Hybride Steckverbinderlösungen können Signale, Power, Koax, Medien wie Luft und Fluiden, Daten oder Lichtwellen miteinander kombinieren.

Bild: Odu

Hybride Steckverbinder Alles in einem – einer für alles

19.10.2016

Industrieelektronik entwickelt sich in schneller Taktung. Vernetzung, kleinere Baugrößen und höhere Leistungsfähigkeit gilt es auch bei Schnittstellen umzusetzen. Die Antwort sind hybride Steckverbinder mit Leistungs-, Signal-, Daten- und Medienübertragung in einem Gehäuse.

Kommt der Trend der Hybridtechnik wirklich, fragen sich Experten und Fachzeitschriften seit Jahren. Tatsache ist, dass Anwender immer häufiger nach einer einzigen Verbindung für alle technischen Anforderungen verlangen. Und in der Tat können bisherige Stecker – je nach Applikation und Branche – sinnvoll durch hybride Lösungen ersetzt werden. Unübersichtliche Schnittstellen, Kabelsalat, Reduzierung von Komponenten und mögliche Steckfehler sind die Ausgangspunkte, bei denen die Anwender über neue Verbindungen nachdenken.

Die Kombination unterschiedlicher Kontaktarten in einem Gehäuse spart Platz, Geld und Zeit. Letzteres vor allem dadurch, dass nur ein Steckverbinder gesteckt werden muss, der alle Übertragungsfunktionen übernimmt. Ob sich die Umstellung auf einen Hybridsteckverbinder lohnt, hängt nicht nur vom Einsatzbereich ab, sondern auch vom Gesamtsystem, in dem die Verbindung verbaut ist. Im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Roboterindustrie sind zum Beispiel kleine Abmessungen, hohe Kontaktdichte, gute EMV(elektromagnetische Verträglichkeit)-Eigenschaften und Robustheit gefordert. Für andere Applikationsbereiche sind die Fehlervermeidung und Zeitersparnis entscheidende Vorteile. So bieten in der Medizintechnik hybride Steckverbindungen Sicherheit in der Anwendung: Ein einziger Steckvorgang stellt eine einwandfreie Verbindung her, ohne dass ein Stecker vergessen oder falsch gesteckt wird. Das kann im Ernstfall Leben retten.

Hybride Rechtecksteckverbinder im Standard

Mit einer Vielzahl an Möglichkeiten präsentiert sich als Rechtecksteckverbinder der ODU-MAC im Portfolio. Das modulare System funktioniert nach dem Baukastenprinzip: Die Module lassen sich in nahezu unbegrenzter Vielfalt konfigurieren. Durch die flexible Bauweise können Kunden Elemente für Signale, Power, Hochstrom, Hochspannung, Koax, Medien wie Luft und Fluiden, Daten oder Lichtwellen frei wählen und kombinieren. Die Kunden können nicht nur aus einer Vielzahl von Standard-Kontakteinsätzen wählen, sondern auch aus sechs Standard-Andocklösungen und 30 Varianten von Datenübertragungsmodulen. Das Ergebnis ist eine hybride, kompakte Gesamtverbindung, die in seiner individuellen Form beim Kunden verbaut wird.

Individuelle Rundsteckverbinder

Anders ist dies bei den Rundsteckverbindern, für die sich oftmals kundenspezifische Kontakteinsätze ergeben. Diese werden passend zur Applikation entwickelt. Drei erfolgreiche Umsetzungen zeigen Einsatzmöglichkeiten der Hybridsteckverbinder. Für Sensoren, die den Chlorophyll-Gehalt grüner Pflanzen messen, kommt ein hybrider ODU-Rundsteckverbinder zum Einsatz. Die Schnittstelle, die Signale und Daten überträgt, kontrolliert dabei während der Fahrt des Traktors auf dem Feld den Stickstoffdünger-Austrag – bei schlechtem Wetter und ständiger Vibration. Die Zuverlässigkeit stand auch bei einem weiteren Einsatz im Mittelpunkt der Kon-
struktion. Ein Rauchgasanalysegerät benötigt zwischen Messsonde und Auswerteeinheit eine Verbindung, die es erlaubt, verlust- und zusatzfrei Gase und Signale zu übertragen. Die Lösung ist ein hybrider Steckverbinder, der verwechslungssicher gesteckt werden kann. Für ein Ultraschallzahnreinigungsgerät setzte ODU eine maßgeschneiderte Hybridverbindung mit hoher Funktionalität und einfachem Handling um. Der Push-Pull-Steckverbinder stellt die Verbindung zwischen dem stationären Tischgerät und dem flexiblen Ultraschallkopf her. Leistungskontakte, Signalkontakte und eine Wasserdurchführung werden verlustfrei übertragen.

Kabelkonfektion gehört auch dazu

Für die Funktionalität des Gesamtsystems spielt auch die Kabelkonfektionierung eine entscheidende Rolle. Statt separater Leitungen fallen die Litzen in einem Hybridkabel zusammen. Schon innerhalb der Steckverbindung erfordert die Integration von Leistung und Signalen einwandfreien EMV-Schutz, das muss auch von den verwendeten Kabel gewährleistet werden. Die entstehenden elektromagnetischen Felder der Leistungsversorgung dürfen die sensiblen Daten einer hochfrequenten Übertragung nicht stören. Die Abschirmung ist aber durch die gesamte Verbindung hindurch zu gewährleisten.

Eine Kombination von Medien und elektrischen Signalen weist eine ähnliche Problematik auf, denn Medien und stromführende Einheiten müssen sicher voneinander getrennt sein. Gleichzeitig dürfen sich die Außendurchmesser der Kabel nicht signifikant vergrößern. Ein passendes Standard-Hybridkabel gibt es bei den meisten Kundenanforderungen nicht.

In Konsequenz entsteht zu einer kundenspezifischen Steckverbindungslösung auch ein kundenspezifisches Kabel. Lösungsansätze bei ODU für das erforderliche enge Zusammenspiel aus Kabel und Steckverbindung werden, wo möglich, simuliert oder mittels 3D-Druck die ersten Prototypen hergestellt und die Problematik visualisiert. Eine erste Prototypenfertigung wird damit schneller und spart Kosten. Nicht nur hier stellt sich das Technologie-Unternehmen auf die Herausforderungen der Applikationen ein.

Trends, die heute schon verbinden

Gerade im Bereich der Rundsteckverbinder spielt aktuell die Miniaturisierung eine große Rolle. Hybride Lösungen, die die alte Schnittstelle ersetzen, sollen kaum größer werden, aber alle geforderten Übertragungsarten bündeln. Die Miniaturisierung muss aber auch auf der Kabelseite abbildbar sein. Hier können durchaus spannende Herausforderungen in der Systemlösung entstehen.

Für den hybriden Rechtecksteckverbinder ODU-MAC ist der Trend der Miniaturisierung weniger entscheidend. Stattdessen stehen für Kunden meist andere Aspekte im Vordergrund, zum Beispiel das Stecken nur einer Schnittstelle und die Platz-
ersparnis, die sich durch das Zusammenfassen mehrerer Verbindungen ergibt. Dabei gilt Immer: Bei der Integration einer hybriden Steckverbindung ist im Vorfeld die gute Beratungsleistung des Steckverbinder-Herstellers gefragt. Bringt eine hybride Schnittstelle dem Kunden wirtschaftliche Vorteile oder greift er lieber auf eine Standardverbindung zurück. Zur Umsetzung sind dann das Know-how und passgenaue Lösungen gefragt.

Bildergalerie

  • Der Rechtecksteckverbinder ODU-MAC lässt sich in nahezu unbegrenzter Vielfalt konfigurieren.

    Bild: Odu

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