Grundlegende Leistung und Funktionsweise des Steckverbinders

2021-09-27 10:45

Funktionsweise von Steckverbindern

　　Viele kennen sich möglicherweise noch nicht gut mit Steckverbindern aus. Ein Stecker ist ein System aus zwei oder mehreren Behältern, die unter der Oberfläche miteinander verbunden sind. In miteinander verbundenen Behältern mit derselben Flüssigkeit und gleichem Druck auf der Flüssigkeitsoberfläche ist die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche gleich.

　　(1) In einem Stecker mit derselben Flüssigkeit, aber ungleichem Druck auf der Flüssigkeitsoberfläche, ist die Druckdifferenz auf der Flüssigkeitsoberfläche gleich der Druckdifferenz, die durch die Höhendifferenz der Flüssigkeitsoberfläche in den beiden Behältern des Steckers entsteht.

　　(2) Wenn der Druck auf der Flüssigkeitsoberfläche in einem Stecker gleich ist, aber auf beiden Seiten verschiedene Flüssigkeiten vorhanden sind, die sich nicht vermischen, verhalten sich die Höhen der Flüssigkeitsoberflächen ab der Trennfläche umgekehrt proportional zur Dichte der Flüssigkeit.

　　Das Prinzip des Steckers findet in der Technik breite Anwendung. So werden beispielsweise verschiedene Flüssigkeitsstandanzeiger (Wasserstandanzeiger, Ölstandanzeiger usw.), Quecksilbervakuummeter, Flüssigkeitsmanometer und Differenzdruckmesser nach dem Prinzip des Steckers hergestellt.

　　Das Verständnis der Definition und Funktionsweise von Steckverbindern hilft uns, den Markt für Steckverbinder besser zu verstehen und zu erschließen.

Grundlegende Eigenschaften von Steckverbindern

　　Wissen über SteckverbinderDie grundlegenden Eigenschaften von Steckverbindern lassen sich in drei Kategorien einteilen: mechanische Eigenschaften, elektrische Eigenschaften und Umwelteigenschaften. Eine weitere wichtige mechanische Eigenschaft ist die mechanische Lebensdauer des Steckverbinders. Die mechanische Lebensdauer ist eigentlich ein Maß für die Haltbarkeit (durability), das in der nationalen Norm GB5095 als mechanische Bedienung bezeichnet wird. Sie wird als ein Zyklus aus einem Einfügen und einem Herausziehen definiert, wobei die Fähigkeit des Steckverbinders, seine Verbindungsfunktion (z. B. den Kontaktwiderstand) nach einer festgelegten Anzahl von Steckzyklen zu erfüllen, als Beurteilungskriterium dient.

Steckverbinder

1. Mechanische EigenschaftenIn Bezug auf die Verbindungsfunktion ist die Steckkraft eine wichtige mechanische Eigenschaft. Die Steckkraft wird in Einführkraft und Auszugskraft (Auszugskraft wird auch als Trennkraft bezeichnet) unterteilt, wobei die Anforderungen an beide unterschiedlich sind. In den einschlägigen Normen sind die maximale Einführkraft und die minimale Trennkraft festgelegt. Dies bedeutet, dass aus Anwendungssicht die Einführkraft gering sein sollte (daher die Strukturen mit geringer Einführkraft LIF und ohne Einführkraft ZIF), während eine zu geringe Trennkraft die Zuverlässigkeit des Kontakts beeinträchtigen würde. Die Steckkraft und die mechanische Lebensdauer des Steckverbinders hängen mit der Struktur der Kontaktteile (Größe des Anpressdrucks), der Qualität der Beschichtung der Kontaktstellen (Reibungskoeffizient) und der Genauigkeit der Abmessungen der Anordnung der Kontaktteile (Ausrichtung) zusammen.

　　2. Elektrische EigenschaftenZu den wichtigsten elektrischen Eigenschaften von Steckverbindern gehören der Kontaktwiderstand, der Isolationswiderstand und die Durchschlagsfestigkeit.

　　① KontaktwiderstandHochwertige elektrische Steckverbinder sollten einen niedrigen und stabilen Kontaktwiderstand aufweisen. Der Kontaktwiderstand von Steckverbindern liegt zwischen einigen Milliohm und einigen zehn Milliohm.

　　② IsolationswiderstandKennwert für die Isolationsfähigkeit zwischen den Kontaktteilen eines elektrischen Steckverbinders und zwischen den Kontaktteilen und dem Gehäuse. Die Größenordnung liegt zwischen einigen hundert Megaohm und einigen tausend Megaohm.

　　③ DurchschlagsfestigkeitDie Durchschlagsfestigkeit, auch Nennspannung oder dielektrische Festigkeit genannt, ist ein Maß für die Fähigkeit des Steckverbinders, die festgelegte Prüfspannung zwischen den Kontaktteilen oder zwischen den Kontaktteilen und dem Gehäuse zu widerstehen.

　　④ Weitere elektrische Eigenschaften.

　　Die Dämpfung der elektromagnetischen Interferenz (EMI) ist ein Maß für die Abschirmwirkung des Steckverbinders gegen elektromagnetische Störungen. Die Dämpfung der elektromagnetischen Interferenz (EMI) ist ein Maß für die Abschirmwirkung des Steckverbinders gegen elektromagnetische Störungen und wird im Allgemeinen im Frequenzbereich von 100 MHz bis 10 GHz gemessen.

　　Bei Hochfrequenz-Koaxialsteckverbindern gibt es außerdem elektrische Kennwerte wie den Wellenwiderstand, den Einfügedämpfungswert, den Reflexionsfaktor und das Stehwellenverhältnis (VSWR). Aufgrund der Entwicklung der digitalen Technologie und um Hochgeschwindigkeits-Digitalimpulse zu übertragen, gibt es eine neue Art von Steckverbindern, nämlich Hochgeschwindigkeits-Signal-Steckverbinder. Entsprechend gibt es bei den elektrischen Eigenschaften neben dem Wellenwiderstand auch einige neue elektrische Kennwerte wie Übersprechen (Crosstalk), Übertragungsverzögerung (Delay), Zeitverzug (Skew) usw.

　　3. UmwelteigenschaftenZu den üblichen Umwelteigenschaften gehören Temperaturbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Salzsprühbeständigkeit, Vibrationsbeständigkeit und Stoßfestigkeit.

　　① TemperaturbeständigkeitDie höchste Betriebstemperatur von Steckverbindern liegt derzeit bei 200 °C (mit Ausnahme weniger Hochtemperatur-Spezialsteckverbinder), die niedrigste Temperatur bei -65 °C. Da beim Betrieb des Steckverbinders Strom an den Kontaktstellen Wärme erzeugt, die zu einem Temperaturanstieg führt, wird die Betriebstemperatur im Allgemeinen als die Summe aus Umgebungstemperatur und Temperaturanstieg an den Kontaktstellen angesehen. In einigen Normen ist der zulässige maximale Temperaturanstieg des Steckverbinders bei Nennbetriebsstrom eindeutig festgelegt. ② FeuchtigkeitsbeständigkeitDas Eindringen von Feuchtigkeit kann die Isolationsleistung des Steckverbinders beeinträchtigen und Metallteile korrodieren. Die Bedingungen für den Dauernassheitstest sind eine relative Luftfeuchtigkeit von 90 % bis 95 % (je nach Produktspezifikation bis zu 98 %) und eine Temperatur von +40 ± 20 °C. Die Testdauer richtet sich nach den Produktspezifikationen und beträgt mindestens 96 Stunden. Der Wechselfeuchtetest ist noch strenger. ③ SalzsprühbeständigkeitWenn der Stecker in einer feuchten und salzhaltigen Umgebung betrieben wird, können die Metallbauteile und die Oberflächenbehandlungsschichten der Kontaktteile elektrochemisch korrodieren, was die physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Steckers beeinträchtigen kann. Um die Fähigkeit des elektrischen Steckers zu bewerten, dieser Umgebung zu widerstehen, ist ein Salzsprühtest vorgeschrieben. Dabei wird der Stecker in einem temperaturgesteuerten Prüfgerät aufgehängt und mit einer Lösung aus Natriumchlorid mit einer bestimmten Konzentration mit Druckluft versprüht, um eine salzhaltige Atmosphäre zu erzeugen. Die Expositionszeit wird durch die Produktspezifikation festgelegt und beträgt mindestens 48 Stunden. ④ Vibrations- und StoßfestigkeitDie Vibrations- und Stoßfestigkeit ist eine wichtige Eigenschaft von elektrischen Steckverbindern, die besonders in speziellen Anwendungsumgebungen wie Luft- und Raumfahrt, Eisenbahn- und Straßenverkehr wichtig ist. Sie ist ein wichtiger Indikator für die Robustheit der mechanischen Struktur und die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts von elektrischen Steckverbindern. In den einschlägigen Prüfverfahren sind eindeutige Vorschriften enthalten. Beim Stoßtest sind die Spitzenbeschleunigung, die Dauer und die Form des Stoßimpulses sowie die Dauer des Unterbrechungszeitpunkts der elektrischen Durchgängigkeit anzugeben.

　　⑤ Weitere UmwelteigenschaftenJe nach Anforderung können weitere Umwelteigenschaften von elektrischen Steckverbindern die Dichtheit (Leckage von Luft, Flüssigkeitsdruck), die Flüssigkeitsdurchtränkung (Beständigkeit gegen bestimmte Flüssigkeiten) und der niedrige Luftdruck sein.

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