HARTING Technologiegruppe

Anwender können auf der Leiterplatte im bekannten DIN Format auch kleine Anwendungen mit wenigen Kontakten mit dem nötigen Anschluss versehen.

Bild: iStock; 1370599970 – Harting

Innovative Verbindungen für die Leiterplatte (Promotion) Maßgeschneiderte PCB-Verbindungen im Baukastenprinzip

03.11.2022

Geräte in industriellen Anwendungen werden immer individueller. Entwickler sollen sie immer kleiner und kompakter konstruieren, während auch die Entwicklungszyklen immer kürzer werden. Oftmals stoßen sie dann bei der Auswahl der notwendigen Komponenten an Grenzen. Das betrifft auch die richtige Verbindung über Steckverbinder ins Gerät hinein und im Geräteinneren von einer Leiterkarte zur anderen. Harting hat sich dieser Problematik angenommen und bietet für alle Lebensadern Data, Signal und Power die richtigen Verbindungen auf die PCB.

Die har-modular Schnittstelle bietet einen völlig neuen Ansatz für individuelle Board-to-Board Steckverbindungen. Immer wieder gab es Kundenwünsche, die mit Serienteilen nicht oder nicht sinnvoll zu bedienen waren. Mehr Individualität war gefragt. Dieser Herausforderung hat man sich angenommen und deshalb ein modulares System aus einzelnen Bausteinen für die industriellen Lebensadern geschaffen. Sie können online in jeder beliebigen Reihenfolge kombiniert und ab Stückzahl 1 geliefert werden.

Die Herausforderung

Die DIN 41612 Leiste ist eine der bekanntesten Lösungen für die Verbindung von Leiterplatten und Racksystemen im Gerätebau. Sie ist in vielen verschiedenen Variationen verfügbar, je nachdem welche Leistungen oder Signale übertragen werden müssen. Über mehrere Jahrzehnte hat Harting das eigene DIN 41612 Portfolio immer weiter ergänzt und auch nach Kundenansprüchen erweitert. Aber die Zeiten ändern sich, hier besonders die Entwicklungszyklen der Geräte und auch die benötigte Flexibilität der Verbindungstechnik. Denn trotz einer großen Varianz an Standardlösungen, kamen Kunden zuletzt vermehrt mit Anforderungen auf das Unternehmen zu, die mit Standardlösungen nicht oder nur unzureichend zu erfüllen waren.

Entweder gab es keine passende Lösung oder die gewählte Lösung nutzte nur einige ausgewählte Kontakte einer Standardlösung. So bleiben Kontakte ungenutzt und Platz im Gerät wird verschenkt. In der Entwicklung neuer Geräte muss man sich durch die große Auswahl an möglicher Verbindungstechnik suchen und gelangt mit Pech doch nicht an eine zufriedenstellende Lösung.

Dieser Herausforderung hat Harting sich angenommen. Man möchte Geräteentwickler besser unterstützen und mit einem modularen System den Weg zum fertigen Gerät erleichtern. Die Lösung heißt har-modular. Ein Baukastenprinzip aus frei kombinierbaren Steckverbinderbausteinen für alle Lebensadern industrieller Geräte. Egal ob Power, Signale oder Daten übertragen werden müssen, der Entwickler kann sich die benötigten Module online in einem Konfigurator zusammenstellen und ab Losgröße 1 ordern. Aus der Varianz der Module und deren maximal möglicher Anzahl pro Steckverbinder ergeben sich so über eine Billion möglicher Kombinationen.

Har-modular im Detail

Aufgebaut werden alle har-modular nach dem gleichen Prinzip. Im ersten Schritt wählt der Anwender die Art der zu übertragenden Medien aus und wie viele Kontakte jeweils benötigt werden. Danach richtet sich die Anzahl und Auswahl der Module. Im zweiten Schritt müssen zwei Führungselemente ausgewählt werden, die für die zuverlässige Führung und Kontaktierung während des Steckvorgangs sorgen. Diese können sowohl in Kunststoff als auch in Metall ausgeführt sein. Die Position der Führungsstifte ist frei wählbar, sollte aber im optimalen Fall je am Ende der zusammengestellten Leiste sein.

Im dritten und letzten Schritt werden alle Elemente durch zwei Führungsschienen miteinander verbunden. Diese werden nacheinander auf beiden Seiten eingerastet und fertig ist die individuelle Verbindung. Wie aus dem DIN Bereich bekannt, können diese individuellen Lösungen für Mother-Daughter-Card Anordnungen, als auch für Mezzanine Verbindungen zusammengestellt werden.

Die Module im Überblick

Modulart: Daten – Für die Übertragung von Daten via Ethernet sind zwei Module verfügbar:

  • D8 Modul – 4 geschirmte Kontaktpaare zur Übertragung von 40GBase-KR4 Ethernet oder CAT 6A

  • D2 Modul – 1 geschirmtes Kontaktpaar zur Übertragung von SPE (Single Pair Ethernet) oder Profibus (2 Module nebeneinander)

Modulart: Fiberoptischer Kontakt – Für die Übertragung von optischen Daten ist ein Modul verfügbar:

  • M1 Modul – 1 Fiberoptik-Kontakt für zum Beispiel 1 mm Kunststoff-Faser

Modulart: Signale – Für die Übertragung von Signalen ist ein Modul verfügbar:

  • C9 Modul - 9 Kontakte bei einem Maximalstrom von 2 A/Kontakt

Modulart: Coax – Für die Übertragung per Coax-Kabel ist ein Modul verfügbar:

  • M1 Modul - 1 Coax Kontakt mit 50 Ohm oder 75 Ohm, Anschluss möglich für Leiterplatte oder Kabel

Modulart: Power – Für die Übertragung von Power sind drei Module verfügbar:

  • M1 Modul – Nimmt 1 Kontakt für einen Maximalstrom von 10 A, 20 A oder 40 A/Kontakt

  • H3 Modul - 3 Kontakte bei einem Maximalstrom von 15 A/Kontakt

  • F4 Modul - 4 Kontakte bei einem Maximalstrom von 6 A/Kontakt

Modulart: High Voltage – Für die Übertragung von Hochspannung ist ein Modul verfügbar:

  • M1 Modul - 1 Kontakt bei einem Maximum von 2.800 V bei 1,5 A

Modulart: Guiding Modul – Für die Polarisierung und Führung der Steckverbinder beim Stecken gibt es zwei Module:

  • P Modul - Kunststoff-Führungsstift

  • T Modul - Metall-Führungsstift

Anwendungen von har-modular

Neben der einfacheren Anpassung der Schnittstelle an die notwendige Konfiguration, benötigt die har-modular Lösung meist auch weniger Platz. Beispielhaft lässt sich eine DIN 41612 Drittelleiste nennen, die die kürzeste mögliche DIN Bauform darstellt. Diese hat mit Befestigungsflansch eine Breite von 40 mm, ohne immerhin noch 30 mm. Die kürzeste mögliche har-modular Konfiguration hat inklusive der Befestigung eine Breite von 20 mm. Das ist zwar nicht viel, aber im Zweifel kann es für die Lösung der entscheidende Zentimeter sein. Anwender können so zum Beispiel auf der Leiterplatte im bekannten DIN Format auch kleine Anwendungen mit wenigen Kontakten mit dem nötigen Anschluss versehen.

Ein weiteres Beispiel könnte sein: Im Gerät sind keine 10 cm Platz für eine DIN Standardleiste vorhanden. Mit har-modular kann eine Kombination aus einem C9 Signalmodul und vier Hochstromkontakten verwendet werden, die die gleiche Übertragung wie die Standardleiste bewerkstelligt, dabei aber nur 6 statt 10 cm Bauraum benötigt.

In Racksystemen eingesetzt, beträgt der Abstand zwischen Tochterkarten mindestens 15 mm. In der Handhabung und Verarbeitung müssen Anwender sich nicht umstellen. Wie für Boardschnittstellen üblich kann auch har-modular im Reflowverfahren oder auf der Welle gelötet werden. Für die automatisierte Handhabung kommt die Verbindung in automatengerechter Verpackung und ist auch für pick&place Systeme vorbereitet.

Anwender erhalten mit har-modular die bewährte Robustheit der DIN 41612 Leisten in Kombination mit einer völlig neuen Flexibilität in der Entwicklung. Nicht nur die Verfügbarkeit ab Stückzahl 1 bietet enorme Freiheiten in der Entwicklung. Zu jeder individuellen Kombination erhält der Anwender direkt einen passenden Datensatz zum Import in seine Konstruktionsdaten. Eine enorme Verkürzung von Entwicklungszeiten ist die Folge.

Herbstzeit ist Messezeit. Pünktlich zur SPS 2022 in Nürnberg und zur Electronica 2022 in München zeigt Harting die neuesten Module für har-modular auf dem Messestand. Sie laufen unter den Bezeichnungen D8 Modul und D2 Modul, die Bezeichnungen stehen gleichzeitig für die Anzahl der Datenkontakte. Wir freuen uns auf Ihren Besuch.

Bildergalerie

  • Die Steckverbinder har-modular sind alle nach dem gleichen Prinzip aufgebaut, lassen sich vom Anwender aber individuell konfigurieren.

    Bild: Harting

  • Harting bietet für alle Anforderungen in Hinblick auf Data, Signal oder Power mit har-modular den richtigen Steckverbinder.

    Bild: Harting

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