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Die passende Klemme fürs Gebäude

Text: Thorsten Friedrich, Phoenix Contact Foto: Phoenix Contact
Leiterplatten sind in der Gebäudetechnik genauso häufig zu finden wie in industriellen Anwen-dungen. Mit den Einsatzbedingungen ändern sich auch die Anforderungen an die Anschlusstechnik. Bislang dominieren Schraublösungen, doch Federkraftlösungen sind auf dem Vormarsch.

Bedien-Tableaus, Aufzugs-, Heizungs- und Klimasteuerungen sowie Beleuchtungsapplikationen sind nur einige Beispiele für Geräte der Gebäudetechnik. In all diesen Produkten steckt eine Leiterplatte. Um diese mit Netzspannung zu versorgen oder andere Peripheriebauteile wie Displays damit zu verbinden, werden Anschlussklemmen benötigt. Die Bandbreite der am Markt erhältlichen Klemmentypen ist nahezu unbegrenzt. Daher ist es eine große Herausforderung, die passende Klemme zu finden. Baugröße und Anschlussart sind die Hauptunterscheidungsmerkmale von Leiterplattenklemmen und -steckern.Mit Federkrafttechnik lassen sich elektrische Leiter deutlich schneller anschließen als mit Schraublösungen. Die Leiter werden abisoliert und in Direktstecktechnik angeschlossen. Auch das Lösen geht schneller als bei Schraubklemmen, da die meisten Federkraftklemmen einen Lösemechanismus besitzen, der entweder mit einem Schraubendreher oder per Hand betätigt wird. Aufgrund dieser Vorteile werden Federkraftanschlüsse zunehmend bei Geräten rund um die Gebäudetechnik eingesetzt. Hier spart die Direktstecktechnik Zeit und der Leiteranschluss unter schwierigen Umgebungsbedingungen wird erheblich einfacher.Um die Geräte für den Fehlerfall Service-freundlich zu konstruieren, werden auf dem Markt zahlreiche steckbare Klemmen angeboten. In der Gebäudetechnik kommen neben den klassischen Leiterplattenklemmen häufig Pinstrip-Stiftleisten zum Einsatz. Im Gegensatz zu den klassischen Industrie-Steckverbindern sind diese Grundleisten nicht mit einem stabilisierenden Kunststoffgehäuse umschlossen. Der Grund: Im Gebäudeumfeld spielen Vibrationen kaum eine Rolle, deshalb ist eine geschlossene Grundleiste meist nicht erforderlich.

Steckbar und wirtschaftlich

Daher bieten Stecklösungen, die auf Stiftleisten basieren, eine kostengünstige Möglichkeit, den Leiterplattenanschluss steckbar zu gestalten. Bislang gab es Stiftleisten-Stecker fast ausschließlich in Schraubtechnik - doch mit Federkraft wird die Forderung nach einem schnellen Leiteranschluss in Kombination mit Steckbarkeit auf Stiftleisten in einem Produkt erfüllt. Der Federkraftstecker PTS 1,5 von Phoenix Contact zielt auf diese Anforderungen. Bei der Entwicklung wurde großes Augenmerk auf die Steck- und Ziehkräfte zwischen Stecker und Stiftleiste gelegt. Speziell dort, wo der Kontakt zwischen zwei Oberflächen hergestellt wird, spielen Kontaktmaterial und Oberflächen-Beschaffenheit eine entscheidende Rolle. Beim Zusammenspiel von Stift und Kontakttulpe in der Klemme werden sowohl die Steck- und Ziehkräfte als auch die elektrischen Eigenschaften beeinflusst.

Bei der Entwicklung geprüft

Wie gut ein Kontaktsystem funktioniert, zeigt sich häufig erst nach längerer Einsatzdauer und mehrmaligem Ziehen und Stecken. Ist die mechanische Beanspruchung zwischen Stift und Kontakttulpe zu groß, nutzt sich die Oberfläche ab und die offenen Kontaktflächen können korrodieren - was zu hohen Übergangswiderständen führt. Deshalb werden schon während des Entwicklungsprozesses begleitende Laborprüfungen durchgeführt, bei denen die Haltbarkeit bei verschiedenen Umgebungsbedingungen und Umwelteinflüssen simuliert wird. Aus den Ergebnissen dieser Prüfungen lassen sich Maßnahmen ableiten, die direkt in das Design-Konzept der Klemme einfließen.

Stiftleiste mit Rastfunktion

Ergebnis dieser Entwicklung ist ein Federkraft-Steckverbinder in Monoblockweise für marktübliche Pinstrip-Leisten im 5,0mm-Raster. Seine Außenabmessungen sind nicht größer als die von anderen marktüblichen Schraubsteckern. Dadurch ist es möglich, bestehende Schraublösungen zu ersetzen, ohne das Leiterplatten-Design zu ändern. Durch die farblich abgesetzten Lösetasten kann der Stecker leicht bedient werden. Leiter bis 2,5 mm² lassen sich in Direktstecktechnik anschließen. Weil beim direkten Stecken das Schrauben-Anzugsmoment wegfällt, kann das Kontaktsystem auch nicht durch derartige Kräfte beschädigt werden. Wird der Leiter durch die Feder geklemmt, entsteht zwischen Leiter und Kontaktfläche eine gasdichte Verbindung mit gleichbleibenden Übergangswiderständen. Um ein Vertauschen der Stecker auf der Leiterplatte zu verhindern, können die Stecker bei Bedarf codiert werden. Für den Service-Fall ist auf der Vorderseite der Klemme ein Prüfabgriff integriert. Dieser ermöglicht eine Spannungsmessung ohne Öffnen der Kontaktstelle. Besonderes Merkmal dieses Steckverbinders ist die Option, den Stecker auf eine Stiftleiste mit Rastfunktion zu stecken. Diese L-förmige Grundleiste erhöht die Stabilität zusätzlich und sichert den Stecker gegen unbeabsichtigtes Lösen. Die Stiftleiste besteht aus einem hochtemperatur-lötfähigem Material. Daher kann die Stiftleiste sowohl im Wellen- als auch im THR-Lötprozess verarbeitet werden.

Applikationen im Fokus

Auf Wunsch wird die Klemme mit dem so genannten Pick&Place-Pad bestückt und im Gurt verpackt. Somit eignet sich auch die stabile L-förmige Grundleiste für automatisierte Lötprozesse. Um Prozesskosten zu sparen, bietet es sich bei großen Stückzahlen an, die Stiftleisten automatisch zu bestücken und im Hochtemperaturprozess zu verlöten. So kann unter bestimmten Voraussetzungen der Selektiv- oder gar der Wellenlötprozess entfallen. Welches Verfahren sich besser eignet, muss von Fall zu Fall geprüft werden. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich der Federkraft-Steckverbinder PTS 1,5 für Geräteanschlüsse der Gebäudetechnik. Wo bislang Pinstrip-Stecker mit Schraubanschluss dominierten, kann nun die neue Klemme zum Einsatz kommen: in Applikationen der Sicherheits- und Kommunikationstechnik sowie bei Heizungs-, Klima- und Lüftungsanwendungen. Dazu gehören Steuerungen, Sensoren und Aktoren für Gebäudebussysteme, Zutrittskontrollsysteme, Raumthermostate oder Brandmeldezentralen. Alternativ zur Federkraft können auch weiterhin Pinstrip-Stecker mit Schraubanschluss verbaut werden. Weil Schraub- und Federstecker kompatibel sind, kann der Endkunde seine bevorzugte Anschlussart wählen. Somit kann der Gerätehersteller schnell auf Kundenanforderungen in Bezug auf die Anschlusstechnik reagieren und individuelle Kundenwünsche erfüllen.

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