Neues Steckverbindersystem

Leiterplatten sicher kontaktieren

Etwa 30 Prozent kleiner als bisherige Systeme Auf einer Leiterplatte sind die Anschlussklemmen häufig die größten Bauteile. Sie müssen mechanischen Kräften sowie Vibrationen während des Betriebs standhalten. Im Steckverbindersystem »Picomax« kommt nunmehr ein neuartiges Kontaktsystem zum Einsatz, das sehr viel kleiner ist als andere Systeme und dennoch Vibrationen gut standhält.

Je nach Verwendungszweck werden von den Leiterplattenklemmen nicht nur minimale Abmessungen, sondern zusätzlich auch hohe Vibrations- und Schockfestigkeit verlangt. Für dieses Anforderungsprofil hat Wago die Serie Picomax entwickelt: ein neues Steckverbindersystem, das ca. 30 Prozent kleiner und außerdem wesentlich vibrationsfester ist als vergleichbare Systeme.

Vereinfaches Kontaktsystem reduziert Bauteilgröße

Konventionelle Federleisten verwenden einen Buchsenkontakt, der auf der Leiteranschlussseite mittels Klemmfeder den Leiter kontaktiert und auf der Anschlussseite des Stiftes zu einer zweischenkeligen, federnden Buchse geformt ist. Diese Bauform erfordert als Kontaktmaterial anstelle von reinem Kupfer eine hochfeste Kupferlegierung. Um die schlechtere Leitfähigkeit der Kupferlegierung auszugleichen, muss ein größerer Kontaktquerschnitt gewählt werden. Das verringert die Elastizität der Buchse, die wiederum durch eine Verlängerung des Buchsenkontaktes kompensiert wird. Die Bauteilgröße ist somit stark vom Kontaktsystem abhängig.

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Bild 1. Kontaktprinzip von Picomax: Die Stiftleiste nimmt die Federleiste fast vollständig auf.

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Bild 1. Kontaktprinzip von Picomax: Die Stiftleiste nimmt die Federleiste fast vollständig auf.

Den Entwicklungsingenieuren von Wago ist es gelungen, das Kontaktsystem der neuen Picomax-Federleisten sehr zu vereinfachen. Denn die hier verwendete Technik nutzt die Kontaktkraft einer einzigen Cr-Ni-Stahlfeder doppelt aus: für die Fixierung des angeschlossenen Leiters und für die Kontaktierung des Steckerstiftes (Bild 1). Die schwimmend gelagerte Kontaktbrücke wird aus Elektrolytkupfer gefertigt, da sie keine federnde Funktion erfüllen muss.

Im Vergleich zu leistungsgleichen Steckverbindern im konventionellen Design erreicht Picomax eine um 30 Prozent verringerte Baugröße. Durch die kleineren Komponenten reduziert sich nicht nur der Materialverbrauch, sondern es verbessern sich aufgrund des konstruktiven Aufbaus auch die technischen Eigenschaften. Der niedrigere Materialverbrauch begründet schließlich auch das gute Preis-Leistungs-Verhältnis der Steckverbinderfamilie.  

Neuartige Konstruktion erhöht Schock- und Vibrationsfestigkeit

Das neue Kontaktsystem hat noch weitere Vorzüge: Mit der kürzeren Kontaktbrücke aus Elektrolytkupfer verkürzt sich die Länge des Strompfades durch den Buchsenkontakt. Daraus resultieren ein niedrigerer Spannungsabfall und damit eine höhere Stromtragfähigkeit der Federleiste. Weiterhin ist die Bauform von Feder- und Stiftleiste auf das Kontaktsystem abgestimmt: Die Federleiste taucht fast vollständig in die Stiftleiste ein, so dass sie von der Stiftleistenwanne umschlossen und gehalten wird. Da nur wenig Material über den Wannenrand hinaus ragt, verfügt der Steckverbinder über eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit, wie entsprechende Tests zeigen: Er hält einer Beschleunigung bis 16 g stand; bei anderen Systemen sind es lediglich 4 bis 6 g.

Einfache und intuitive Handhabung

Die Stift- und Federleisten kontaktieren die zu- und abgehenden Leitungen nach dem Cage-Clamp-S-Prinzip. Hierbei sind eindrähtige und feindrähtige Leiter mit Aderendhülse ohne Hilfsmittel direkt steckbar. Die Klemmstelle lässt sich über integrierte Drücker öffnen - für andere Leiterarten oder um den Leiter wieder zu lösen.

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Bild 2. Um den Leiter wieder zu lösen, lässt sich die Klemmstelle über integrierte Drücker öffnen. Sie werden mit einem handelsüblichen Schraubendreher gedrückt gehalten.

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Bild 2. Um den Leiter wieder zu lösen, lässt sich die Klemmstelle über integrierte Drücker öffnen. Sie werden mit einem handelsüblichen Schraubendreher gedrückt gehalten.

Dazu ist lediglich ein handelsüblicher Schraubendreher vonnöten, der den Drückvorgang unterstützt. Die Handhabung der farbigen Drücker (Bild 2  oben) ist intuitiv gestaltet, dass Bedienfehler nahezu ausgeschlossen sind. Jedem Buchsenkontakt ist ein Prüfabgriff zugeordnet, der Prüfspitzen aufnimmt und Messungen mit und ohne angeschlossenem Leiter, mit und ohne Stiftleiste sowie mit und ohne Leiterplatte ermöglicht. Feder- und Stiftleisten lassen sich kundenseitig codieren. Das verhindert ein Fehlstecken der Steckverbinder. 

Die Codierung innerhalb der Stiftleiste kann auch nachträglich erfolgen, zum Beispiel in einer Gehäusedurchführung. Zur Picomax-Familie gehören zwei Serien in drei Rastermaßen: Die Serie 2091 im Raster 3,5 mm nimmt 1,5-mm² -Leitungen auf, die Serie 2092 hingegen Leiter mit 2,5 mm² Querschnitt. Sie ist in den Rastermaßen 5 mm und 7,5 mm verfügbar.

1. Teil: Leiterplatten sicher kontaktieren
2. Teil: Eine Federleiste wandelt sich zur Leiterplattenklemme

Weiterführende Links:

• FCI: Backplane-Steckverbinder für Datendurchsatzraten bis 25 Gbit/s
• ERNI Electronics: Leiterplattensteckverbinder: 50 Kontakte im Raster 0,8 mm
• Weitere Infos zu Picomax bei WAGO