So wichtig sind Steckverbinder für IoT-Anwendungen

IoT-geeignete Steckverbinder sind beispielsweise die RJ45-Industrial-Ethernet-Datenschnittstellen von Harting. Farnell

Die RJ45-Industrial-Ethernet-Datenschnittstellen weisen Elemente auf wie intuitive Sperrmechanismen, werkzeuglose Schnellverbindungen sowie Abdeckungen und Gehäuse aus Thermoplast oder Metall. Farnell

Die RJ45-Industrial-Ethernet-Datenschnittstellen verfügen über einen intuitiven Sperrmechanismus und eine werkzeuglose Schnellverbindung. Die Ummantelung besteht aus widerstandsfähigem Thermoplast oder Metall. Farnell

Die Herausforderung für diejenigen, die für die Entwicklung und Implementierung von IoT-Netzwerken verantwortlich sind, besteht in der Entscheidung, welche Art von Steckverbinder sie verwenden sollten. Es gibt viele Hersteller, die zahlreiche hardware-basierende, für IoT-Anwendungen passende Steckverbinder anbieten. Aber Entwickler sind auf der Suche nach echten Alleinstellungsmerkmalen. Sie möchten wissen, wodurch sich ein Produkt von anderen abhebt, welche Vorteile es bringt und ob der Hersteller über ein umfangreiches Produkt-Know-how verfügt.

Warum die Zukunft nicht nur drahtlos ist

Da sich das Hauptaugenmerk in den letzten Jahren stark in Richtung drahtlose Sensoren verlagert hat, kennen viele Entwickler von Elektronikgeräten das gesamte Angebot an modernen kompakten Steckverbindern für IoT-Anwendungen nicht mehr umfassend. Tatsache ist jedoch, dass fest verkabelte Steckverbinder bei vielen IoT-Einrichtungen äußerst wichtige Bauelemente sind. Unternehmen wie Farnell bieten ein umfassendes Sortiment an verschiedenen Steckverbinderlösungen für diese Anwendungen, insbesondere kleine Steckverbinder, die sich ideal für IoT-Sensoren und -Knoten eignen.

So bieten verkabelte Netzwerke beispielsweise oft eine höhere Widerstandsfähigkeit und Robustheit in Umgebungen mit elektrischem Rauschen, wo eine zuverlässige, störungsfreie Kommunikation von enormer Bedeutung ist. In ähnlicher Weise ist es in anspruchsvollen Umgebungen sinnvoll, unterschiedliche industrielle Ethernet-Steckverbinder zu verwenden, die eine deutlich bessere Leistung als eine drahtlose Technologie erzielen, darunter IP-konforme Steckverbinder, die Schutz gegen das Eindringen von Wasser, Staub und anderen Elementen bieten. In derartigen Anwendungen müssen Steckverbinder einen kompakten Formfaktor aufweisen, um die Abmessungen der Leiterplatte zu minimieren. Standardmäßige RJ45-Steckverbinder sind gewöhnlich zu groß.

IoT-geeignete Steckverbinder sind beispielsweise die RJ45-Industrial-Ethernet-Datenschnittstellen von Harting. Sie weisen Elemente auf wie intuitive Sperrmechanismen, werkzeuglose Schnellverbindungen sowie Abdeckungen und Gehäuse aus Thermoplast oder Metall. Diese Steckverbinder ermöglichen Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 GB/s. Tendenziell sind sie gemäß IP20, IP54, IP65 und IP67 ausgelegt, während einige, abhängig von den Anforderungen des Endanwenders, 4 × 48 V/16 A oder 3 × 300 V/16 A bieten. Ebenfalls verfügbar sind die Ethernet-Schnittstellen für Industrieanwendungen der Produktreihe ix von Harting, die eine äußerst kompakte Alternative zu RJ45 bieten (erfordern 70 Prozent weniger Platz). Die ix-Familie für Industrieanwendungen, die als kleiner Riese für IoT-Anwendungen bezeichnet wird, besteht aus robusten Steckverbindern, die eine CAT-6A-Leistung für 1- bis 10-GB/s-Ethernet erbringen können. Sehr gut eignen sich diese Anschlüsse für anspruchsvolle industrielle Umgebungen und sie sorgen für eine sichere Datenübertragung mit hoher EMV-Störfestigkeit.

Integrierte USB-Anschlüsse

Bei einigen IoT-Anwendungen wie der Überwachung von Umgebungsbedingungen im Logistikbereich kann der Einsatz von Steckverbindern mit integrierten USB-Anschlüssen erforderlich sein. Die Universalsteckverbinder von TE Connectivity eignen sich besonders gut für IoT-Netzwerke und bieten bidirektionale, simultane Signale für Full-Speed- (12 MB/s) oder Low-Speed-Übertragung (1,5 MB/s), wie sie in USB-Systemen verwendet wird. Diese einfach zu installierenden Systeme umfassen eine simple Buchsenleiste zur Montage auf der Leiterplatte (BMR) mit vier Positionen sowie einen passenden vergossenen Stecker zur Kabelmontage. Die BMRs sind für Flexibilität und Vielseitigkeit bei allen Arten von USB-Anwendungen in verschiedenen Ausführungen verfügbar: Standard, Typ B, gestapelt und nebeneinander. Während USB-Typ-C-Steckverbinder ausreichend klein für den Einsatz in Mobiltelefonen sind, sind die Micro-USB-2.0-Steckverbinder die kleinsten Steckverbinder ihrer Art, die eine zuverlässige und robuste High-Speed-Datenübertragung ermöglichen. Für die zehn Mal schnellere Datenübertragung als mit USB 2.0 können Entwickler aus einem Sortiment von USB-3.0-Steckverbindern auswählen, die eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von bis zu 5 GB/s unterstützen.

Ein weiterer Grund verkabelte Sensoren zu verwenden ist die Notwendigkeit, den Hochfrequenzherausforderungen (HF) von Umgebungen mit zum Beispiel lauten geräuschvollen Industrieanlagen gerecht zu werden. Viele IoT-Anwendungen verwenden keine externen Antennen. Dennoch können sich diese in anspruchsvollen HF-Umgebungen, in denen eine zuverlässigere Kommunikation als mit drahtlosen Sensoren erforderlich ist, oft als nützlich erweisen.

Bessere Signalintegrität

Obwohl Wi-Fi, Bluetooth und Zigbee über große Entfernungen keine störungsfreien Verbindungen bieten können, ermöglichen diese Technologien eine schnelle und einfache HF-Integration in vernetzte Systeme. Dadurch eignen sie sich sehr gut dafür, kompakte Lösungen für die Bereitstellung leistungsstarker Internet- und Datenverbindungen zu unterstützen. Molex bietet zu seinen Steckverbindern zum Beispiel eine Reihe von äußerst schmalen Keramik- und LDS-/MID-IoT-Antennen (2,4 GHz/5 GHz und 900 MHz). Außerdem stellt Molex auch HF-Komplettlösungen für Hochfrequenzleistung zur Verfügung, mit denen eine bessere Signalintegrität selbst in äußerst anspruchsvollen Umgebungen möglich ist. Die Koaxialsteckverbinder von Molex sind im Mikrominiatur-Format mit einem Profil von lediglich 1,8 mm und in größeren HF-Einheiten verfügbar und die Kabelkonfektionierungen decken einen großen Frequenzbereich (von DC bis 65 GHz) ab.

Thema der nächsten Seite: Steckverbinder für unterschiedliche Anforderungen

Patchkabel für die RJ45-Industrial-Ethernet-Datenschnittstelle Farnell

Die Koaxialsteckverbinder von Molex sind im Mikrominiatur-Format mit einem Profil von lediglich 1,8 mm und in größeren HF-Einheiten verfügbar. Farnell

Samtec bietet Entwicklern die Möglichkeit, durch eine benutzerfreundliche Konfiguration genau die Steckverbinderoption zu identifizieren, die benötigt wird. Farnell

Natürlich gibt es unzählige Steckverbinder, die zahlreiche Funktionen für IoT-Anwendungen bieten. Bei der Auswahl des richtigen Steckverbinders ist nicht nur die  erforderliche Leistung ein wichtiges Kriterium, sondern es muss auch darauf geachtet werden, die Abmessungen von IoT-Knoten und -Sensoren möglichst gering zu halten.

Speicher-Steckverbinder

Während das direkte Verlöten des Speichers auf einer Leiterplatte den Platzbedarf minimiert, kann es zu Einbußen bei der Flexibilität führen. Viele Entwickler wählen daher Speichermodule, die ihnen eine Erweiterung des verfügbaren Speichers ermöglichen, wenn sie zusätzliche oder andere Verarbeitungsoptionen benötigen. Sowohl Molex als auch TE Connectivity bieten gute Lösungen in diesem Bereich mit ihren Speicher-Steckverbindern und speziellen Speichermodulen für Server-, Speicher- und Kommunikationsanwendungen, die den unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht werden.

Board-to-Board-Steckverbinder

Häufig stapeln Entwickler von IoT-Systemen Leiterplatten, um bessere Flexibilität zu erreichen (wie die Verbindung verschiedener Sensoren zu einer Standard-Kommunikationsplatine). Die von TE Connectivity hergestellten Board-to-Board-Steckverbinder mit freier Höhe sind für ein derartiges paralleles Stapeln von Leiterplatten ausgelegt. Diese vielseitigen, für platzkritische Anwendungen idealen Einheiten verwenden Sub-Miniatursteckverbinder und können für unterschiedliche Verbindungszwecke eingesetzt werden.

Die Steckverbinder mit freier Höhe bieten eine Reihe an Positionsgrößen von 40 bis 440 Positionen in den Kontaktrastermaßen 0,5; 0,6; 0,8 und 1,0 mm. Durch Zusammenstecken unterschiedlicher Kombinationen von vertikalen Stecker- und Buchsengehäusehöhen können Board-to-Board-Stapelhöhen zwischen 4 und 20 mm (in 1-mm-Schritten) erzielt werden. Sind weitere Platzeinsparungen erforderlich, können Platinen dank flexibler Board-to-Board-Steckverbindungen in jeder Position, die zur Minimierung der Abmessungen eines Geräts am besten geeignet ist, platziert werden.

Gleichzeitig können flexible Kabelsteckverbinder eine äußerst hohe Verbindungsdichte kombiniert mit kleinen Rastermaßen bieten. Als Reaktion auf die ständig steigende Nachfrage nach kleineren, zuverlässigeren Verbindungen hat Molex ein Produktsortiment an Verbindungslösungen mit flacher Bauweise und hoher Dichte mit Rastermaßen zwischen 0,2 und 2,0 mm und Doppelkontakt-Ausführung entwickelt, die die Verbindungszuverlässigkeit erhöht.

Leistungs- und Datensteckverbinder

Während einige drahtlose Sensoren eine Batterielebensdauer von bis zu 20 Jahren bieten, gibt es viele IoT-Anwendungen, insbesondere im industriellen Internet der Dinge (IIoT), bei denen die kabelgebundene Stromversorgung von Geräten die Notwendigkeit zum Austausch von Batterien überflüssig macht. Mit einer festen Verkabelung können Entwickler auch leistungsstärkere Prozessoren und Peripheriegeräte in ihre Entwicklungen integrieren.

Dort wo Leistung und Daten zusammenkommen, sind 2-mm-Steckverbinder wie zum Beispiel von Samtec eine Standardoption. Die Rastermaß-Buchsenleisten, -Stiftleisten, -Klemmen und Stapel-Stiftleisten des Herstellers sind in flacher und in erhöhter Bauweise sowie mit hoher Dichte erhältlich und dienen zum Verbinden mehrerer Platinen. Zu den diversen vorhandenen Optionen zählen vertikale und rechtwinklige/horizontale Ausrichtungen sowie Abschlüsse zur Durchsteck-, Oberflächen- und Einpressmontage sowie zur Durchführung.

Für IoT-Entwickler, die einen kompakteren Formfaktor als bei den üblichen 2-mm-Steckverbindern benötigen, bietet TE 1,5-mm-Steckverbinder der Produktreihe AMP CT an. Dabei handelt es sich um Wire-to-Board-Verbindungslösungen in Miniaturform. Samtec bietet hingegen Buchsen- und Stiftleisten zum Stapeln von Leiterplatten mit einem Rastermaß von 1,27 mm an. Diese robusten, kostengünstigen Produkte kombinieren eine flache Bauweise mit hoher Dichte und sind in einer Vielzahl von Ausrichtungen und Kontaktarten verfügbar.

Steckverbinder mit Schutzart bis IP65

Wie zuvor erwähnt erfordern einige Anwendungen IoT-Lösungen, die gegen das Eindringen von Wasser oder Staub beständig sind. Dieser Anforderung entsprechen Produkte wie etwa die leichtgewichtigen Han-Industriesteckverbinder-Baureihen von Harting. Diese Produkte können sowohl Leistung als auch Daten übertragen und eignen sich sehr gut für die Verbindung von Heiz- oder Kühlgeräten, Gebläsen, Bedienteilen, Beleuchtungssystemen, Antrieben und Schwingförderern. Bei Installationen im Freien bietet die Produktreihe Schutz gegen das Eindringen von Staub und Flüssigkeiten bis zu IP65.

Natürlich ist der Platz bei den meisten IoT- und IIoT-Anwendungen ein Schlüsselfaktor. Daher ist es oftmals sinnvoll, statt Standardprodukte zu verwenden, die mehr Kontakte haben als nötig und unnötig Platz einnehmen, Steckverbinder zu verwenden, die konfiguriert werden können, um den genauen Anforderungen einer Installation zu entsprechen. Aus diesem Grund bietet zum Beispiel Samtec Entwicklern die Möglichkeit, durch eine benutzerfreundliche Konfiguration genau die Steckverbinderoptionen, die benötigt werden, original zu erstellen.

Zuverlässigkeit und Kosten sind entscheidend

Gleichzeitig gehören Zuverlässigkeit und Kosten zu den wichtigsten Kriterien bei der Auswahl des richtigen Steckverbinders für eine bestimmte Anwendung. Daher hat TE Connectivity das Sortiment der Faston-Steckanschlüsse entwickelt, dass Anschlüsse mit geringer Steckkraft, für hohe Temperaturen und in flacher Bauform umfasst. Die Anschlüsse, die in isolierten und nicht isolierten Ausführungen, mit geraden und flachen Konfigurationen sowie mit unterschiedlichen Oberflächenoptionen verfügbar sind, weisen zugentlastete Buchsen mit formschlüssiger Verrastung zur einfachen Installation und sicheren Verbindung auf.

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