Etwa 30 Prozent kleiner als bisherige Systeme Auf einer Leiterplatte sind die Anschlussklemmen häufig die größten Bauteile. Sie müssen mechanischen Kräften sowie Vibrationen während des Betriebs standhalten. Im Steckverbindersystem »Picomax« kommt nunmehr ein neuartiges Kontaktsystem zum Einsatz, das sehr viel kleiner ist als andere Systeme und dennoch Vibrationen gut standhält.
Je nach Verwendungszweck werden von den Leiterplattenklemmen nicht nur minimale Abmessungen, sondern zusätzlich auch hohe Vibrations- und Schockfestigkeit verlangt. Für dieses Anforderungsprofil hat Wago die Serie Picomax entwickelt: ein neues Steckverbindersystem, das ca. 30 Prozent kleiner und außerdem wesentlich vibrationsfester ist als vergleichbare Systeme.
Vereinfaches Kontaktsystem reduziert Bauteilgröße
Konventionelle Federleisten verwenden einen Buchsenkontakt, der auf der Leiteranschlussseite mittels Klemmfeder den Leiter kontaktiert und auf der Anschlussseite des Stiftes zu einer zweischenkeligen, federnden Buchse geformt ist. Diese Bauform erfordert als Kontaktmaterial anstelle von reinem Kupfer eine hochfeste Kupferlegierung. Um die schlechtere Leitfähigkeit der Kupferlegierung auszugleichen, muss ein größerer Kontaktquerschnitt gewählt werden. Das verringert die Elastizität der Buchse, die wiederum durch eine Verlängerung des Buchsenkontaktes kompensiert wird. Die Bauteilgröße ist somit stark vom Kontaktsystem abhängig.
Den Entwicklungsingenieuren von Wago ist es gelungen, das Kontaktsystem der neuen Picomax-Federleisten sehr zu vereinfachen. Denn die hier verwendete Technik nutzt die Kontaktkraft einer einzigen Cr-Ni-Stahlfeder doppelt aus: für die Fixierung des angeschlossenen Leiters und für die Kontaktierung des Steckerstiftes (Bild 1). Die schwimmend gelagerte Kontaktbrücke wird aus Elektrolytkupfer gefertigt, da sie keine federnde Funktion erfüllen muss.
Im Vergleich zu leistungsgleichen Steckverbindern im konventionellen Design erreicht Picomax eine um 30 Prozent verringerte Baugröße. Durch die kleineren Komponenten reduziert sich nicht nur der Materialverbrauch, sondern es verbessern sich aufgrund des konstruktiven Aufbaus auch die technischen Eigenschaften. Der niedrigere Materialverbrauch begründet schließlich auch das gute Preis-Leistungs-Verhältnis der Steckverbinderfamilie.
Neuartige Konstruktion erhöht Schock- und Vibrationsfestigkeit
Das neue Kontaktsystem hat noch weitere Vorzüge: Mit der kürzeren Kontaktbrücke aus Elektrolytkupfer verkürzt sich die Länge des Strompfades durch den Buchsenkontakt. Daraus resultieren ein niedrigerer Spannungsabfall und damit eine höhere Stromtragfähigkeit der Federleiste. Weiterhin ist die Bauform von Feder- und Stiftleiste auf das Kontaktsystem abgestimmt: Die Federleiste taucht fast vollständig in die Stiftleiste ein, so dass sie von der Stiftleistenwanne umschlossen und gehalten wird. Da nur wenig Material über den Wannenrand hinaus ragt, verfügt der Steckverbinder über eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit, wie entsprechende Tests zeigen: Er hält einer Beschleunigung bis 16 g stand; bei anderen Systemen sind es lediglich 4 bis 6 g.
Einfache und intuitive
Handhabung
Die Stift- und Federleisten kontaktieren die zu- und abgehenden Leitungen nach dem Cage-Clamp-S-Prinzip. Hierbei sind eindrähtige und feindrähtige Leiter mit Aderendhülse ohne Hilfsmittel direkt steckbar. Die Klemmstelle lässt sich über integrierte Drücker öffnen - für andere Leiterarten oder um den Leiter wieder zu lösen.
Bild 2. Um den Leiter wieder zu lösen, lässt sich die Klemmstelle über integrierte Drücker öffnen. Sie werden mit einem handelsüblichen Schraubendreher gedrückt gehalten.
Dazu ist lediglich ein handelsüblicher Schraubendreher vonnöten, der den Drückvorgang unterstützt. Die Handhabung der farbigen Drücker (Bild 2 oben) ist intuitiv gestaltet, dass Bedienfehler nahezu ausgeschlossen sind. Jedem Buchsenkontakt ist ein Prüfabgriff zugeordnet, der Prüfspitzen aufnimmt und Messungen mit und ohne angeschlossenem Leiter, mit und ohne Stiftleiste sowie mit und ohne Leiterplatte ermöglicht. Feder- und Stiftleisten lassen sich kundenseitig codieren. Das verhindert ein Fehlstecken deSteckverbinder.
Die Codierung innerhalb der Stiftleiste kann auch nachträglich erfolgen, zum Beispiel in einer Gehäusedurchführung. Zur Picomax-Familie gehören zwei Serien in drei Rastermaßen: Die Serie 2091 im Raster 3,5 mm nimmt 1,5-mm2 -Leitungen auf, die Serie 2092 hingegen Leiter mit 2,5 mm2 Querschnitt. Sie ist in den Rastermaßen 5 mm und 7,5 mm verfügbar.
Leiterplatten sicher kontaktieren
Eine Federleiste wandelt sich zur Leiterplattenklemme
Bild 3. Muss der Anwender die hergestellte Verbindung später wieder lösen, kann die Federleiste wie ein Steckverbinder von den eingelöteten Stiften abgezogen werden.
Werden in eine Picomax-Federleiste Kontaktstifte gesteckt, so entsteht daraus die Leiterplattenklemme Picomax eCom. Diese Klemmenvariante wird mit eingesetzten Stiften geliefert und wie gewohnt auf der Leiterplatte bestückt und verlötet. Muss der Anwender die hergestellte Verbindung später wieder lösen, kann die Federleiste wie ein Steckverbinder von den eingelöteten Stiften abgezogen werden (Bild 3). Die Leiterplatte oder die anzuschließende Komponente lässt sich so ohne Umverdrahten tauschen.
Picomax eCom ist als gerade und abgewinkelte Leiterplattenklemme für Leiterquerschnitte von 0,2 bis 1,5 mm2 (Raster 3,5 mm) und von 0,2 bis 2,5 mm2 (Raster 5 mm) erhältlich. Konstruktionsbedingt erreicht die eCom-Variante eine deutlich geringere Vibrationssicherheit gegenüber dem vollwertigen Steckverbindersystem.
Ein System für viele Anwendungen
Als klassisches Stecksystem verbindet Picomax verschiedene elektrische Komponenten miteinander. Typisch ist das Verbinden einer Leiterplatte mit Leitungen anderer Komponenten (Wire-to-Board, (Bild 4).
Bild 4. Die Varianten mit Cage-Clamp-S-Anschluss und Rastfüßen für die Oberflächenmontage sind geeignet, um Wire-to-Wire-Verbindungen auf der Leiterplatte oder auf Tragschienenadaptern zu fixieren.
Für den Fall, dass auf beiden Seiten Leitungen mit einander verbunden werden müssen (Wire-to-Wire ), wählt der Anwender anstelle der einlötbaren Federleiste eine Federleiste mit Cage-Clamp-S-Anschluss. Auch diese Verbindungsart kann mit einer Durchführungsstiftleiste ergänzt werden, um sie durch ein Gehäuse zu führen. Einlötbare Stift- und Federleisten sowie entsprechende Gegenstücke lassen eine klare Trennung zwischen Leiterplattenein- und -ausgang zu.
Die Varianten mit Cage-Clamp-S-Anschluss und Rastfüßen für die Oberflächenmontage ermöglichen, Wire-to-Wire-Verbindungen auf der Leiterplatte oder auf Tragschienenadaptern zu fixieren. Die Lötstifte einer Stiftleiste sitzen in einer Gehäusewanne. Sie umschließt im gesteckten Zustand die Federleiste nahezu vollständig. Rastlaschen und -klinken verriegeln die Verbindung und schützen sie gegen unbeabsichtigtes Lösen.
Noch mehr Sicherheit bieten Codierstiffte. Sie lassen sich individuell in dafür vorgesehenen Nuten der Feder- und Stiftleisten einsetzen und verhindern das Fehlstecken. Mit diesen Eigenschaften verfügt Picomax über den kompletten Funktionsumfang eines Steckverbindersystems. Es kann sowohl in der Steuerungs- und Regelungstechnik, der Antriebs-, Frequenzumrichter- und Sicherheitstechnik sowie bei der elektronischen Gerätetechnik oder der Verkehrstechnik eingesetzt werden.
Produktfamilie unterstützt das Reflow-Lötverfahren
Die Produktfamilie Picomax enthält speziell für den THR-Prozess (Through Hole Reflow) geeignete Stift- und Federleisten in drei Rastermaßen. Diese THR-Komponenten sind aus einem temperaturbeständigen Material gefertigt und halten die im Lötpeak auftretenden 260 °C für 10 s aus (gemäß Temperaturprofil DIN EN 61760-1). Denn der gewählte Werkstoff hat die erforderliche Formbeständigkeit für diesen Prozess. Darüber hinaus ist die Bauform der Komponenten auf den THR-Prozess abgestimmt, die Stiftlänge sowie der Wärmeübergang wurden entsprechend optimiert.
Alle THR-Komponenten der Serien 2091 und 2092 werden in der üblichen Gurtverpackung (Tape&Reel) angeboten. Folglich lassen sich die THR-Stift- und -Federleisten in den SMT-Prozess (Surface Mount Technology) integrieren.