Ultrarobuste Steckverbinder zeigen, wie weit die Technologie gekommen ist

Bei einem kürzlich erfolgten Umzug lösten die Umzugshelfer die HDMI-Steckverbinder von der Rückseite meiner Set-Top-Boxen (STB). Da sie nicht wussten, dass die Stecker mit Schrauben befestigt waren, zogen und zerrten sie, bis die Kabel und Stecker schließlich nachgaben. Ich bin mir nicht sicher, was bemerkenswerter war: die Tatsache, dass sie trotz meiner Proteste weiter an etwas herumzerrten, das sich eindeutig nicht bewegen wollte, oder die Tatsache, wie viel Kraft der Stecker aushalten konnte, bevor er schließlich den Geist aufgab.

Obwohl die drahtlose Technologie in der modernen Gesellschaft eine entscheidende Rolle spielt, ist die Welt immer noch sehr verkabelt. Die drahtlose Bandbreite nimmt weiter zu, kann aber in den meisten Fällen nicht an die eines Metallleiters heranreichen. Und obwohl sie sich im Laufe der Jahre stark verbessert haben, können sich drahtlose Verbindungen manchmal als schwierig in der Einrichtung und temperamentvoll im Betrieb erweisen. Im Gegensatz dazu sind Drähte robust, einfach zu installieren und äußerst zuverlässig.

Und wo ein Kabel ist, ist auch ein Steckverbinder: eine Komponente ohne den Glanz eines mit fortschrittlichen Fertigungstechniken und Materialien hergestellten Wireless-Chips, Mikrocontrollers oder Highspeed-Speichers, der aber eine ebenso wichtige Rolle spielt und zu einem wettbewerbsfähigen Preis angeboten werden muss. Steckverbinder sind die unbesungenen Helden, die moderne elektronische Geräte zum Laufen bringen.

Steckverbinder gewinnen an Bedeutung

Nachdem sich mein Ärger über die unbeholfenen Umzugsexperten gelegt hatte, dachte ich darüber nach, wie sich die Steckverbinder im Laufe der Jahre leise und unaufhaltsam weiterentwickelt haben. In meinen prägenden Jahren als Entwicklungsingenieur waren Steckverbinder relativ einfache Komponenten. RS232 galt als hochmodern, USB als geradezu exotisch, und HDMI war noch nicht einmal ein Fünkchen in den Augen der Entwickler. Der USB-A-Stecker, wie der USBR-A-S-F-O-VU von Samtec, hat sich seit langem bewährt (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der ehrwürdige USB-A-Stecker, z. B. der USBR-A-S-F-O-VU, ist eine relativ einfache Komponente, die sich seit fast 30 Jahren bewährt hat. (Bildquelle: Samtec)

Steckverbinder waren in der Regel eine der letzten Komponenten, die für ein Projekt ausgewählt wurden, fast als nachträgliche Überlegung und nur selten nach eingehender Prüfung der Optionen. Und doch haben wir, wenn etwas schief ging, zuerst den Steckverbindern die Schuld gegeben. Manchmal konnte ein Fehler bei einem Oszilloskop durch Abziehen und Einstecken des Kabels behoben werden, aber fehlerhaftes Crimpen und gebrochene Stifte waren so weit verbreitet, dass der Steckverbinder in der Regel komplett ausfiel. Aber wenigstens konnte man ihn öffnen und ein Kügelchen Lötzinn auftragen, um ihn zufriedenstellend zu reparieren.

Heutzutage ist das nicht mehr so. Moderne HDMI- und andere Highspeed-Steckverbinder müssen mit den sich schnell entwickelnden Kommunikationsstandards Schritt halten, indem sie mit jeder neuen Version mehr Pins, feinere Abstände, höhere Signalintegrität und größere Bandbreiten bieten. Eine Reparatur durch den Verbraucher ist zwar kaum möglich, aber zum Glück auch nicht nötig, denn die Qualitätsstandards stellen sicher, dass selbst der einfachste Steckverbinder die schwierigsten Betriebsbedingungen und das wiederholte Stecken und Trennen über Jahre hinweg unbeschadet übersteht.

Heutige Steckverbinder sind modernste Technologie

Einige kürzlich eingeführte Produkte von Samtec sind gute Beispiele dafür, wie weit sich die Steckverbindertechnologie entwickelt hat. Wie der Name schon andeutet, zielt das ultrarobuste Kabelsystem URSA I/O auf eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Anzahl von Steckzyklen bei ultrarobusten Anwendungen ab. Der B1SDT-10-28-H-10.0-1 zum Beispiel ist ein kabelmontierter, rechteckiger Buchsenstecker mit 20 Positionen. Der Steckverbinder verfügt über Beryllium-Kupfer-Kontakte mit Goldbeschichtung und ist für 3,8 Ampere (A) pro Stift bei 253 Volt AC (VAC) ausgelegt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Der B1SDT-10-28-H-10.0-1 von Samtec ist ein rechteckiger Sockel-zu-Sockel-Steckverbinder für besonders robuste Anwendungen. (Bildquelle: Samtec)

Das Herzstück des Steckverbindersystems ist der URSA-I/O-Crimpkontakt CC508-01-H-M (Abbildung 3). Dieser verfügt über einen hyperbolischen Kontakt, der vier Verbindungspunkte bietet, um einen niedrigen und stabilen elektrischen Widerstand, reduzierte Steck- und Ziehkräfte, gleichbleibende Performance bei Vibrationen und Stößen sowie eine hohe Anzahl von Steckzyklen zu gewährleisten.

Abbildung 3: Der hyperbolische Kontakt von Samtec bietet vier Anschlusspunkte und gewährleistet einen niedrigen und stabilen elektrischen Widerstand. (Bildquelle: Samtec)

Die Kabel-zu-Kabel- und Kabel-zu-Board-Lösungen der URSA-Familie bieten zuverlässige Verbindungen in einem kleinen Formfaktor, der eine hohe Anschlussdichte ermöglicht. Die EMI-Abschirmung trägt dazu bei, die Signalschwächung zu begrenzen und die Performance zu optimieren. Die Steckverbinder mit einem Raster von 1,00 Millimeter (mm) in einem zweireihigen, platzsparenden Design wurden für eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt, darunter 5G-Netzwerke, Industrie, Medizin und Rundfunk. Sie sind sogar robust genug für die Raumfahrt.

Der P1PDT-10-28-H-10.0-B1 ist die Version für die Schalttafelmontage des Steckers. Dieser Typ ermöglicht eine hohe Anschlussdichte mit insgesamt bis zu 1450 I/Os in einem 1HE-Schrank (29 Kabel x 50 I/Os) (Abbildung 4).

Abbildung 4: Der URSA-Einbausockel ermöglicht eine hohe Anschlussdichte mit insgesamt bis zu 1450 I/Os in einem 1HE-Schrank. (Bildquelle: Samtec)

Fazit

Die Zeiten, in denen der Steckverbinder die Achillesferse im Signalweg war, sind längst vorbei. Die heutigen Steckverbinder von Herstellern wie Samtec zeichnen sich durch fortschrittliche Materialien und elektromechanische Technologien aus, die eine robuste Performance, Zuverlässigkeit und Signalintegrität unter den schwierigsten Bedingungen gewährleisten, selbst in der rauen Umgebung des Weltraums. Dies setzt natürlich voraus, dass der Benutzer über ein wenig mechanisches Einfühlungsvermögen verfügt. Alles hat seine Grenzen.