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Steckverbindung

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Im RC Modellbau findet man eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Steckverbindungen.

120px Logo Begriffsklaerung.png Mechanische Steckverbindungen werden unter Steckung behandelt.

Je nach Einsatzzweck unterscheiden sich Steckverbindungen in Polzahl, maximalem Stromfluss, maximaler Spannung aber auch in der angegeben Anzahl der Steckzyklen, bis der elektrische Kontakt wackelig wird. Weiterhin ist von Bedeutung, ob der Stecker mechanisch verriegelt, welche Kabel er aufnehmen kann oder welchen Kabelschutz (Knickschutz) er bietet. In selteneren Fällen ist auch die Abschirmung nach außen oder die Abschirmung der Leitungen untereinander interessant.

Grundsätzlich besteht eine Steckverbindung aus Stecker und Buchse (oder auch Kupplung). Oft wird der Stecker als männlicher Teil und die Buchse als weiblicher Teil einer Steckverbindung bezeichnet.

Bei der Definition, welche Seite als Stecker und welche als Buchse zu bezeichnen ist, gibt es zwei Ansätze:

a) Freiliegende Stecker-Kontakte:
Bei dem Stecker weist der Kontaktstift nach außen, bei der Buchse sitzt der Kontakt in einer Bohrung. Als typisches Beispiel seien hier die üblichen 4mm Stecker genannt.

b) In Gehäusen befindliche Stecker-Kontakte:
In diesem Fall sitzt der Kontaktstift abgedeckt in einem Gehäuse, welches den Gegenstecker im Inneren aufnimmt. Das Gehäuse hat also Buchsen-Charakter.
Der Buchsen-Kontakt sitzt dementsprechend in einem Gehäuse, welches in das eben beschriebene hineingesteckt wird. Das Gehäuse hat also Stecker-Charakter.
In diesem Fall orientiert sich die Bezeichnung am Gehäuse und nicht an der Art des Kontaktes im Gehäuse-Inneren. Als Beispiel seien hier die Servo-Stecker genannt.

Beachtenswert ist auch die Art, in der der Kontakt hergestellt wird. Entweder Stecker oder Buchse haben Federungen, die einen guten Kontakt sicherstellen sollen und damit über Kontaktfläche, Steckeigenschaften aber auch Kontaktsicherheit bestimmen. Aber auch die Gehäuse-Gestaltung (Rastnasen) trägt zur Stecksicherheit bei.


Inhaltsverzeichnis

Stromversorgung

Hochstromstecker

Es gibt keine exakte Definition, bei welcher Stromstärke der Hochstrombereich beginnt. Jedoch vertragen typische Hochstromstecksysteme 20 Ampere (A) und mehr.

Die Steckverbindung ist im Falle von Systemen mit Gehäuse meist so aufgebaut, dass die Stromquelle die vom Gehäuse abgedeckten Buchsen-Kontakte besitzt, so dass ein gewisser Berührungsschutz und damit Kurzschlussschutz gegeben ist.
Im Falle von gehäuselosen Systemen (Stecker und Buchsen werden einzeln nach dem Verlöten mit dem Anschlusskabel mit Schrumpfschlauch versehen) ist es zum Verpolschutz dagegen üblich, einen Pol mit Stecker, den anderen mit Buchse zu versehen. Gegebenenfalls wird sogar eines der Anschlusskabel länger ausgeführt, damit sich Stecker und Buchse im nicht angeschlossenen Zustand nicht so leicht berühren können.

Der maximale Strom ist durch die in der Steckverbindung umgesetzte Leistung (P) und die abführbare Wärme begrenzt. Dabei bestimmt der Kontaktwiderstand (R) zusammen mit dem Strom (I) den Spannungsabfall (V) am Stecker.

V = I \cdot R \quad

und

 P = V \cdot I \quad

Damit ist

 P = I^{2} \cdot R \quad

Also steigt die im Stecker durch den Übergangswiderstand umgesetzte Leistung quadratisch mit dem Strom. Somit ist eine gewisse Vorsicht geboten.

Der Kontaktwiderstand sinkt mit steigender Kontaktfläche und mit steigendem Kontaktanpressdruck, ist aber auch vom Kontaktmaterial abhängig. Leider braucht man 1/4 Widerstand für zweifachen Strom (siehe oben). Der maximale Strom vergrößert sich auch bei steigender thermischer Belastbarkeit des Steckersystems.


Auflistung üblicher Stecksysteme und deren Daten bei Gerd Giese, Elektromodellflug, Hochstromstecksysteme


MPX Hochstromstecker
M6
Die grünen Hochstromstecker sind bis zu 40 Ampere belastbar, wenn je drei Kontaktzungen zusammen gelötet werden. Sie sind verpolungssicher, bieten Berührungsschutz der Buchse und in eingeschränktem Maß auch des Steckers. Sie besitzen keine Zugentlastung und auch keinen Knickschutz. Die Federung liegt in den Buchsen. Achtung: Es gibt bei diesem Stecksystem (wie bei anderen auch) billige Nachbauten, die deutlich weniger Kontaktfläche und -qualität bieten. Natürlich sinkt dann auch die Strombelastbarkeit drastisch (Bild 3).
Hinweise zum Löten der MPX-Stecker im RCN-Forum
Hinweise zum Löten der MPX-Stecker bei Verwendung sehr dünner Kabel im RCN-Forum
"Bullet" 4mm Goldstecker
Die Stecker sind einfache, vorne abgerundete Zylinder, die Buchsen sind federnde Hülsen. In der 4mm Ausführung bis 120 Ampere belastbar, üblicherweise werden Stromquellen als Buchse ausgeführt. Eine Spezialform bildet der G4 Steckverbinder, der in einem Gehäuse Buchse und Stecker vereint, um damit eine verpolungssichere Verbindung mit Berührungsschutz herzustellen.
"Bullet" 3.5mm Goldstecker (auch in anderen Durchmessern)
Standard Verbindung für Brushless-Motoren. Die einzelnen Kontakte sind nicht in einen Stecker zusammengefasst, so dass durch Vertauschen zweier Steckverbindungen die Drehrichtung des Motors umgekehrt werden kann.
Büschel 2mm bis 4mm und mehr
Diese Stecker sehen aus, wie Bulletverbindungen, allerdings ist hier die Kontaktfeder im Stecker als Büschel eingebaut. Dadurch ist die Effektive Kontaktfläche im Vergleich zu einem Bullet Stecker gleichen Durchmesser verringert. Auch sind die federnden Kontakte nicht massiv und so vertragen sie weniger Strom.
Deans Ultraplug
Durch die große Kontaktfläche und die im Stecker eingebauten Federn kann dieser Strecker recht hohe Ströme vertragen. Verpolungssicher, nicht so gut zu löten, wie Bullet Stecker. Auch den Deans Ultraplug gibt es in zwei Größen, nur die grössere eigenet sich als Hochstromsteckverbindung.
Bananenstecker
4mm Stecksystem, das nahezu allen Ladern als Ausgang gemeinsam ist. Die Federung ist im Stecker, der je nach Art der Federung als Büschel oder als Banane bezeichnet wird. Die Belastbarkeit wird oft mit 16 Ampere angegeben, hängt aber sehr von der speziellen Ausführung ab (die nicht genormt ist). Kein Verpolungsschutz.

Balancer Stecker

Wie so oft gibt es auch bei den Balancer Steckern keine einheitliche Norm. Die Stecker sind für Ströme unter einem Ampere ausgelegt, haben aber viele Kontakte (mindestens Anzahl der Zellen +1). Dafür sind häufig Verriegelungen anzutreffen. Wesentlicher aber ist der inkompatible Abstand der Kontakte, die einmal 2.5mm (1/10") und einmal 2mm betragen. Alle auf dem Markt befindlichen Balancerstecker sind single-inline, haben also die Kontakte auf einer Linie.

Übersicht über die gängigsten Balancer-Stecker
(Quelle: www.der-schweighofer.de)
2.5 mm Systeme
  • JST EH(R) . JST ist der Name der Herstellerfirma, EHR ist der Steckertyp. Laut Hersteller ist das Steckersystem bis zu 3A belastbar. Verpolungssicher, mit kleinen Rastnasen an der Seite. Der Stecker hat eine halboffene Umrahmung. Zu finden bei
  • Carson, Dymond, Emcotec, Graupner, Jamara, Kavan, Kokam, LemonRC, MZ-Power, Robbe, Saehan, Simprop, Wellpower, X-Cell
  • und mittlerweile einigen anderen
  • JST XH(P). Der JST XHP Stecker ist dem EH Format ähnlich, hat aber ein komplett geschlossenes Gehäuse und die Rastnasen auf der Oberseite. Zu finden bei
  • Align, Conrad, Dualsky, E-Flite, Parkzone, Rockamp, Walkera, X-Power
  • und den meisten Importen aus China
  • PQ Stecker sehen aus, wie die XHP Stecker, haben jedoch eine entriegelbare Schnappnase auf der Oberseite. Zu finden bei
  • Hyperion, PolyQuest, Ripmax
2 mm Systeme
  • (F)TP Stecker. Die relativ dünnen Stecker sind an der auffälligen Schnappsicherung auf der Oberseite zu erkennen und dadurch verpolungssicher.
  • FlightPower, MPX-Li-Batt, ThunderPower, TopFuel


Fernsteuer Verbinder

Ladestecker

Meist werden Hohlstecker verwendet, die verpolungssicher sind, da ein Pol auf der Innenseite, der andere auf der Außenseite liegt. Leider gibt es auch hier keine Norm, welcher Pol auf welcher Seite liegt. Positive Stecker haben den inneren Pol auf +. AC adaptor polarity.png

Positive Hohlstecker
  • Graupner
Negative Hohlstecker
  • Futaba
andere
  •  ???

Aber auch USB-Stecker (z.B. Mini-USB bei Jeti-Sendern) finden mittlerweile Anwendung.

Lehrer-Schüler Stecker

Auch bei der Lehrer-Schüler Verbindung gehen die verschiedenen Hersteller unterschiedliche Wege.

Klinkenstecker
  • Graupner
5- oder 7-Pol Din
  • Multiplex

Servostecker

Servoverbindungen tragen das PWM Signal, und eine Stromversorgung (+ und -). Die Belegung ist bei allen moderneren Systemen identisch: Oben Signal (gelb oder weiß ), dann Plus (rot), unten Minus (schwarz oder braun). Der Kontaktabstand ist 2.5mm, die Form ist allerdings je nach Hersteller unterschiedlich. Um Verpolung zu vermeiden wird entweder eine Lasche an der oberen Seite des Steckers angebracht (Robbe, Futaba) oder die Steckerkanten an der rechten Seite (von vorne gesehen, Signal oben) abgeschrägt (UNI System).
Die feinen Kontakte von Servosteckverbindungen werden übrigens nicht gelötet sondern gecrimpt.

Flächenverbindung

Um mehrere Servos auf einen Stecker zusammenzufassen (Flächenverbindung) werden auch Stecker mit höhere Kontaktzahl verwendet. Üblich sind Sub-D oder die oben schon aufgeführten grünen Multiplex Stecker. Hier sind weder der persönlichen Vorliebe, noch der Steckerbelegung Grenzen gesetzt. Bei solchen Verbindungen muss Versorgung und Masse (+ und -) nur einmal geführt werden, da sie für alle Servos gleich sind. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Verbindung für den maximalen Strom ausreicht.

Bei Flächenverbindungen gibt es noch eine weitere Besonderheit: Die elektrische Verbindung kann zusammen mit der mechanischen Verbindung erfolgen oder aber gesondert. Die gleichzeitige mechanische und elektrische Kopplung hat den Vorteil des einfachen Auf- und Abrüstens sowie der geringeren Fehleranfälligkeit bei der Handhabung: Eine Steckverbindung kann so nicht vergessen werden.

Die gesonderte Kopplung hat einen mgl. recht wesentlichen Vorteil: sollte im Flug die mechanische Steckung arbeiten oder sich teils lösen, so ist der elektrische Kontakt weiterhin funktionsfähig und eine Steuerbarkeit weiter gegeben. Eine solche Verbindung wird "schwimmend" genannt.

Die häufigst verwendete Methode: ein MPX Stecker-Buchsen Paar wird nach dem Anlöten des Kabelstranges fest in der Wurzelrippe und dem Rumpf verklebt.

Die Verbindung erfolgt gekoppelt mit dem Aufstecken des Flügels.

MPX Stecker fest mit Flügel verklebt
MPX Buchse mit Rumpf verklebt
Sehr häufig gesehen (vor allem bei ängstlicheren Modellbauern) ist eine nicht mit dem Tragwerk verbundene Buchsen-Stecker Kombination.
MPX Verbinder schwimmend.
MPX Stecker nicht mit Flügel und Rumpf verklebt.
Ebenso, wie MPX Stecker, können Sub-D verwendet werden. In diesem Fall liegt die Steckrichtung senkrecht. Der Flügel ist geschraubt, hier kann keine unbeabsichtigte Lösung der Kontakte erfolgen.
Sub-D stecker in Flügel.
Sub-D in Rumpf eingebettet. Stellt Kontakt her wenn Flügel aufgesteckt wird.
Werden mehr Servos in den Flügeln untergebracht (oder wird nur ein zentraler Stecker verwendet), muss auch die Kontaktzahl steigen. Hier ist es sinnvoll die Stromversorgung über mehrere Kontakte (parallel) zu führen, weil der maximal anzunehmende Stromverbrauch steigt.
Sub-D mit vielen Kontakten schwimmend.
Sub-D vor Einbau in Flügel-Sattel.

Weblinks: