Miniaturisierung in der Anschlusstechnik Kleine Steckverbinder für kleine Geräte

Kein Gerätehersteller kann sich dem Trend zur Miniaturisierung entziehen. Im Gegensatz zu den meisten anderen elektromechanischen Bauelementen ist man im Bereich Anschlusstechnik aus verschiedenen Gründen dieser Tendenz bisher nicht gefolgt. Mit einer neuen Generation von Miniatur-Steckverbindern können Gerätehersteller nun flacher bauen und der Minaturisierung auch hier Rechnung tragen.

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Unzählige elektronische Helfer erleichtern beispielsweise in Gebäuden die Steuerung von Klima, Jalousien und Beleuchtung, und sie überwachen zudem den Zutritt in die Räume. Innerhalb ihrer jeweiligen Gewerke sind die Geräte untereinander vernetzt. Die so genannte „Intelligenz“ – die Funktion dieser Geräte – ist auf der Leiterplatte im Inneren implementiert.

Leitungen verbinden die Geräte untereinander, und Bauelemente der Leiterplatten-Anschlusstechnik verbinden die Leiter mit der Leiterplatte. Die Bauelemente sind auf der Leiterplatte aufgelötet und ermöglichen den Anschluss einzelner elektrischer Leiter für den Datenaustausch oder für die Energieversorgung.

Klemmen bestimmen die Baugröße

Der Leiterplatten-Anschluss erfolgt mittels Printklemme oder mittels Steckverbinder und Grundgehäuse. Unterschiedliche Hersteller haben zahlreiche Printklemmen und Steckverbinder auf dem Markt etabliert. Bei einer Neuentwicklung stehen dem Geräteentwickler viele Varianten zur Verfügung. Bei den meisten Leiterplatten-Baugruppen definiert die Anschlusstechnik die Bauhöhe, die seit Jahren konstant ist. Die übrigen aktiven und passiven Bauelemente der Leiterplatte haben sich dagegen immer weiter verkleinert.

Eine vergleichbare Miniaturisierung hat sich bei den elektromechanischen Bauelementen nicht durchgesetzt. Aus Sicht eines Herstellers für Leiterplatten-Anschlusstechnik gibt es dafür gute Gründe. Der zu klemmende Leiterquerschnitt ist der bestimmende Faktor für die Bauhöhe jeglicher Leiterplatten-Anschlusstechnik. Dieser Leiterquerschnitt ist eine Konstante in der Gebäudeautomatisierung, und eine Absenkung der dort eingesetzten und spezifizierten Leiterquerschnitte ist kaum möglich. Die Tatsache, dass jede Klemmstelle auch betätigt werden muss, steht einer weiteren Miniaturisierung ebenfalls entgegen. Der Bediener erwartet heute einfache, schnelle und ergonomische Bedienlösungen. Eine komfortable Betätigung aber erfordert Klemm-Mechanismen, die sich bisher einer Miniaturisierung entzogen.

Verdrahtung der Geräte im Feld

Wenn Gewerke verdrahtet werden müssen, reichen vorkonfektionierte Leiter allein nicht aus. Zu unterschiedlich sind die jeweiligen Kabellängen, so dass es ohne Ablängen und Verdrahten im Feld oft nicht geht. Die Steckverbinder für diese Anwendungen bestehen aus einem Steckerteil, in das die Leiter verdrahtet werden, sowie einem Buchsenteil als Grundgehäuse, das auf der Leiterplatte aufgelötet ist. In beiden Fällen werden die elektrischen Leiter über Schrauben, Federn oder Schneiden geklemmt.

Steckverbinder bieten nun den Vorteil, dass die Leiter zum einen schnell und einfach vom Gerät getrennt und zum andern auch wieder schnell an das Gerät „angesteckt“ werden können. Dadurch vereinfachen sich Inbetriebnahme sowie Service- und Reparatur-Arbeiten.

Der Leiterquerschnitt definiert das Raster

Gängige kleinere Raster, die in der Gebäudeautomatisierung gern für die Feldkonfektionierung eingesetzt werden, sind die Maße 2,5 und 3,5 mm. Klarheit über die zulässigen Leiterquerschnitte für diese Raster verschafft ein Blick in die Kataloge der Klemmenhersteller: Danach dürfen die Querschnitte nicht größer als 0,5 oder 1,5 mm² sein.

Ein elektrischer Leiter mit einem Querschnitt von 0,5 mm² mit Isolierung nach DIN 47726 darf höchstens einen Durchmesser von 2,6 mm haben. Der Geräteentwickler muss für einen solchen Leiter ein Klemmenraster von mindestens 2,5 mm vorsehen. Der zu verwendende Leiter gibt somit die minimale Breite der Anschlusstechnik vor. Soll dieser elektrische Leiter anschließbar sein, muss das kleinstmögliche Raster – also 2,5 mm – gewählt werden.

Hat der Geräteentwickler sich für das Raster 2,5 mm entschieden, bestimmen die am Markt verfügbaren Bauelemente der Leiterplatten-Anschlusstechnik die Bauhöhe der Leiterplatten-Baugruppe. Die aktiven und passiven Bauelemente – Transistoren, Widerstände, Displays, Kondensatoren – sind häufig in einer flachen Bauform am Markt verfügbar. Sie würden eine geringe Bauhöhe erlauben – wenn nicht noch der Klemmenblock integriert werden müsste. Abhilfe schafft hier eine neue Generation von Miniatur-Printklemmen (Bild 1) mit einer Bauhöhe von 5 mm, die den erforderlichen Bedienkomfort für den Anschluss im Feld bieten.

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