektrischer Strom, technische Medien, optische Strahlung). Weltweit existieren viele normierte Steckverbinder.

In diesem Artikel werden die wichtigsten dieser Stecksysteme für elektrischen Strom und optische Strahlung (Licht und Infrarot) aufgeführt.

Unterschieden werden einerseits Normen für die geometrische Form von Steckern, Buchsen, Kupplungen und Steckdosen und andererseits Normen für das elektrische bzw. optische Signal, das über Kabel bzw. Lichtwellenleiter und Steckverbinder übertragen wird. In diesem Artikel werden nur die mechanischen Normen behandelt.

Inhaltsverzeichnis

Grundbauformen

Bei elektrischen Steckverbindungen unterscheidet man den männlichen Teil einer Steckverbindung (mit nach außen weisenden Kontaktstiften) vom weiblichen Teil (mit nach innen weisenden Kontaktöffnungen). Der männliche Teil wiederum ist ein Stecker, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder ein Einbaustecker, wenn er fest in ein Gerätegehäuse eingebaut ist. Der weibliche Teil ist eine Kupplung, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder eine Buchse, wenn er fest in ein Gerätegehäuse eingebaut ist.

Es gibt auch Steckverbinder mit Steckelementen beiderlei Geschlechts oder solche für elektrischen Strom, Strahlung oder Medien in einem gemeinsamen Steckergehäuse.

Bei Leiterplatten unterscheidet man direkte und indirekte Steckverbinder. Bei direkten Steckverbindern sind die Steckkontakte speziell geformte Leiterbahnen. Bei indirekten Steckverbindern werden spezielle Stecker aufgelötet. Bei den Gegenstücken der direkten Steckverbinder auf den Leiterplatten spricht man von Federleisten, es sind praktisch Buchsenleisten.

Verbindung zu Platine oder Kabel

Steckverbinder auf einer Platine werden meistens über gerade oder gewinkelte Lötstifte mit der Platine verlötet. Das deckt in vielen Fällen auch schon die mechanische Befestigung ab. Wenn größere mechanische Robustheit benötigt wird, wird in einer ersten Stufe beispielsweise eine Abschirmfläche stabiler und mehrfach mit der Platinenmasse verlötet, in einer zweiten Stufe werden zusätzliche Niet- oder Schraubverbindungen zur Platine eingesetzt.

Kabel oder Schaltdrähte werden entweder an Lötösen des Steckverbinders angelötet oder bei der Hausinstallation auch per Madenschraube angeklemmt, oder der Verbinder wird – bei vieladrigen Flachkabeln – mit Schneidklemmpresstechnik auf das Kabel aufgepresst.

Mechanische Arretierung

Wenn schwere Kabel anzuschließen sind, kann die Haltekraft der gesteckten elektrischen Verbindungsstifte nicht die mechanische Stabilität der Steckverbindung gewährleisten. In diesen Fällen wird eine zusätzliche mechanische Verbindung hergestellt.

Bei Verbindungen innerhalb von Gehäusen wird dabei oft eine einfache Snap-In-Technik verwendet, die sich auch manuell leicht wieder lösen lässt.

Bei äußeren Verbindungen überwiegt die Arretierung per Schraubverbindung, wie sie beispielsweise bei D-Sub-Steckverbindern üblich ist. Eine andere Art von Schraubverbidung existiert für professionelle Ausführungen von DIN-Steckverbindern, die mit einer Überwurfmutter arbeiten. Daneben gibt es bei der Centronics-Schnittstelle eine Arretierung mit Federdrahtschleifen und eine sanft per Federkraft einrastende Verbindung wie bei USB-Steckern. Bei Klinkensteckern ist diese Rastfunktion jedoch schon in den Kontaktteil integriert. Bei Hochfrequenzverbindungen wie beispielsweise den BNC-Steckern gibt es auch einen Bajonett-Verschluss. Bei Drehstrom- und Hochspannungssteckverbindern gibt es eine Reihe von Riegel- und Klammermechaniken.

Steckergehäuse

Stecker und Kupplungen werden bei internen Verbindungen oft unverkleidet belassen. Wenn es aber um Außenverbindungen geht, ist es aus mehreren Gründen angeraten, die Kontaktstelle zu verkleiden:

Berührungsschutz
Einerseits sollen ein Benutzer oder auch andere Kabel oder Geräte davor bewahrt werden, in Kontakt mit möglicherweise gefährlichen Spannungen zu kommen, andererseits sollen die Leiter vor ungewollten Verbindungen mit ganz anderen Signalen oder Potentialen geschützt werden. Außerdem bewirkt diese Kapselung noch einen gewissen Staub- und Korrosionsschutz (siehe beispielsweise bei Industrie-PC).
Zugentlastung
Schwere Kabel sollen nicht direkt an der elektrischen Kontaktstelle ziehen, da diese nicht dafür ausgelegt ist und auf Dauer versagen könnte. Das abgehende Kabel wird deshalb oft per Crimpen oder Schraubklemmen innerhalb des Steckergehäuses festgeklemmt, so dass die Kräfte an dieser Stelle definiert angreifen können.
Mechanische Festigkeit
Wenn man eine Steckverbindung löst, soll man nicht am Kabel ziehen (auch wenn eine Zugentlastung vorhanden ist), der Steckverbinder soll so geformt sein, dass er gut greifbar und handhabbar ist. Dazu ist die Oberfläche oft auch geriffelt, um Zugkräfte besser zu übertragen.
Abschirmung
Insbesondere bei Audio- und Hochfrequenzverbindungen ist es wichtig, Signalleitungen gegen Einstrahlung von Störungen abzuschirmen. Das Steckergehäuse enthält für diese Fälle eine geschlossene metallische Abschirmung. Meistens besteht sie aus separaten Teilen, die in äußeren, isolierenden Plastikteilen eingeschlossen werden. Bei DIN-Steckern gibt es dabei Varianten mit einem einzigen röhrenförmigen Abschirmteil, in das der eigentliche Kontaktteil eingeschoben wird, sowie Varianten mit zwei Metall-Halbschalen, die erst vom darüber geschobenen Plastikaußenteil zusammengehalten werden. In das Abschirmteil ist auch oft die Zugentlastung integriert, die dabei elektrisch direkt mit der äußeren Abschirmung des abgehenden Kabels verbunden wird.

Die Steckergehäuse werden bei Massenfertigung oft einfach durch Umspritzung des Kontaktteils mit Kunststoff hergestellt. Auch Crimpen kommt vor. Bei Montage für spätere Lösbarkeit gibt es die Varianten des Aufschiebens mit Einrasten oder Zusammenschraubens.

Schaltbuchsen

Manche Einbaubuchsen sind mit einem elektrischen Schalter kombiniert, der durch den Einsteckvorgang des Steckers betätigt wird. So kann sich ein Gerät auf einfache Weise darauf anpassen, ob eine Verbindung hergestellt wurde oder nicht. Die Mechanik der Schaltkontakte ähnelt weitgehend der von elektromechanischen Relais.

Bei Diodensteckern erfolgt die Betätigung durch die umgebende Metallabschirmhülse. Bei Klinkensteckern drängt der zentrale Kontaktstift einen mechanischen Hebel zur Seite, bei Stromversorgungssteckern die äußere Hülse.

Eine häufige Anwendung findet man bei Kopfhöreranschlüssen: Wenn ein Kopfhörerkabel angeschlossen wird, wird durch die Schaltbuchse die Verbindung zu einem ebenfalls vorhandenen Lautsprecher unterbrochen. Bei Stromversorgungssteckern wurde früher einfach die Verbindung zu einer ebenfalls vorhandenen Batterie unterbrochen, heutzutage wird dagegen häufig auf elektronischem Wege eine Aufladung interner Akkus ausgelöst. Weitere Anwendungen siehe unter Gerätestecker.

Stromversorgung

Einphasen-Haushaltsstecksysteme

Einphasen-Haushalstsstecker dienen zur elektrischen lösbaren Verbindung von Geräte-Anschlussleitungen an das Stromnetz der Hausinstallation. Sie werden auch an Leuchten, Bürogeräten und kleinen Maschinen in der Industrie eingesetzt. Haushaltsstecker werden international als Typen A bis M klassifiziert. Diese Einteilung stammt aus einer Veröffentlichung des amerikanischen Handelsministeriums und hat sich weltweit durchgesetzt. Leider geht die Einteilung der Stecker nicht auf alle Unterschiede der weltweit üblichen Stecker ein; von einem Steckertyp kann es daher mehrere Varianten geben, die auch teilweise nicht untereinander kompatibel sind.

Andere elektrische Stecksysteme

Siehe auch

Audio

Analoges Videosignal

Beim Compositesignal alias FBAS gibt es drei qualitativ abgestufte Steckverbindungen:

Für das S-Videosignal:

Für die Satellitenzwischenfrequenz zwischen Schüssel und Receiver:

Hochfrequenz

Daten

Labor

Laborsteckverbinder sind Verbinder für Einzelleiter zum Aufbau von Versuchsschaltungen. Am gebräuchlichsten sind Bananenstecker mit 4 mm Nennduchmesser, die es in berührungsgeschützter und ungeschützter Bauform gibt. Ähnliche Stecksysteme gibt es auch mit 6 mm und 2 mm Nenndurchmesser.

Weiterhin werden zum Aufbau komplexerer Schaltungen auch sogenannte Steckbretter verwendet, bei denen Brücken aus massivem Draht als Steckverbindung auf einer Grundplatte dienen, die dazu eine Vielzahl teilweise miteinander verbundener Buchsen besitzt. Die Buchsen können auch zur Aufnahme von bedrahteten Bauteilen und Schaltkreisen dienen; sie sind hierzu im 2,54-mm-Raster angeordnet.

Siehe auch: Krokodilklemme (Greifklemme mit 4-mm-Hülse für Bananenstecker)

Für koaxiale Verbindungen sind BNC-Steckverbinder üblich.

Telefon

Siehe auch

 Commons: Telefonadapter – Bilder, Videos und Audiodateien

Lichtwellenleiter

Siehe auch