Schwerpunkte

Intelligente Konnektivität

Mobile Anwendungen fordern flexible Verbindungslösungen

12. Januar 2021, 08:11 Uhr   |  Von Martin Wimmers, Geschäftsführer Fischer Connectors

Mobile Anwendungen fordern flexible Verbindungslösungen
© Bild: sdecoret | Shutterstock

Industrielle Wearables wie Arbeitswesten, tragbare Messgeräte oder medizinische Ausrüstung benötigen einfache, robuste und sichere Steckverbinder. Die neue Freedom-Serie von Fischer Connectors bietet dafür eine Plattform mit aktiven Bauteilen.

Trends wie der über Wearables vernetzte Mensch oder das Internet der Dinge stellen Entwicklungsingenieure vor neue Herausforderungen bei der Konnektivität. Geräte werden immer kleiner sowie leistungsfähiger und sollen flexibler eingesetzt werden können. Gleichzeitig müssen sie robust und qualitativ hochwertig sein und jederzeit über eine sichere Stromversorgung und Datenverbindung verfügen. Auf diese Herausforderungen muss die Konnektivitätsbranche Antworten liefern.

Anders als bei fest installierten Maschinen werden die Verbindungen mobiler und flexibler Anwendungen sehr häufig eingesteckt und wieder entfernt. Die Konnektivitätslösungen müssen daher möglichst einfach in ihrer Bedienung sein und dürfen keinen Kabelsalat verursachen. Gleichzeitig kommen sie oftmals unter extremen Bedingungen zum Einsatz, etwa im Außenbereich oder in sterilen Umgebungen. Dafür müssen sie sehr robust und widerstandsfähig sein und zudem die für das Einsatzgebiet vorgeschriebene Schutzklasse einhalten. Hinzu kommen Größe, Gewicht und Material: Auch diese müssen den Anforderungen des mobilen Einsatzes entsprechen.

Blind und mit optimaler Kabelführung stecken

Die Freedom-Serie von Fischer Connect
© Bild: Fischer Connectors

Die Freedom-Serie von Fischer Connectors wurde erweitert: (1) Kupplung Größe 14 mit sieben Signal- und Leistungskontakten; (2) Einbaustecker Größe 14 mit sieben Signal- und Leistungskontakten; (3) USB-Adapter; (4) LED-Licht; (5) Rugged Flash Drive; (6) Stecker mit Kabel aus Kunststoff in Größe 8 mit vier Signal- und Leistungskontakten; (7) Buchse aus Kunststoff in Größe 8 mit vier Signal- und Leistungskontakten; (8) Buchse aus Metall in Größe 8 mit vier Signal- und Leistungskontakten; (9) Einbaustecker aus Metall in Größe 8 mit vier Signal- und Leistungskontakten.

Egal, ob es sich um tragbare medizinischen Geräte etwa zur Patientenüberwachung, industrielle Wearables wie intelligente Arbeitswesten oder tragbare Messgeräte für den Einsatz im Feld handelt: Wenn es darum geht, ein mobiles Gerät anzuschließen, muss dies im wahrsten Sinne des Wortes leicht von der Hand gehen. Steckverbinder mit männlichen Steckern und weiblichen Kupplungen benötigen immer einen präzisen, vordefinierten Steckvorgang. Je kleiner Geräte sind und je häufiger sie verbunden und getrennt werden müssen, desto wichtiger ist das Kriterium der einfachen Steckbarkeit. Aus diesem Grund hat Fischer Connectors in der »Freedom«-Serie einen 360-Grad-Steckmechanismus entwickelt. Die Komponenten enthalten keine Codierung und lassen sich daher blind stecken. Sie verfügen über einen abgedichteten, nicht magnetischen Schnellverriegelungsmechanismus, der mit einem vordefinierten geringen Kraftaufwand funktioniert. Damit ist das Problem der Steckpräzision hinfällig. Die Freedom-Steckverbinder können daher auch an Stellen platziert werden, an denen herkömmliche Verbinder ungeeignet wären.

Reinigung und Schutzklassen

Der 360-Grad-Steckmechanismus verhindert Kabelsalat und sorgt für eine optimale Kabelführung.
© Bild: Fischer Connectors

Der 360-Grad-Steckmechanismus verhindert Kabelsalat und sorgt für eine optimale Kabelführung.

Reinigung ist ein zentrales Thema vor allem dann, wenn die Geräte auch im Außenbereich eingesetzt werden. Denn in diesem Fall sind sie vermehrt Staub, Matsch oder Nässe ausgesetzt. Bei männlich-weiblichen Steckverbindungen ist die Reinigung immer ein kompliziertes Thema. Als Lösung für dieses Problem setzt der Freedom auf Oberflächenkontakte, die auf klassische männlich-weibliche Pole verzichten. Für einen Schutz vor Verschmutzung hat Fischer die Kontakte zudem mit Membranen abgedichtet. Die Freedom-Steckverbinder sind daher auch sehr gut für das Gelände geeignet, wo sie sich ganz einfach manuell reinigen lassen. Damit keine Feuchtigkeit in die Steckverbinder eindringen kann, sind sie zudem nach IP68 für die Metallausführung und nach IP67 für die Kunststoffausführung abgedichtet.

Der LP360 Steckverbinder – der erste der Freedom-Serie – wurde nach internationalen Industrie- und Militärstandards wie IEC, EIA, MIL-STD-202 und MIL-STD-810 mit strengen elektrischen, mechanischen und Umweltprüfungen qualifiziert und getestet. Geprüft wurden Standzeit, Biegen (Dehnen), zufällige Vibration, Immersion, Schutzart IP68, Bereichsreinigung, Korrosionsbeständigkeit, hohe und niedrige Temperaturen.

Konnektivitätsplattform mit aktiven Bauteilen

Die Freedom-Steckverbinder von Fischer haben keine männlich-weibliche Codierung und lassen sich daher blind stecken.
© Bild: Fischer Connectors

Die Freedom-Steckverbinder von Fischer haben keine männlich-weibliche Codierung und lassen sich daher blind stecken.

Die Fischer Freedom-Serie ist eine modulare Technologieplattform, die neue Standards in Sachen Verwendbarkeit, Integrationsfähigkeit und Vielseitigkeit setzt. Ein Beispiel dafür sind die neuen aktiven Bauteile der Serie. Sie wurden unter anderem mit dem Ziel entwickelt, die Benutzerfreundlichkeit, Interoperabilität und Multifunktionalität von elektronischen Geräten und Ökosystemen zu maximieren. Der Fischer LP360-USB-2.0-Adapter beispielsweise ist ein robustes Interface für jede USB-Anwendung. Über ihn lassen sich Daten austauschen – praktisch zum Beispiel bei Mess- und Prüfgeräten im Feld. Die Fischer LP360 LED-Leuchte verbessert die Sicherheit, Sichtbarkeit und Identifizierbarkeit des Endnutzers und hilft zum Beispiel beim Einsatz von intelligenter Kleidung in der Dunkelheit. Das dritte aktive Bauteil ist ein Rugged Flash Drive. Dieses ermöglicht eine sichere Datenspeicherung sowie einen sicheren Datentransport.

Für Entwicklungsingenieure ist einer der Hauptvorteile der Fischer Freedom-Technologieplattform die Integrationsfähigkeit der flachen Steckverbinder. Der Einbaustecker beispielsweise kann direkt in das Gehäuse eines jeden Geräts oder in Textilien integriert werden. Die verkabelte Kupplung aus Metall maximiert etwa die Benutzerfreundlichkeit, Bedienbarkeit und Funktionalität von Robotersystemen oder intelligenten Westen, in die sie problemlos eingebaut werden kann.

Praxisbeispiel: Piletest mit dem Pile Echo Tester

Piletest, ein Unternehmen im Bereich robuster Instrumentationsanwendungen, arbeitete 2018 mit Fischer Connectors zusammen, um für Instrumente zur Messung der Integrität von Pfeilern für Gebäudefundamente eine zuverlässige Konnektivität zu ermöglichen. Die größte Herausforderung bei dem Projekt war, den Steckverbinder im Pile Echo Tester (PET) zu ersetzen. Der PET wurde für »Puls-Echo-Tests« oder »Low-Strain-Tests« unter rauen Umgebungsbedingungen entwickelt. Der ursprünglich eingesetzte Steckverbinder war nicht robust genug und brach aufgrund der intensiven Nutzung durch die Techniker im Feld. Die neue Version des PET verwendet die Fischer Freedom-Serie, die Piletest aufgrund der Strapazierfähigkeit (10.000 Verbindungen) und des flachen 90-Grad-Profils des 7-poligen Steckverbinders ausgewählt hat: Beide erfüllten die hohen Anforderungen in Bezug auf Robustheit, ergonomisches Design und Benutzerfreundlichkeit.

Fazit und Ausblick

Insgesamt hilft die Technologieplattform, den Entwicklungszyklus von elektronischen Devices zu verkürzen, da sie mehr Flexibilität bietet, insbesondere in Bezug auf Größe, Gewicht und Leistung, die Optimierung des Kabelmanagements, die Integration eines elektronischen Netzwerks sowie in Bezug auf Wearable-Technologie.

Um die vielseitigen Bedürfnisse von Entwicklungsingenieuren zu erfüllen, planen die Ingenieure bei Fischer Connectors daher die Entwicklung weiterer Lösungen, die neue Anforderungen in Bezug auf Signal- und Leistungsmanagement sowie Datenprotokoll, Kontaktkonfigurationen und Bauart, aktive Komponenten sowie Kabelführungs- und Verkabelungsoptionen erfüllen.

Mögliche Anwendungsgebiete finden sich unter anderem in der Medizin, zum Beispiel in Überwachungs- und therapeutische Anwendungen wie MRT, CT-Scanner, Ultraschall, Roboterchirurgie, zahnmedizinische Anwendungen, Herz-Lungen-Unterstützungssysteme, chirurgische Stirnlampen, am Körper getragene Patientenüberwachungssysteme, Hörgeräte, tragbare Überwachungssysteme oder Exoskelette. Auch in der Mess- und Prüftechnik, beispielsweise für Labortechnologie, Prüf- und Messgeräte, robotisierte Produktion und Zustandsüberwachung, Geräte für die chemische Analyse, Spektrometer, Elektronenmikroskope, Kalibriersysteme, Schwingungstestsysteme, Thermosensoren und -kameras oder AR/VR- Geräte sind Anwendungen damit möglich.

Der Autor

Martin Wimmers
ist seit 2004 Geschäftsführer bei Fischer Connectors, Zorneding. Fischer Connectors entwickelt und produziert robuste und qualitativ hochwertige Steckverbinder nach individuellen Kundenanforderungen. Einen besonderen Schwerpunkt legt der Manager auf die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit den Kunden, aus der innovative Lösungen für eine Konnektivität der Zukunft entstehen. Die vierfach ausgezeichnete Fischer Freedom Series beispielsweise ist eine intelligente Technologieplattform für das »Internet des Menschen und der Dinge«.

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