Überblick

In diesem Zusammenhang ist die einfachste Definition eines Steckverbinders eine Vorrichtung, um zwei Teile eines elektrischen Schaltkreises miteinander zu verbinden, um deren Betrieb zu ermöglichen. Beispiele hierfür sind SCART-Kabel, HDMI-Kabel, Phonostecker. Bei Steckverbindern wird grundsätzlich zwischen männlichen Steckverbindern mit hervorstehenden Kontaktstiften und weiblichen Steckverbindern (Kupplungen) mit passenden Buchsen unterschieden, in die die Kontaktstifte eingeführt werden, um eine Schaltung zu vervollständigen.

Steckverbinder sind auch flexible Elektrokabel, die die Elektrizität von einer Energiequelle zu einem elektrisch betriebenen Gerät transportieren oder Kabel, die den Strom zwischen zwei Geräten leiten. Kabel dieser Art besitzen einen entsprechenden Stecker auf beiden Seiten, über die die Verbindung hergestellt wird. Die üblichste Ausführung besteht aus einem Stecker mit 13-A-Sicherung auf einer Seite (manchmal mit einem Trafo versehen), an dem sich ein Verbindungsstecker mit zwei (ungeerdet) oder drei (geerdet) Kontaktstiften befindet. Der Stecker dient dazu, die elektrische Verbindung mit dem zu versorgenden Gerät herzustellen, indem er in die eingelassenen Kontakte eingesteckt wird, die in dem Gerät eingebaut sind.

 

Die Geschichte der Steckverbinder

Die Entwicklung elektrischer Steckverbinder nahm mit der Erfindung der Elektrizität und ihrer darauf folgenden Nutzung zur Beleuchtung von Häusern und Fabriken ihren Anfang. Die Notwendigkeit, verschiedene elektrische Geräte miteinander zu verbinden, wurde recht schnell offensichtlich und der am besten geeignete Leiter (Kupferdraht) wurde bald für diesen Zweck auserwählt. Einfache Kupferdrahtverbindungen wurden zuerst für Telegrafen und später dann für den Betrieb von Telefonleitungen eingesetzt.

Im Laufe der Zeit entwickelte sich die neue Technologie rasant weiter. Produktionsmaschinen und letztendlich auch die hochmoderne Elektronik, die wir heute kennen, benötigen eine bestimmte Art von Verbindungselement, über das sie mit Energie versorgt werden oder das eine Art Verbindung zwischen ihnen (Datenübertragung) herstellt. Beispielhaft hierfür wären ein Computer und ein Drucker zu nennen, zwischen denen Daten über ein Kabel ausgetauscht werden. Heute ist sogar dieses Konzept zu einem gewissen Grad durch die Entwicklung drahtloser Übertragungsverfahren überholt worden, die genau das ermöglichen, und zwar ohne dass hierfür eine physikalische Verbindung zwischen zwei Geräten benötigt wird, da die Daten per Funk über einen Router ausgetauscht werden.

 

Steckverbinderausführungen

RJ45-Buchse

Viele von uns werden RJ45-Buchsen von zu Hause und vom Arbeitsplatz kennen. Sie werden allgemein als Telekommunikations-Steckverbinder bezeichnet und werden zum Herstellen von Telefon- oder Ethernet-Verbindungen benutzt. An diese Buchsen werden Standard-Telefonstecker oder Verbindungskabel von Computern angeschlossen, die in einem Büro über Netzwerkkabel miteinander verbunden sind. Über ein lokales Netzwerk (LAN) können Computer somit Informationen untereinander austauschen. Ein LAN ist in manchen öffentlichen Einrichtungen recht üblich, z. B. in einer Bibliothek, in der der Katalog über ein geschlossenes Netzwerk jedem zur Verfügung steht, der an einem der Abfrageplätze nach einem bestimmten Buch sucht. Diese vernetzten Geräte findet man auch an Flugplätzen und Bahnhöfen, wo sie Ankunfts- und Abflug- bzw. Abfahrtzeiten anzeigen. All dies ermöglichen einfache RJ45-Buchsen, die deren Anschlusskabel ein Netzwerk bilden.

 

BNC-Steckverbinder

Die Abkürzung BNC steht für Bayonet Neill Concelman Steckverbinder. Fälschlicherweise wird sie manchmal auch Bayonet Nut Connector oder British Naval Connector genannt. In der Grundform besitzt dieser Steckverbinder an jedem Ende einen männlichen Kontakt, an den ein Koaxialkabel angeschlossen wird. Die Stecker selbst besitzen in der Mitte einen Kontaktstift, der mit dem Mittelleiter des Kabels verbunden wird. Der äußere Teil besteht aus einer Metallhülse, die mit der Außenschirmung des Kabels verbunden wird.

 

WAGO Steckverbinder

Das Akronym WAGO kommt vom Namen des Herstellers dieser Bauelemente, der Kontakttechnik GmbH & Co. Dieses große und sehr erfolgreiche deutsche Unternehmen aus Minden hat sich auf die Entwicklung elektrischer Anschlussteile spezialisiert, die nun den Namen des Unternehmens als generelle Bezeichnung übernommen haben. Das Unternehmen engagiert sich nun auch sehr in der Automatisierungstechnik.

Die Bauelemente, die die meisten Techniker kennen, sind die Einschubklemmen für Drähte, insbesondere die Baureihen 273 und 280, die allgemein als WAGO-Klemmen bezeichnet werden. Besonders geschätzt werden sie wegen der einfachen Montage und der Tatsache, dass sie wartungsfrei sind. Die Klemmen sind außerdem vibrationsfest. Sie dienen zur Aufnahme von Querschnitten mit 0,08 mm² bis 95 mm² und sind platzsparend, da sie etwa 30 % kleiner als viele ähnliche auf dem Markt erhältliche Produkte sind. Diese Bauelemente sind mittlerweile weltweit als Industriestandard etabliert und überall beliebt, nicht allein wegen ihrer Qualität und Zuverlässigkeit, sondern auch weil sich die Material- und Lohnkosten im Zusammenhang mit der Installation dadurch verringern.

 

Antennen-Steckverbinder

Wenn Sie sich nicht ganz sicher sind, was mit Antennen-Steckverbindern gemeint ist, denken Sie an die Antennenanschlüsse des eigenen Fernsehers, die allen bekannt sein dürften. Überall in Europa sind diese technisch als IEC 169-2 bzw. als Belling-Lee-Steckverbinder bekannt. Eine im britischen Ort Enfield ansässige Firma hat diesen Steckverbinder erfunden, der letztendlich fast universell Anwendung fand. Das war gegen 1922, das gleiche Jahr, in dem passenderweise auch die ersten Funksignale von der BBC übertragen wurden. Die Antennen-Steckverbinder werden auch heute noch in fast unveränderter Form verwendet.

Antennen-Steckverbinder haben die Aufgabe, eine externe oder interne Fernsehantenne mit dem Fernsehempfänger zu verbinden, um das Signal an ihn weiterzuleiten. Sie werden auch in Profi- und Amateur-Funkkommunikationsanlagen und für den Heimbedarf in HiFi-Tunern zum Empfang des UKW-Signals verwendet. In Gebieten mit schwachem Signal werden die relativ neuen DAB-Funkempfänger über eine Variante dieses Steckverbinders mit einer externen Antenne verbunden.

Die Komponenten werden in verschiedenen Ausführungen angeboten, aber im Grunde funktionieren sie alle auf dieselbe Art und Weise. Der mittlere Kupferleiter des Koaxialkabels wird in den Kontaktstift des Steckers eingeführt und das äußere Kupfergeflecht des Kabels wird mit einer Klemmschraube außen an der Hülse angeschraubt. Beim Anschrauben werden Arretierungen auf das Kabel gedrückt und der Stecker wird dadurch fest montiert. Am weiblichen Antennenanschluss befinden sich Löcher oder Aussparungen, die zum männlichen Gegenstück passen. Wenn der Stecker in die Kupplung eingeführt wird, wird das Signal weitergeleitet.

 

USB-Steckverbinder

Der Universal Serial Bus (USB) ist vielen Computernutzern bekannt, denn über dieses Kabel werden die meisten Peripheriegeräte an Desktop- oder Laptop-Computer angeschlossen. Das Kabel ermöglicht einen relativ zügigen Datentransfer und stellt elektrische Betriebsspannung zur Verfügung, falls erforderlich. Beispiele für Peripheriegeräte mit USB-Anschlusstechnik sind Drucker, Tastaturen, Scanner, Digitalkameras und externe Festplatten. Rein äußerlich machen diese Steckverbinder einen sehr unkomplizierten und altgedienten Eindruck und lassen sich im Gegensatz zu manch anderen Steckverbindern mit brüchigen Kontakten leicht anschließen.

USB wurde Mitte der sechziger Jahre erfunden und hat sich mittlerweile als Industriestandard etabliert. Die USB-Technik hat auch im Bereich der Computerspiele und erst kürzlich auch der Smartphones Einzug gehalten.

Zwar sehen USB-Stecker immer gleich aus, es gibt aber dennoch Unterschiede am Ende eines Kabels. Die beiden Steckverbinder-Bauformen sind Typ A und Typ B. Typ A ist die einzige Ausführung, die ein Gerät mit Energie versorgen kann. Die abweichende Bauform ist beabsichtigt, um Schäden an Geräten durch einen fehlerhaften Anschluss zu verhindern.

 

Es gibt vier USB-Varianten:

• Normen: USB 1.1/2.0 und 3.0, wobei letztere Ausführung hauptsächlich für USB-Flash Laufwerke verwendet wird.
• Mini:         Hauptsächlich für den Anschluss von Kameras mit einem kleineren Stecker auf der B-Steckverbinderseite des Kabels vorgesehen.
• Micro:       Wird bei Mobiltelefonen verwendet. Bei USB 1.1/2.0 und 3.0 Varianten.
• Vielseitig:  Wird für USB On-the-go-Anschlüsse verwendet. Bei dieser Technologie können Mobiltelefone und digitale Audiogeräte wie z. B. iPods als Hosts fungieren und anderen USB-Geräten den Anschluss daran ermöglichen.

 

Crimp-Anschlussklemmen

Dies ist eine recht einfache Anschlussmöglichkeit für elektrische Leiter, die überall benutzt wird, nicht zuletzt wegen ihrer Vorteile in vielen Anwendungsgebieten und wegen der einfachen Handhabung. Sie sind kostengünstig und bei der Anwendung absolut sauber. Wenn Crimp-Anschlussklemmen verwendet werden, kann auf Lötzinn, der auch eine Verunreinigung darstellen kann, in der Produktion verzichtet werden. Das Crimpen ist außerdem zuverlässiger als Löten, denn wenn die Crimpverbindung korrekt hergestellt wird, ist ein gewisses Maß an Bewegung zwischen dem Leiter und der Verbindung möglich, ohne dass der elektrische Kontakt darunter leidet. Bei einer Lötverbindung kann sich in solch einem Fall der elektrische Kontakt lösen und zu einem Wackelkontakt werden oder vollständig abreißen.

Bei einem einfachen Crimp-Steckverbinder wird das blanke Ende eines Leiters in das zylindrische Ende des Steckverbinders eingeführt. Die Verbindung wird hergestellt, indem das Metall zusammengedrückt („gecrimpt“) eng um den Leiter zu einer ovalen Form gebogen wird. Wenn dieser Schritt ordnungsgemäß durchgeführt wird, entsteht eine sehr feste Verbindung.

Neben der Grundform gibt es verschiedene Crimp-Verbindungsvarianten. Die häufigste Variante, die überall angeboten wird, ist die zylindrische Bauform, die wie oben geschildert verwendet wird. Häufig wird sie von Hobbyelektronikern benutzt, es gibt aber noch viele weitere Verwendungsmöglichkeiten. Nach dem Einführen des Leiters in den Zylinder wird er gecrimpt.

Die offene Zylinderbauform gehört zu den festeren Crimpanschlüssen und eignet sich für anspruchsvolle Umgebungen, z. B. zum Herstellen von elektrischen Verbindungen im Motorraum eines motorisierten Fahrzeugs. Mit offener Zylinderbauform ist die V- oder U-Form gemeint. Sie eignet sich für die Prozessautomatisierung, denn der blanke Leiter kann in den offenen Teil des Anschlusses gelegt und anschließend gecrimpt werden. Die andere Anschlussseite ist spaten-, ring- oder zungenförmig. Crimpanschlüsse werden mit Isolierungen in unterschiedlichen Farben geliefert.

Es gibt noch weitere Spezialausführungen von Crimpanschlüssen, die nur für bestimmte Anwendungszwecke verwendet werden.

 

 

Video-Steckverbinder 

Video-Steckverbinder werden in vielen unterschiedlichen Bauformen und mit verschiedenen Schnittstellen angeboten, die zum Aufzählen zu zahlreich sind. Der einfache Antennen-Steckverbinder wurde auch in vielen früheren Videoanwendungen verwendet. Der zuvor bereits erwähnte BNC-Steckverbinder (Bayonet Neill Concelman) wird ebenfalls in Verbindung mit der Videotechnik als Alternative zum RCA/Cinch-Steckverbinder benutzt. Bei den ersten Videospielen und Geräten der Unterhaltungselektronik wurden auch 21-polige SCART-Kabel benutzt.

Überaus gebräuchlich war der VGA-Steckverbinder für Computermonitore, der heute aber durch eine aktuellere Technik ausgetauscht wurde. Das vielleicht am häufigsten vorkommende Kabel ist heute das HDMI-Kabel, mit dem Monitore an Computer und Fernsehgeräte mit Peripheriegeräten verbunden werden.

Die Abkürzung HDMI® steht für High Definition Multimedia Interface. Diese Kabel übertragen sämtliche Videoinformationen, Steuersignale sowie digitale Audiosignale. Der HDMI Steckverbinder Typ A besitzt 19 Pins und lässt sich leicht an das Empfangsgerät anschließen. Dieser Steckverbinder ist bei Heimkinoanlagen sehr beliebt.

 

HDMI-Kabel sind auch als Micro- und Mini-Ausführungen erhältlich:

HDMI Micro: Der Steckverbinder vom Typ D ist nur 6,4 mal 2,8 mm groß. Es ist der kleinste HDMI Steckverbinder, der zurzeit erhältlich ist, und besitzt genau wie die größeren Ausführungen 19 Anschlussstifte. Bei Verwendung eines Adapters kann die Micro-Ausführung auch zusammen mit der Standardausführung des Kabels verwendet werden.

HDMI Mini: Diese Ausführung ist 10,42 mal 2,42 mm groß und ist vom Steckverbinder Typ C. Auch hier wird dieselbe Pinbelegung verwendet wie beim größeren Bruder. Der HDMI Mini Anschluss wurde speziell für tragbare Geräte entwickelt. Bei Verwendung eines Adapters kann er auch zusammen mit Standard-HDMI-Kabeln benutzt werden.

 

Elektrokabel-Steckverbinder

Elektrokabel-Steckverbinder reichen von den kleinen Messingschraubverbindungen im Kunststoffgehäuse über die oben erwähnten leichten Crimpverbinder bis zu belastungsfähigen Steckverbindern in Industriequalität einschließlich aller dazwischen befindlicher Varianten. Für die verschiedenen Anwendungszwecke gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Steckverbinder für Elektrokabel. Es wären zu viele, um hier detailliert auf alle einzugehen.