Vor Ort installierbar – das Geheimnis, wie Sie Steckverbinder beherrschen

Es gibt eine ganze Reihe aktueller Trends, die zu einer höheren Steckverbindernachfrage führen werden. Das automatisierte Zuhause, das Internet der Dinge, Industrie 4.0 – obwohl der Schwerpunkt dieser Technologien auf mit dem Telefon erreichbaren Drahtlosnetzwerken liegt, erfordert das Netzwerk den Anschluss von entsprechenden Ausrüstungen. Mit dem zunehmenden Wachstum dieser Netzwerke und ihrer Anwendungen wird der Anschluss von Geräten an anderen Standorten sowie in anderen Umgebungen und Anwendungen notwendig sein.

Einer der Vorteile dieses neuen Trends ist die Kompatibilität mit der bestehenden Infrastruktur. Nur wenige Unternehmen können es sich leisten, ihr bestehendes Netzwerk auszutauschen, um neue Geräte installieren zu können. Diese Netzwerke werden also wachsen.

Mit der Installation jedes Geräts gehen jedoch entsprechende Kosten einher. Moderne Ausrüstungen mit Plug&Play-Funktionalität lassen sich zwar einfach einrichten, die meisten benötigen aber dennoch einen physikalischen Anschluss, was Kosten mit sich bringen kann. Wenn Sie die Geräte selbst installieren, können Sie die Anlaufkosten auf einfache Art und Weise verringern.

Wie einfach die Eigeninstallation ist, hängt von der Steckverbinderkonstruktion ab und kann hohe Investitionen in Werkzeuge und Ausrüstungen oder die Abhängigkeit von bestimmten Fähigkeiten erfordern. Beides kann die Einführung neuer Systeme behindern. Im Folgenden werden einige der am häufigsten verwendeten Methoden und ihre Benutzerfreundlichkeit näher beleuchtet.

Lötsteckverbinder

Lötsteckverbinder werden je nach geographischem Standort oft als Steckverbinder mit Lötanschluss oder Lötschuh bezeichnet. Die Beschreibung ist recht eindeutig. Die Rückseite jedes Kontakts ist mit einem zylindrischen Hohlraum versehen, an den der Draht angeschlossen wird. Jeder Lötanschluss wird vor dem Einsetzen des Drahts mit Lot gefüllt. Lötmethoden sind insbesondere deshalb ideal für kleine Produktionsserien geeignet, weil Lötgeräte weit verbreitet und preisgünstig sind.

Standard-Lötanschluss

Bild: Amphenol

Lötanschlüsse haben einige Nachteile. Der Hauptnachteil ist die nötige Erfahrung. Lötarbeiten erfordern Übung und die entsprechenden Fertigkeiten müssen auf dem neuesten Stand gehalten werden. Auch die Arbeitsumgebung ist ein wichtiger Gesichtspunkt. Beim Löten entstehen gefährliche Dämpfe, die abgeleitet werden müssen. Außerdem müssen Lötgeräte naturgemäß auf hohen Temperaturen gehalten werden, was Anlass zu Sicherheitsbedenken gibt.

Crimpanschluss

Die andere weit verbreitete Anschlussmethode ist das Crimpen. Dabei wird ein Draht in einen Kontakt eingesetzt, der anschließend in einem Spezialwerkzeug gecrimpt wird. Crimpanschlüsse bieten bei korrekter Ausführung eine gute mechanische und elektrische Verbindung. Wenn das Crimpwerkzeug korrekt eingerichtet ist, wird bei diesem Prozess eine konsistente Verbindung hergestellt. Dadurch können auch relativ unerfahrene Benutzer ein Crimpwerkzeug mit wenig Übung bedienen.

Der Hauptnachteil des Crimpens ist das Crimpwerkzeug selbst. Crimpwerkzeuge sind weit verbreitet und leicht zu beschaffen, können aber in Abhängigkeit von der Steckverbinderkonstruktion komplex und relativ kostenintensiv sein. Wenn nur einige wenige Steckverbinder angeschlossen werden sollen, ist dies eine sehr teure Lösung.

Crimpwerkzeuge sind sinnvoll, aber teuer

Bild: DMC

Schneidklemmkontakte

Es gibt eine weitere sehr verbreitete Methode, auf die wir auch später noch einmal eingehen werden – IDC. IDC steht für Insulation Displacement Contact (Schneidklemmkontakt) und basiert auf einem recht cleveren Prinzip. Es ist keine Vorbereitung der einzelnen Drähte erforderlich, da die beiden Kontaktzinken so gestaltet sind, dass sie die Drahtisolierung durchdringen und dann den Draht zwischen den Zinken einklemmen. Diese Technologie ist nicht neu und kommt bereits seit Jahrzehnten für Flachbandkabel zum Einsatz, wird heute jedoch für einige sehr interessante Zwecke verwendet.

Herkömmliche Anschlussmethoden sind also für die Selbstinstallation nicht besonders sinnvoll. Es besteht jedoch Hoffnung! Es gibt eine Methode, die Ihren Ängsten in Bezug auf Steckverbinder ein Ende bereiten kann: vor Ort installierbar. 

Vor Ort installierbare Steckverbinder

Viele Hersteller haben Versionen von häufig verwendeten Steckverbindern entwickelt, die auch unter weniger idealen Umständen angeschlossen werden können. Der Begriff „vor Ort installierbar“ deckt eine Vielzahl von Konzepten und Technologien für den Anschluss von Steckverbindern mit möglichst wenigen Werkzeugen bzw. in schwer zugänglichen Bereichen ab. Bedingt durch diese Vielzahl können unachtsame Benutzer jedoch Fehler machen. Es gibt keine Industriestandarddefinition des Begriffs „vor Ort installierbar“.

Ein Industriestandard hat Vorteile. Die Benutzer können dadurch auf bestimmte Funktionen oder Eigenschaften und damit auf die Auswahl des richtigen Produkts vertrauen.

In der Welt der Steckverbinder gibt es zahlreiche Standards und Normen. Standardsteckverbindertypen sind häufig über einen Zeitraum von Jahrzehnten entwickelt worden und lassen sich oft zu mehreren verschiedenen Quellen zurückverfolgen. Einige, z. B. D-Subminiatur-Steckverbinder, können einem bestimmten Hersteller zugeordnet werden, wurden aber später eine Zeit lang zu einem der weltweit meistproduzierten Steckverbinder. Andere, z. B. die zahlreichen Steckverbinder, die militärische Normen erfüllen, sind aus von Dritten erstellten Spezifikationen hervorgegangen, um die Lieferung von Produkten mit einem einheitlichen Design sicherzustellen.

Steckverbinder werden in allen Formen und Größen angeboten, müssen aber die entsprechenden Standards/Normen erfüllen…

Bild: Benchmark Connector Corporation

Steckverbinder können auch entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit klassifiziert werden. Wenn ein Steckverbinder in rauen Umgebungen eingesetzt werden muss, definiert die bekannte IP-Schutzart sehr genau, was der Benutzer von einem bestimmten Produkt erwarten kann. Das Gleiche gilt für andere Eigenschaften, angefangen von der erwarteten Lebensdauer des Steckverbinders, gemessen in Steckzyklen, bis zur erwarteten Datenübertragungsrate von Telekommunikationssteckverbindern. Bei diesen und zahlreichen weiteren Aspekten kann der Benutzer bei der Produktauswahl sehr genaue Eingrenzungen vornehmen.

Dies gilt jedoch nicht für vor Ort installierbare Steckverbinder. Hier kann die Konstruktion sehr stark variieren, z. B. kann dadurch einfach die Verwendung eines teuren Crimpwerkzeugs umgangen werden oder Produkte lassen sich ohne Werkzeug anschließen. Manche vor Ort installierbaren Steckverbinderkonstruktionen erfordern eine saubere und sichere Umgebung und sind damit eigentlich nicht im engeren Sinne vor Ort installierbar.

Der Begriff „vor Ort installierbar“ kann somit ein schwer zu durchschauendes Labyrinth sein. Ich möchte Ihnen hier aber einige Tipps und Hinweise für die Auswahl des richtigen Produkts geben. Vielleicht können Sie dann mit dem neuen Steckverbinder-Fachwissen Ihre Freunde und Kollegen beeindrucken.

Zur Demonstration einiger dieser Tipps und Hinweise verwende ich zwei verschiedene Versionen des gleichen Steckverbindertyps. Ich habe mich für den allgegenwärtigen M12-Steckverbinder entschieden. Zusammen mit seinem kleineren Bruder, dem M8-Steckverbinder, hat der M12 eine lange Geschichte der Verwendung in einer riesigen Anwendungspalette, insbesondere aber im Bereich der Industrienetzwerke und -steuerungen. Der M12 wird von sehr vielen Herstellern nach einer gemeinsamen Norm hergestellt, d. h., Steckverbinder von verschiedenen Zulieferern sind (zumindest in der Theorie) miteinander kompatibel.

Die M12- und M8-Steckverbinderfamilien von TE Connectivity

Bild: TE Connectivity

Für diesen Artikel habe ich vergleichbare Produkte von TE Connectivity und HARTING verwendet. Bei beiden handelt es sich um große und etablierte Steckverbinderhersteller mit jahrzehntelanger Erfahrung. Sie haben das Problem der Installation des M12 mit verschiedenen Ansätzen gelöst und sind für unsere Zwecke gut geeignet.

Zu Referenzzwecken hier die genauen Angaben: Verwendet wurden Steckverbinder der T411-Serie von TE Connectivity mit Kontaktbuchsen (124-7087) und Kontaktsteckern (124-7099) . Als Steckverbinder von HARTING wurde die Harax M12-Serie mit Kontaktbuchsen (707-3695) und Kontaktsteckern (623-5864) verwendet.

Mein erster Tipp: Sehen Sie sich zuerst die Montageanweisungen an, bevor Sie Geld ausgeben. Die meisten Hersteller stellen ihre Produktdaten leicht zugänglich zur Verfügung. Montageanweisungen sind in der Regel als Teil des Produktkatalogs oder als separates Download-Anweisungsblatt erhältlich.

Montageanweisungen

Die Montageanweisungen geben Ihnen nicht nur einen Eindruck vom Montagevorgang selbst, sondern sollten auch Hinweise enthalten, welche zusätzlichen Ausrüstungen für die Durchführung der Arbeiten erforderlich sind. Bei den beiden von uns gewählten Beispielen werden verschiedene übliche Handwerkzeuge benötigt – mehr für den TE-Steckverbinder, weniger für den HARTING-Steckverbinder. Diese anfängliche Recherche kann Sie vor unerwarteten Verzögerungen wegen fehlender Werkzeuge bewahren.

Hier ein paar Hinweise zu den Werkzeugen. Es werden einige werkzeugfreie Steckverbinder angeboten. Dabei kommen im Allgemeinen clevere Methoden wie der oben erwähnte IDC-Anschluss zum Einsatz. Damit kann der Benutzer den Anschluss mit bloßen Händen vornehmen, meiner Meinung nach eine der Sternstunden moderner Steckverbinderkonstruktion. 

Es mag zunächst so scheinen, als wären werkzeugfreie Steckverbinder perfekt für Ihr Projekt geeignet. Bevor Sie auf die Kaufen-Schaltfläche klicken, sollten Sie jedoch einige wichtige Aspekte bedenken. Werkzeugfreie Steckverbinder können teurer als andere Lösungen sein, insbesondere unter dem Gesichtspunkt, dass Ihnen die für vor Ort installierbare Steckverbinder normalerweise benötigten Werkzeuge wahrscheinlich bereits zur Verfügung stehen! Ein weiterer zu prüfender Gesichtspunkt: Können die Steckverbinder repariert werden? Mit anderen Worten: Können sie nach der Installation wieder deinstalliert werden und ist dies für Ihre Anwendung wichtig? Hier kann entsprechende Recherche enorme Vorteile bringen und Ihnen später viel Geld und Stress ersparen.

Mein nächster Tipp: Investieren Sie genügend Zeit für die korrekte Kabelvorbereitung. Die Montageanweisungen enthalten meistens sehr genaue Angaben zur Kabelvorbereitung. Ich empfehle Ihnen dringend, diese Anweisungen sehr genau zu beachten. Die Hersteller TE und HARTING sind nicht ohne Grund schon so lange so erfolgreich. Vertrauen Sie mir, wenn ich Ihnen empfehle, diesen Anweisungen zu vertrauen!

Lesen Sie die Anweisungen!

Bild: TE Connectivity

Die Anweisungen für unsere beiden M12-Steckverbinder (bei denen jeweils eine Klemmhülse für die Kabelfixierung und eine Gegenmutter zum Schließen des Steckverbinders zum Einsatz kommen) enthalten sehr klare Hinweise, dass diese Komponenten in der richtigen Reihenfolge auf das Kabel gefädelt werden müssen, bevor Sie mit der Vorbereitung der Drähte beginnen. Nach dem Abschluss der Kabelvorbereitung ist dieser Schritt nur unter großen Schwierigkeiten durchzuführen. Außerdem wird dadurch verhindert, dass wichtige Teile auf den Boden, ins Gras oder in die Maschine fallen. Da ich selbst bereits zahllose kleine Steckverbinderkomponenten an den verrücktesten Stellen verloren habe, rate ich Ihnen dringend, diesen Rat zu befolgen.

Nach dem Abschluss der Kabelvorbereitung gibt es bei den beiden Steckverbindertypen einige kleine Unterschiede. Der Steckverbinder von TE Connectivity ist mit Schraubanschlüssen ausgestattet, d. h., die Drähte werden mit kleinen Gewindestiften an den Kontakten befestigt und mit einem kleinen Schraubendreher festgezogen. Der Steckverbinder von HARTING dagegen ist mit dem HARAX-Anschluss ausgestattet, bei dem IDC-Technologie zum Einsatz kommt und die wenigsten Werkzeuge benötigt werden.

HARTING-Anschluss (links) und TE Connectivity-Anschluss (rechts). Die vier
Zinkenpaare der HARTING-Steckverbinder sind IDC-Kontakte. Die Drähte werden
in der Montageendphase auf die Kontakte gepresst.

Beide Methoden haben ihre Vorzüge. Der HARTING-Steckverbinder lässt sich zwar nicht vollkommen ohne Werkzeug montieren, ich konnte den Anschluss aber ausschließlich mit meinem klassischen Schweizer Taschenmesser und einigen Mutternschlüsseln vornehmen. Der Anschlussvorgang geht schneller vonstatten – es sind weniger Arbeitsschritte erforderlich – und könnte ohne Weiteres auch von jemandem durchgeführt werden, der mit Steckverbindern nicht besonders vertraut ist. Die IDC-Anschlusstechnik erschwert jedoch die Deinstallation, sodass Reparaturarbeiten mehr Aufwand erfordern.

Die TE Connectivity-Methode ist dagegen etwas kniffliger. Die Gewindestifte sind recht klein und erfordern etwas mehr Feingefühl. Insgesamt erfordert dieser Steckverbinder außerdem mehr Werkzeuge für die Durchführung der Anschlussarbeiten. Da es sich jedoch um einen komplett mechanischen Montagevorgang handelt, sind Reparaturen wesentlich einfacher durchführbar. In Extremfällen kann der Steckverbinder sogar mit wenig Aufwand vollständig demontiert, das Kabel abgeschnitten und neu vorbereitet und der Steckverbinder erneut angeschlossen werden.

Auch die Kosten dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Für den Anschluss des Steckverbinders von TE Connectivity war eine angemessene Anzahl üblicher Werkzeuge erforderlich. Um diese kleine Werkzeugsammlung neu zu erwerben, müssten etwa 100 £ aufgewendet werden. Ich wäre allerdings überrascht, wenn die meisten Techniker bzw. Wartungsmonteure nicht bereits über einen entsprechenden Werkzeugsatz für all diese Produkte verfügten. Als einzige Kosten würden somit die für den Steckverbinder anfallen. Die TE-Version wird für etwa 2,50 £ angeboten.

Werkzeugsatz für vor Ort installierbare Steckverbinder (487-088)

Der Steckverbinder von HARTING mit der HARAX-Anschlusstechnik erfordert noch weniger Werkzeuge – Werkzeuge zum Schneiden und Vorbereiten des Kabels sowie einige Mutternschlüssel. Der vereinfachte Installationsvorgang wird allerdings durch Kosten von etwa 20 £ für den Steckverbinder erkauft.

Zusammenfassung

Ich hoffe, ich konnte Ihnen verdeutlichen, dass vor Ort installierbare Steckverbinder sehr unterschiedliche Eigenschaften haben können. Scheinbar perfekte Lösungen können in Wirklichkeit langfristig zu Problemen führen. Dabei bin ich noch gar nicht auf die Umgebung eingegangen, in der die Arbeiten durchgeführt werden. Die Anforderungen von Außeninstallationen stellen den Installateur vor neue Herausforderungen.

Zusammenfassend mein letzter Tipp, der wahrscheinlich besser mein erster hätte sein sollen: Verschaffen Sie sich von Anfang an eine klare Vorstellung davon, was erreicht werden soll. Wollen Sie einfach nur die Installationskosten dadurch verringern, dass Sie die Arbeiten selbst durchführen, oder müssen Sie ein Gerät auf einer Leiter im Regen installieren?

Eine letzte Bemerkung: Wie wir gesehen haben, gibt es keine Standarddefinition des Begriffs „vor Ort installierbar“. Jeder Hersteller legt bei der Steckverbinderkonstruktion eigene Maßstäbe an, was die Produktauswahl für den Benutzer nicht einfacher macht. Gibt es Möglichkeiten für Händler wie RS Components, den Benutzern entsprechend hilfreiche Informationen zur Verfügung zu stellen? Und in welcher Form könnte dies geschehen? Ein Thema für einen weiteren Artikel, vielleicht...

Montierter Steckverbinder der T411-Serie von TE Connectivity

Vor Ort installierbare Steckverbinder können die geeignete Lösung für Ihre Installation sein. Es sind zahlreiche Steckverbinder erhältlich, die eine alternative Methode für Benutzer bieten, die einige der neuen vernetzten Geräte einbinden müssen. Durch diese Vielzahl können unachtsame Benutzer jedoch Fehler machen. Formulieren Sie klare Ziele, bereiten Sie sich gut vor und planen Sie voraus. Wenn Sie diese Schritte befolgen, werden Sie die Kunst der Steckverbinder schnell beherrschen.