IDC-Steckverbinder reduzieren Verdrahtungszeit, Material und Risiko in industriellen Umgebungen

Auch wenn Daten heutzutage zunehmend mobil übertragen werden, gibt es hinter den Kulissen mehr Verkabelung als je zuvor. Jeder, der neue Geräte installiert oder die vorhandene Bandbreite erweitert, sieht sich mit drei grundlegenden Problemen konfrontiert: Minimierung des Zeitaufwands für die Installation, Gewährleistung zuverlässiger Verbindungen und Umsetzung von Verdrahtungsplänen in funktionale Installationen vor Ort.

Anwendungsspezifische Überlegungen wie begrenzter Platz, hohe Anschlussdichte, verzweigte Netzwerke oder Stromversorgung erschweren diese Installationen zusätzlich. Entwickler und Installateure benötigen zuverlässige Optionen für den Kabelanschluss, die zeitsparend, dauerhaft und vor Ort installierbar sind.

Zeitsparende Technologie

Traditionell erforderte die Installation eines Kabelverbinders drei Schritte. Der Techniker musste das Kabel abisolieren, es in den Stecker einführen und den Stecker ancrimpen. Dieser Vorgang kann bei einem vieradrigen Steckverbinder mehr als eine Minute dauern, wobei bei jedem Schritt die Gefahr besteht, dass der Techniker Fehler macht und Material verschwendet.

1961 machte die neue Schneidklemmtechnik (IDC) von 3M das Abisolieren von Leitungen überflüssig. IDC-Steckverbinder schieben die Isolierung beiseite, wenn die nicht abisolierten Leiter in den Steckverbinder geklemmt werden. Die Verwendung von IDC-Steckverbindern kann die Installationszeit um 60% bis 80% verkürzen, bei vier Leitern sogar auf bis zu 14 Sekunden. IDC-Steckverbinder erhöhen außerdem die Zuverlässigkeit durch Farbcodierung und visuelle Bestätigung der Leiterplatzierung. Das Ergebnis ist eine schnellere Installation, eine schnellere Inbetriebnahme von neuen Geräten oder Funktionen und weniger Ausfallzeiten und Abfall.

Das Portfolio der IDC-Klemmverbinder von 3M nutzt die IDC-Technologie in einer Vielzahl von Steckverbindern, die für Draht-zu-Board-, Draht-zu-Draht- und Verzweigungsverbindungen entwickelt wurden, um Ausfallzeiten, Arbeitskosten und Materialverschwendung zu reduzieren.

Verbindungen zu Boards

Die Mini-Clamp-Steckverbinderserie 371 (Abbildung 1) umfasst Stecker und Sockel für Draht-zu-Board-Verbindungen und verfügt über drei, vier, sechs oder acht Leiterpositionen und eignet sich für Drähte von 28 bis 20 AWG.

Abbildung 1: Die Mini-Clamp-IDC-Steckverbinder der Serie 371 von 3M nehmen drei bis acht Drähte von 28 bis 20 AWG in einem durchsichtigen Gehäuse auf, das die Isolierung verdrängt, wenn Klemmdruck ausgeübt wird. (Bildquelle: 3M)

Die Installateure führen die isolierten Drähte in den durchsichtigen Teil des Gehäuses ein, der je nach Leitergröße farbcodiert ist und eine visuelle Bestätigung der korrekten Positionierung der Drähte ermöglicht. Wenn der Installateur mit einer handelsüblichen Zange Druck ausübt, wird der durchsichtige Teil in das Gehäuse geschoben, und die Leiter liegen frei, ohne dass es zu Ablagerungen kommt.

Passende Mini-Clamp-Buchsen der Serie 372 (Abbildung 2) können bis zu vier Stecker für bis zu 16 Leiterverbindungen aufnehmen. Die Steckverbinder der Mini-Clamp-Produktlinie sind nach UL und cUL für 3,0 A und 32 V bei Temperaturen zwischen -20°C und +60°C zugelassen. Sie bieten einen Isolationswiderstand von mehr als 1 x 10⁶ Ω und eine Spannungsfestigkeit von 1000 V_eff auf Meereshöhe. Mini-Clamp-Buchsen haben gerade Lötanschlüsse für die Verbindung mit Leiterplatten, und ihr Raster von 2,0 mm ermöglicht eine bessere Platzausnutzung und eine größere Konzentration von Leitern.

Abbildung 2: Die Mini-Clamp-IDC-Buchsen von 3M befestigen ein bis vier passende Mini-Clamp-Stecker auf einer Leiterplatte mit einem platzsparenden Design im Raster 2,0 mm. (Bildquelle: 3M)

Platzersparnis ist auch der Grund für das Design der Mini-Stack-Steckverbinder (Abbildung 3), die 30% weniger Platz benötigen als die Mini-Clamp-Reihe und dennoch die Verdrahtungszeit im Vergleich zum Crimpen von Drähten um etwa 60% verkürzen.

Abbildung 3: Mini-Stack-IDC-Stecker verwenden eine Doppel-IDC-Verbindung für höhere Zuverlässigkeit und lassen sich zu Viererblöcken stapeln, die mit oberflächenmontierbaren Buchsen zusammenpassen. (Quelle: 3M)

Wie die Mini-Clamp-Steckverbinder verwenden auch die Mini-Stack-Steckverbinder die IDC-Technologie, mit der drei bis vier Leiter in einem Schritt verbunden werden. Die Mini-Stack-Reihe verwendet ein Doppel-IDC-Verbindungsdesign, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Anzahl der Teile und das Risiko von Leiterschäden zu reduzieren. Eingebaute Ausrichtungshöcker erlauben es, die Stecker zu Viererblöcken zu stapeln, die dann sauber in eine oberflächenmontierte Buchse auf einer Leiterplatte passen.

Mini-Stack-Steckverbinder eignen sich für Drähte von 30 AWG bis 22 AWG und Anwendungen mit bis zu 32 V und 2,0 A. Sie sind nach UL94 für Widerstand gegen Entflammbarkeit zertifiziert und halten Temperaturen von -20°C bis +85°C stand.

Inline-Integration

Mit den vielseitigen Mini-Clamp-Steckverbindern der Serie 371 lassen sich nicht nur Verzweigungen und Draht-zu-Draht-Verbindungen herstellen, sondern auch die oben erwähnten platinenmontierten Buchsen verbinden. Darüber hinaus sind zahlreiche zwei- und vierpolige Verbindungsstecker von 3M erhältlich, die die IDC-Technologie verwenden. (Abbildung 4).

Abbildung 4: Zwei- und vierpolige Verbindungsstecker von 3M verwenden IDC-Technologie, und das hermaphroditische Design optimiert die Installation und reduziert die Anzahl der Teile. (Bildquelle: 3M)

Mit Mini-Clamp-38A-Steckverbindern wie dem 38A04-0020-100 FL können Installateure mit einem kompakten Steckverbinder, der für 32 V und 3,0 A bei -20°C bis +60°C ausgelegt ist, problemlos Sensoren und andere Komponenten zu einer Hauptleitung hinzufügen. Im montierten Zustand sind die Steckverbinder 17,3 mm breit, 11,5 mm hoch und 23,9 mm lang, wobei sich die Länge auf 29,2 mm erhöht, wenn sie mit dem passenden Mini-Clamp-Stecker der Serie 371 verbunden werden. Diese zweiteilige Konstruktion ermöglicht eine sichere Befestigung und ein einfaches Lösen von Abzweigdrähten an einer Hauptleitung mit Rundleitern von 20 bis 18 AWG oder Flachkabeln von 20 bis 16 AWG mit einem Rastermaß von 2,54 mm.

Die Installation wird durch das Einrasten der Leiter in die Abdeckung und das vorübergehende Anbringen des Mittelteils abgeschlossen. Wenn mit einer Zange Druck ausgeübt wird, löst sich die Isolierung des Leiters von der Abzweigverbindung. Die passenden Mini-Clamp-Stecker der Serie 371 nehmen Leiter mit einem Durchmesser bis hinunter zu 30 AWG auf.

Mini-Clamp-Steckverbinder der Serie 387 sind einteilig und nicht lösbar, um die Anzahl der Teile zu reduzieren. Die ultrakompakten Steckverbinder sind im montierten Zustand 18,4 mm breit, 16,0 mm lang und 14,1 mm hoch (Abbildung 5).

Abbildung 5: Mini-Clamp-Steckverbinder der Serie 387 haben ein einteiliges, nicht lösbares Design für eine ultrakompakte Installation. (Bildquelle: 3M)

Mini-Clamp-Steckverbinder der Serie 387 sind mit Flachkabeln im Raster 2,54 mm und mit 16-runden Leitern von 22 AWG bis 16 AWG kompatibel. Sie sind für Signale bis zu 32 V und 7,0 A bei Temperaturen von -20°C bis +75°C ausgelegt. Eine spritzwassergeschützte Version des Steckverbinders, die der Schutzart IP54 entspricht, bietet die gleichen elektrischen Eigenschaften bei einer Länge von 14,0 mm.

Versorgen von Feldinstallationen

Installateure benötigen nur einen Satz Zangen, um einen T-Tap-Abschluss oder eine Relaisverbindung in Stromversorgungskabeln herzustellen, die bis zu 5,0 A über 22 bis 18 AWG Leiter mit Verbindungssteckern wie denen der Power-Clamp-Serie 381 übertragen. Die hermaphroditischen IDC-Steckverbinder können mit sich selbst verbunden werden, was die Anzahl der Teile reduziert und die Designflexibilität erhöht.

Andere Power-Clamp-Steckverbinder, wie die Serien 355, 356, 357 und 358 (Abbildung 6), verwenden ebenfalls die IDC-Technologie, um eine sichere und zuverlässige elektrische Verbindung zu gewährleisten, ohne dass Spezialwerkzeuge, eine Vorbereitung der Leiter vor dem Anschluss oder längere Ausfallzeiten erforderlich sind.

Abbildung 6: Power-Clamp-Steckverbinder sind farbcodiert und polarisiert, um eine kinderleichte Installation in T-Tap-Anschlüssen und Relaiskonfigurationen zu ermöglichen. (Bildquelle: 3M)

Die durchsichtigen, farbcodierten Hauben der Power-Clamp-Steckverbinder ermöglichen es den Installateuren, den richtigen Steckverbinder für die Kabelgröße der Anwendung zu finden und die Platzierung visuell zu bestätigen. Polarisierende Laschen sorgen dafür, dass zusammengehörige Adernpaare richtig angeschlossen werden.

Das mechanische Zusammenstecken des Abschluss- oder Relaissteckers mit dem Abzweigstecker sichert die Verbindung in anspruchsvollen industriellen Umgebungen. Der Stecker kann mit einer Hand gesteckt oder gelöst werden, was die Installation vor Ort weiter vereinfacht.

Fazit

IDC-Steckverbinder wie die Mini-Clamp-, Mini-Stack-, Power-Clamp- und Verbindungsoptionen von 3M reduzieren den Zeit- und Materialaufwand sowie das Risiko bei der Einrichtung und Erweiterung von Leiternetzen. Da die IDC-Technologie das Abisolieren oder Vorbereiten von Leitern überflüssig macht, wird die Installationszeit um die Hälfte oder mehr reduziert und gleichzeitig der Abfall durch Abisolieren und Nacharbeiten verringert.