Reihenklemmen mit Push-in-Technik Verdrahten in Höchstgeschwindigkeit

Steuergeräte und ihre Software müssen vor dem Einsatz im realen Fahrzeug in einer simulierten Umgebung getestet werden. Weil bei den kundespezifischen Geräten zur Echtzeitsimulation tausende Klemmpunkte in kurzer Zeit zu verdrahten sind, nutzen solche Unternehmen Push-in-Reihenklemmen.

Unternehmen aus aller Welt - vor allem aus der Automobilindustrie - setzen bei der Entwicklung neuer Steuerungen für Motoren, Kupplungen, Getriebe sowie ganzer Fahrzeuge auf Simulationen mit Geräten beispielsweise aus dem Hause dSpace. Mit deren Produkten lassen sich neue Softwarelösungen für Steuergeräte und mechatronische Regelungen schneller entwickeln und testen. Weil bei den kundespezifischen Geräten zur Echtzeitsimulation extrem viele Klemmpunkte in kurzer Zeit verdrahtet werden, nutzt dSpace Push-in-Reihenklemmen von Phoenix Contact.
Die komplexen Fahrzeugsimulationen werden kundenspezifisch aufgebaut und in bis zu zwölf 19-Zoll-Schränken untergebracht. Die Simulations-Hardware ist meist deutlich leistungsstärker als das tatsächliche Steuergerät. Da bei der Simulation eine hohe Anzahl von Signalen verarbeitet und ausgewertet wird, müssen bis zu 12 000 Klemmstellen innerhalb der Schaltschränke angeschlossen werden. Da die Projekt-Durchlaufzeiten extrem kurz sind, benötigt dSpace eine Anschlusstechnik, die möglichst viel Zeit spart. Daher kommen Direktsteckklemmen mit Push-in-Technik zum Einsatz, denn mit ihrem Handling und den geringen Einsteckkräften können sie den entscheidenden Zeitvorteil bieten.
Bei Reihenklemmen mit Push-in-Technik presst eine Schenkelfeder den Leiter gegen einen Strombalken und sorgt somit für eine sichere und zuverlässige Kontaktierung. In die Reihenklemmen dieser Baureihe lassen sich starre oder flexible Leiter mit einer Aderendhülse ab einem Querschnitt von 0,34 mm² direkt in der Klemmstelle und ohne Werkzeug kontaktieren. Das direkte Stecken der Leiter erfolgt mit extrem geringen Leitereinsteckkräften, die im Vergleich zu anderen Direktsteck-Anschlusstechniken bis zu 50 Prozent geringer ausfallen. Trotz der niedrigen Einsteckkräfte besitzen die Push-in-Reihenklemmen Leiterauszugskräfte, die deutlich über den Anforderungen der Norm für Niederspannungsgeräte IEC 60947-7-1(-2, -3) liegen. Die so hergestellte Verbindung ist vibrationsfest und gasdicht.

Platzersparnis durch Mehrleiterklemmen

Die Signale der dSpace-Simulatoren werden hardwareseitig unterschiedlichen Geräten zur Verfügung gestellt. Dies geschieht im Schaltschrank mit Hilfe von Mehrleiterklemmen (Bild 1). Hier setzt das Unternehmen Push-in-Reihenklemmen vom Typ 2,5-Quattro vom Phoenix Contact ein, die auf nur 5 mm Breite einen Anschluss von vier Leitern ermöglichen.
Bei einer hohen Verdrahtungsdichte mit zusätzlichen Potenzialverteilungen, wie sie in vielen Prototypen-Simulatoren zu beobachten ist, wird hier laut dSpace besonders viel Platz und damit Kosten eingespart.

In den Simulationsanlagen werden einfache Schaltaufgaben häufig 
ausgelagert, zum Beispiel die Drahtbruch-Überwachung. Die Drahtbruch-Simulation erfolgt mittels Fehlersimulationskarte. Die Bauelementeklemmen werden genutzt, um den Steuergeräten - wo immer erforderlich - einfache ohmsche Lasten anzubieten und ein schnelles Wechseln zu ermöglichen.
Der Aufbau dieser Überwachung sieht eine trennbare Grundklemme vor, auf die ein sogenannter Bauelementestecker aufgesteckt wird (Bild 2). In diesen Stecker wird dann - individuell und applikationsbezogen - ein Widerstand implementiert. Der Widerstand ist einfach anzuschließen: Im Stecker sind zwei Federn integriert, die durch einfaches Drehen eines Schraubendrehers um 90° geöffnet werden. Nach dem Einstecken des Widerstandes wird der Schraubendreher zurückgedreht und der Anschluss hergestellt. Mit seiner Kodierung eignet sich der Bauelementestecker sowohl zum Anschluss von Widerständen als auch von anderen richtungsgebundenen Bauelementen wie etwa Dioden.

Flexibilität als Wettbewerbsvorteil

Die von dSpace entwickelten Simulationssysteme werden zum größten Teil »offen« ausgeliefert - die Kunden bekommen den Quellcode und können eigene Parametrierungen vornehmen. Änderungen in der Simulationssoftware bedingen oftmals auch Abwandlungen im Aufbau der Simulationshardware. Diese Flexibilität bei der Software findet also ihr Pendant im hardwareseitigen Aufbau der Systeme. Anlagen, die der Kunde im laufenden Betrieb ändern muss, werden von dSpace mit Steckverbindern ausgerüstet, um dem Kunden notwendige Änderungen und Anpassungen möglichst zu erleichtern. Daher kommen vielfach Combi-Steckverbinder zum Einsatz. Die Kunden sollen dabei von kürzeren Umbauzeiten und damit reduzierten Entwicklungskosten profitieren.
Die Stecker von Phoenix Contact sind mit derselben zeitsparenden Push-in-Anschlusstechnik versehen wie die Grundklemmen selbst. Mit den Combi-Steckverbindern lassen sich sowohl Signale als auch hohe Leistungen übertragen, denn es können Leiter mit einem Nennquerschnitt bis zu 6 mm² für Ströme bis 41 A bei 1000 V verwendet werden. Eine integrierte Überfeder sichert eine langzeitstabile Steckverbindung. Dies wird durch Prüfungen bestätigt, die auch die Eignung der Produkte für den Schiffbau und den rollenden Schienenverkehr bestätigen.
Dabei wird der Kontakt auf Unterbrechungen durch außergewöhnliche Schock- oder Vibrationsbelastung untersucht. Auch die Fingerberührsicherheit gemäß der Vorschrift BGV A2 ist auf beiden Seiten des Steckkontakts gegeben. Die Combi-Steckverbinder können ohne Tragschiene als »fliegende« Verbindung, als Wanddurchführung oder auf der Leiterplatte eingesetzt werden. Auch eine Variante mit integrierten Rastzapfen ist vorhanden, die sich direkt auf einem Montageblech befestigen lässt.
Da die Simulationssysteme von dSpace weltweit eingesetzt werden, 
ist die weltweite Zulassung der Komponenten eine wichtige Voraus-- 
setzung dafür. Alle Reihenklemmen von Phoenix Contact, insbesondere die Reihenklemmen mit Push-in-Technik, besitzen alle wichtigen internationalen und branchenspezifischen Zulassungen. So werden neben den europäischen auch die amerikanischen UL- und die japanischen JIS-Standards erfüllt.

Über den Autor:

Heinz Pannek ist Mitarbeiter im Produktmarketing bie Phoenix Contact Deutschland.

Reihenklemmen: verschiedene Anschlussarten - ein System 
Die Push-in-Anschlusstechnik ist Teil des umfassenden Reihenklemmensystems »Clipline complete« von Phoenix Contact. Hierzu zählen weitere Anschlusstechniken wie Schraubklemm-, Zugfeder-, Schneidklemm- und Bolzenanschlusstechnik. Kennzeichnend für dieses System ist ein durchgehender doppelter Funktionsschacht, der bei allen Klemmen in der gleichen Position angebracht ist. Hier können sowohl Querbrücken als auch Prüfzubehör eingebracht werden. Klemmen unterschiedlicher Anschlusstechniken und Querschnitte können miteinander kombiniert werden. Durch die Verwendung des gleichen und standardisierten Zubehörs - wie Querbrücken, Sicherungs-, Bauelemente- oder Prüfstecker sowie Markierung - lassen sich Lagerkapazitäten und Logistikkosten minimieren.