Verstehen und Spezifizieren von modularen Steckverbindern

Modulare Steckverbinder, auch RJ-Steckverbinder genannt, sind seit ihrer Einführung in den 1960er Jahren durch AT&T in Telekommunikations- und Datenübertragungsanwendungen allgegenwärtig geworden. Die Federal Communications Commission (FCC) bemühte sich in den 1970er Jahren um eine weitere Standardisierung dieser Zusammenschaltungslösung, die zu dem heute als Registered Jacks (RJ) bekannten Registrierungssystem führte. Dieses RJ-System standardisiert die Verdrahtungsmuster, Signalspezifika und die physische Konstruktion des Steckverbinders selbst. Die Namenskonvention, „RJ“ gefolgt von zwei Ziffern, wird auch heute noch verwendet, um Unterschiede in der Verpackung und dem Verwendungszweck des Steckverbinders anzuzeigen.

Grundlegende Konstruktion

Modulare Steckverbinder oder RJ-Steckverbinder verwenden ein vergossenes Gehäuse, das gestanzte Metallkontakte umschließt, die durch Isolierkanäle voneinander getrennt sind, und wurden entwickelt, um ein „modulareres“ und kostengünstigeres Verbindungssystem für Telefonanlagen von Privat- und Geschäftskunden zu schaffen. Die Kontakte im Stecker passen zu ähnlichen gestanzten Metallkontakten in der Buchse, die durch die Isolierkanäle in Position gehalten werden, während das Kunststoffgehäuse des Steckers das Kabel in Position hält und für Zugentlastung sorgt. Eine weitere Zugentlastung wird durch eingegossene Merkmale sowohl im Stecker als auch in der Buchse erreicht: Der Stecker hat eine eingegossene Feder, die in eine in die Buchse eingegossene Kerbe einrastet, um ihn zu halten. Der Stecker wird durch Niederdrücken dieser Feder aus der Buchse gelöst.

Abbildung 1: Ein modularer Stecker mit einem Kunststoffgehäuse fixiert ein Kabel und passt zu einer RJ-Buchse. (Bildquelle: CUI Devices)

Modulare Steckverbinder können zwei, vier, sechs, acht oder zehn Kontaktpositionen bieten, wobei diese Positionen nicht immer belegt sind. So haben RJ11-Telefonstecker in der Regel vier oder sechs Anschlüsse, während Ethernet-Steckverbinder (RJ45) acht haben. Ein Standardnamensschema definiert die Verdrahtung des Steckers, so dass ein 6P2C-Stecker sechs Positionen und zwei Kontakte hat, während der 4P4C-Stecker, der bei Telefonhörerkabeln verwendet wird, vier Positionen und vier Kontakte hat. Obwohl die meisten Kontakte für Signale verwendet werden, können RJ-Steckverbinderkontakte auch zur Versorgung mit Niederspannungs-Wechsel- oder -Gleichstrom verwendet werden.

Modulare Steckverbinder haben verschiedene Vorteile. Für Produkthersteller bieten sie unter anderem folgende Vorteile:

• Niedrige Kosten
• Hohe Verfügbarkeit
• Lötfreie Montage
• Einfache Anpassung
• Oberflächenmontierbare Buchsen
• Robust Variantes für industrielle Anwendungen

Modulare Steckverbinder eignen sich aufgrund der folgenden Vorteile auch gut für die Installation vor Ort und für Wartungsaufgaben:

• Einfaches Aufrüsten oder Ersetzen von alten Verbindungen
• Einfache Montage vor Ort mit einfachen Werkzeugen
• Möglichkeit der individuellen Anpassung von Kabelkonfektionen vor Ort
• Mehrere Anschluss- und Verdrahtungsoptionen
• Einfache Schulung des Außendienstpersonals

In beiden Fällen können die Benutzer durch das einfache Ein- und Ausstecken der Steckverbinder ihre Probleme viel leichter selbst beheben, wodurch sich die Zahl der Serviceeinsätze verringert.

Gängige Typen

Es gibt eine große Auswahl an anwendungsspezifischen modularen Steckverbindern. Die gängigsten Typen und ihre Spezifikationen sind hier aufgeführt:

• RJ10 - ein einfacher rechteckiger 4P4C-Anschluss für Telefonhörer
• RJ11 - entweder ein 6P2C- oder 6P4C-Vierkantstecker für den Anschluss von Modems an Telefonleitungen
• RJ12 - gleiche Größe wie RJ11, aber 6P6C
• DEC MMP/MMJ - kleinere Versionen des RJ11/12-Steckverbinders, verwendet in Geräten der Digital Equipment Corporation
• RJ13 - 6P4C, wie RJ12, aber mit einer Hinter-der-Leitung-Schaltung
• RJ14 - 6P4C mit zwei Leitungen zum Anschluss von zwei Telefonen oder Modems
• RJ21 - modularer Steckverbinder mit bis zu 50 Kontakten, der zum Anschluss von bis zu 25 Leitungen in einem großen Telefonsystem verwendet wird
• RJ22 - ähnliche Form wie RJ11, aber 4P4C, typischerweise für den Anschluss von Handgeräten verwendet
• RJ25 - 6P6C, wie RJ11, kann aber drei Geräte anschließen
• RJ45 - 8P8C oder 8P10C, verwendet für Ethernet-LANs. Lesen Sie den Blog von CUI Devices, Der ultimative Leitfaden zu RJ45-Steckverbindern, für weitere Details
• RJ48 - 8P8C, wie RJ45, aber zum Anschluss an geschirmte Kabel für T1-Datenleitungen

Abbildung 2: Eine Auswahl gängiger modularer Steckverbindertypen. (Bildquelle: CUI Devices)

Wichtige Spezifikationen und Merkmale des Steckverbinders

Modulare Steckverbinder können mit zusätzlichen Merkmalen spezifiziert werden, wie z. B.:

• Abschirmung, um längere Kabelstrecken vor elektromagnetischen (EMI) oder Hochfrequenzstörungen (RFI) zu schützen. Geschirmte RJ45- und RJ48-Steckverbinder, die die geerdete Verbindung des Abschirmgeflechts des Kabels in die Platte, auf der sie montiert sind, fortsetzen, sind weithin erhältlich.
• Kodierte, zertifizierte RJ45-Stecker verwenden eine Lasche am Stecker, um zu verhindern, dass die Stecker falsch herum in eine Buchse gesteckt werden. Diese Funktion ist bei einem Standard 8P8C-Stecker normalerweise nicht vorhanden. Mit Hilfe der Farbcodierung kann angegeben werden, welche Kabel für bestimmte Netzanschlusspunkte zugelassen werden sollen.
• In der Regel sind Montageoptionen wie Schalttafelmontage, Leiterplattenmontage, Durchsteckmontage und Oberflächenmontage auf Leiterplatten verfügbar. Modulare Buchsen werden mit vertikaler oder horizontaler Ausrichtung angeboten.
• Anzeige- und Indikatorfunktionen, z. B. farbige Status-LEDs.
• Hochzuverlässige Varianten, die EMI/RFI-Abschirmung, spezielle Kodierung, Schutzkappen und robuste Teile umfassen können, die mehr Steck- und Trennzyklen ermöglichen.
• Integrierte Abschirmkomponenten zur Verbesserung der EMI-Abschirmung und der Verbindungssicherheit in xBASE-T-Netzen. Dabei handelt es sich um drahtgewickelte Komponenten in der Buchse, die vor Transienten schützen und für Isolierung, Signalausgleich und Impedanzanpassung sorgen.

Abbildung 3: Modulare Steckverbinder mit integrierten Abschirmkomponenten für EMI-Abschirmung und Verbindungssicherheit. (Bildquelle: CUI Devices)

Weitere Parameter

Bei der Auswahl des richtigen modularen Steckverbinders für eine Anwendung müssen auch die folgenden Parameter berücksichtigt werden:

• Pinbelegung - die Belegung der einzelnen Kontakte innerhalb des Steckverbinders
• Nennstrom - der maximale Strom, den ein Gerät verträgt
• Nennspannung - die maximale Betriebsspannung, die ein Gerät verträgt
• Kontaktgröße - definiert den maximalen Drahtdurchmesser, den ein Steckverbinder aufnehmen kann
• Anzahl der Kontakte - dies ist immer eine gerade Zahl

Fazit

Obwohl modulare Steckverbinder bereits vor über vierzig Jahren standardisiert wurden, erfreuen sie sich aufgrund ihrer weiten Verbreitung, Verfügbarkeit und Benutzerfreundlichkeit nach wie vor großer Beliebtheit. Am häufigsten werden sie in Telefonsystemen, Datennetzwerken und seriellen Verbindungen mit niedriger Geschwindigkeit eingesetzt, aber die Entwicklung von Power over Ethernet (PoE) und ihre allgemeine Flexibilität haben ihren Einsatzbereich noch erweitert. Anwendungen wie industrielle Steuerungen, Bewegungssteuerung, intelligente Beleuchtung, Entwicklungsplatinen und vieles mehr sind nur eine kleine Auswahl von Designs, die heute modulare Steckverbinder enthalten.

Modulare Steckverbinder der RJ-Serie sind zwar allgegenwärtig, aber sie sind nicht alle gleich. Die Zusammenarbeit mit den Lieferanten unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Faktoren kann dazu beitragen, dass die Ingenieure die richtigen RJ-Stecker und -Buchsen für ihre Anwendung spezifizieren. Das Sortiment an modularen Steckverbindern von CUI Devices bietet RJ10-, RJ11-, RJ12-, RJ13- und RJ45-Buchsentypen mit einer Reihe von Positions-, Kontakt- und Montageoptionen.