19.03.2014

Steckverbinder benötigen standardisierte Schnittstellen

Verstehen sich die Paare?

Wo Energie, Signale oder Daten übertragen werden, müssen die Steckverbinder zuverlässig und sicher funktionieren. Standardisierte Schnittstellen sollen es ermöglichen, dass Produkte verschiedener Hersteller untereinander austauschbar sind und die gewünschten Funktionen nicht eingeschränkt werden. Dabei sind einige Aspekte zu beachten, die auf den ersten Blick gar nicht ersichtlich sind (Bild 1).

Autor: Dipl.Wirt.Ing. Bernd Horrmeyer, Phoenix Contact Deutschland GmbH.


Der Begriff 'Zuverlässigkeit' bezieht sich auf die Erwartungen an die Lebensdauer einer Steckverbindung - dabei wird die Belastung hinsichtlich elektrischer und Umwelt-Parameter in der gewünschten Applikation berücksichtigt. Der Begriff Zuverlässigkeit bezieht sich auch auf die Kriterien, ab wann eine Steckverbindung als ausgefallen gilt. Ein probates Mittel zur Verständigung ist die Normung. Dabei werden die Steckverbinder geometrisch beschrieben. Außerdem wird ein Testprogramm für die mit dieser Steckverbinder-Ausführung üblicherweise einhergehenden Applikationen definiert. So weiß der Steckverbinder-Hersteller, welche Tests seine Komponenten bestehen müssen, und der Anwender weiß, ob der gewählte Steckverbinder die in Tests simulierten Anforderungen in seiner Applikation erfüllen wird (Bild 2). Aufgrund dieser Vorteile für Anwender und Hersteller gibt es am Markt eine Vielzahl von genormten Steckverbinder-Ausführungen, die von mehreren Herstellern bezogen werden können. Der Anwender wünscht sich, dass er Produkte unterschiedlicher Hersteller bei gleicher genormter Bauform in seiner Applikation einsetzen kann. Außerdem soll sein Steckverbinder mit einem beliebigen Produkt gleicher genormter Bauform zusammen funktionieren und immer die gleiche Leistungsfähigkeit aufweisen.

Produkte unterschiedlicher Hersteller müssen passen

In der Praxis spielen die Begriffe Kompatibilität und Interoperabilität eine wichtige Rolle. Unter Kompatibilität versteht man die Vereinbarkeit eines Produktes mit einer Beschreibung. Die Kompatibilität eines Steckverbinders zu einer bestimmten Norm besagt, dass dieses Produkt die Anforderungen der Norm erfüllt - üblicherweise die geometrische Beschreibung und die zu absolvierenden Tests. Im Gegensatz hierzu beschreibt der Begriff der Interoperabilität die Fähigkeit verschiedener Produkte zur Zusammenarbeit. Zusammengesteckt sollen Produkte gleicher Bauart unterschiedlicher Hersteller die gleiche Leistungsfähigkeit haben wie Produkte eines einzigen Herstellers. Zur Qualitätssicherung führen Hersteller an ihren Produkten Bauartprüfungen durch, die mindestens den Anforderungen der Norm entsprechen. Hier wird eine Steckverbindung aus den Produkten dieses Herstellers verwendet - also ein Produkt mit Stift- und eines mit Buchsen-Kontakten. Die mechanische Vermessung dieser Produkte führt dazu, dass die Übereinstimmung mit der geometrischen Beschreibung aus der Norm festgestellt wird. Als Ergebnis wird nun für beide Produkte die Kompatibilität mit dieser Norm und die Interoperabilität untereinander festgestellt. Stellen nun mehrere Hersteller dieses Produkt her, wird jeder von ihnen seine Bauart-Tests mit einer Steckverbindung durchführen, die aus seinen Produkten besteht. Werden nun später am Markt Produkte unterschiedlicher Hersteller zu einer Steckverbindung kombiniert, kann dies dank der geometrischen Beschreibungen in der Norm problemlos erfolgen - und die elektrische Verbindung steht. Die Interoperabilität ist in diesem Zusammenhang jedoch nicht gegeben. Jede Bauart-Norm ist so gestaltet, dass viele Parameter in der gestalterischen Freiheit des Herstellers liegen. Materialien für die Kontakte, Isolierkörper und Gehäuse sind ebenso frei wählbar wie die Beschaffenheit der Kontakt-Oberflächen. Daher können unterschiedliche Material- oder Oberflächen-Paarungen nicht die erwartete Leistungsfähigkeit über den gewünschten Zeitraum erbringen. So werden etwa die Andruckkräfte der Buchsen-Kontakte an die Oberflächen-Materialien und den zu erreichenden Übergangswiderstand angepasst. Ist diese Voraussetzung durch verschiedene Produkte nicht gegeben, ist die Interoperabilität gefährdet (Bild 3).

Produktpaarungen durch Tests verifizieren

Als naheliegende Maßnahme empfiehlt es sich hier nur Produktpaarungen eines Herstellers einzusetzen, da diese gemeinsam von ihm getestet wurden und somit neben der Kompatibilität auch die Interoperabilität gegeben ist. Sollen dennoch Produkte verschiedener Hersteller miteinander kombiniert werden, so sollte der Anwender eigene Tests durchführen, um die gewünschte Leistungsfähigkeit mit den möglichen Produktpaarungen zu verifizieren. Ist auch dies nicht möglich, sollte sich der Anwender nach dem Studium der Datenblätter zumindest sicher sein, dass die Kontakt-Oberflächen und Gehäuse-Materialien aus derselben Werkstoffgruppe stammen. Dieses Indiz ist jedoch bei hohen elektrischen oder Umwelt-Anforderungen kein hinreichendes Kriterium für die Interoperabilität.

Fazit

Steckverbinder für anspruchsvolle Anwendungen müssen vielfältigen Belastungen standhalten. Mit Normen und Standards werden Bauformen definiert, die am Markt eine hohe Popularität besitzen. Die Kompatibilität dieser Produkte mit einer Norm garantiert deren Steckbarkeit mit einem Produkt eines anderen Herstellers, sodass die elektrische Kontaktierung erfolgt und die Verriegelung zuverlässig ist. Eine Interoperabilität unter allen denkbaren Umständen ist hiermit jedoch nicht gegeben. Mit qualitativ hochwertigen Steckverbindern eines Herstellers sorgt der Anwender hingegen für die zuverlässige Funktion seiner Anlage. Industrie-Steckverbinder von Phoenix Contact etwa leisten mehr als von den einschlägigen Bauart-Normen gefordert - und ermöglichen damit die langfristig zuverlässige Funktion einer Anlage. n

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