Viele kritische elektronische Systeme und Geräte sind unter rauen Umgebungsbedingungen im Einsatz. Ob es sich um Wasser, Staub, extreme Wetterbedingungen, explosive Atmosphären oder hohen Druck handelt, raue Umgebungen stellen hohe Anforderungen an die Geräte und deren Steckverbinder. Als Verbindung zwischen System und Verkabelung ist deshalb die Integrität der Steckverbinder in rauen Umgebungen entscheidend.

Eine der häufigsten Schwachstellen in einem elektrischen System ist die Steckverbindung. Da sich die Steckverbinder an der Schnittstelle zwischen System und Kabel befinden, müssen sie flexibel genug sein, um eine einfache und sichere Verbindung und Trennung zu gewährleisten, und dabei auch den Elementen trotzen. Die Steckverbinder am Eingang eines Systems sind den gleichen Gefahren ausgesetzt wie das elektronische System selbst: Wasser, Staub und Schmutz, Extremtemperaturen, explosionsgefährdete ATEX-Umgebungen, Druck und Gewicht, Stoß und Vibration wie auch der Salzgehalt in der Luft.

Kommerzielle und landwirtschaftliche Fahrzeuge sind ständig Schmutz, Wasser, extremen Temperaturschwankungen und physikalischer Belastung ausgesetzt. Bulgin

Elektrische Systeme, die in rauen Umgebungen zum Einsatz kommen, müssen unterschiedlichsten äußeren Einflüssen widerstehen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei auch den Steckverbindern zu. Hersteller von Steckverbindern wie Bulgin bieten hierfür kundenspezifische, auf die jeweiligen Anforderungen angepasste Lösungen.

Für Menschen lässt sich eine raue Umgebung definieren als ein Umfeld, in dem eine längere Exposition ohne spezielle Ausrüstung gegenüber den Elementen eine Gefahr für Gesundheit und Leben darstellt. Eine ähnliche Definition gilt für die Elektronik: Eine raue Umgebung kann ein elektrisches System ernsthaft beschädigen, denn nasse oder schmutzige Umgebungen, hohe Feuchtigkeit und Wasserdampf, Staub oder Schmutz können massive Schäden an elektrischen Geräten sowie Kurzschlüsse oder Fehlfunktionen verursachen. Bei einem hohen Salzgehalt in der Luft, beispielsweise in einer Küstenumgebung, stellt Korrosion ein ernsthaftes Problem dar. Elektrische Systeme reagieren häufig auch empfindlich auf Temperaturextreme, und für Datenverbindungen können elektromagnetische Störungen (EMI) ein großes Problem darstellen. Physikalische Kräfte in Form mechanischer Stöße, Vibrationen oder Druck sind weitere Gefahren, die robuste Steckverbindungen erfordern. Steckverbinder in Unterwasser-, Luft- und Raumfahrt-Anwendungen oder in unter Druck stehenden Anwendungen müssen noch robuster ausgelegt sein, und für Steckverbinder in explosionsgefährdeten Umgebungen muss außerdem gewährleistet sein, dass keine Funkenbildung (mechanisch oder elektrisch) entstehen kann.

Die Palette von Anwendungen in rauer Umgebung ist äußerst vielfältig und erstreckt sich über viele Branchen. Robuste Systeme und Steckverbinder kommen in Industrie, Marine, Öl- und Gasförderung, Transportwesen und Infrastrukturen sowie in der Telekommunikation und weiteren Bereichen zum Einsatz.

Oft sind industrielle Umgebungen sehr rau und stehen unter dem Einfluss von Wasser, Vibrationen, Chemikalien und extremen Temperaturen. Immer mehr Automatisierungstechnik und automatisierte Fertigung bedeuten, dass die Herausforderungen bezüglich der Umgebung zunehmen, da die Ausrüstung immer häufiger unter unwirtlichen Bedingungen arbeitet. Industrieanlagen können auch erhebliche Erschütterungen und Vibrationen sowie Staub und Verunreinigungen in der Luft erzeugen. Abgedichtete, robuste Steckverbinder mit Metall- oder Kunststoffgehäusen in den Schutzarten IP66, IP67, IP68 und IP69K halten diesen rauen Bedingungen stand und unterstützen die Sicherheit von Strom-, Signal- und Datenverbindungen. Elektromagnetische Störungen in industriellen Umgebungen stellen ebenfalls ein hohes Risiko für eine fehlerfreie Datenübertragung dar. Elektrisch abgeschirmte Steckverbinder bieten hier eine Lösung.

Die Umgebungsbedingungen stellen für Marine-Anwendungen eine besondere Herausforderung dar, sowohl an der Oberfläche als auch unter Wasser. Oberflächennahe Anwendungen wie Bootsausrüstungen oder Jachthafenanlagen sind durch einen hohen Salzgehalt in der Luft sowie durch Eindringen von Wasser korrosionsgefährdet, was robuste, abgedichtete Komponenten erfordert. Sobald Anschlüsse unter Wasser benötigt werden, wie beispielsweise für Tauchelektronik oder ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge, sind unabhängig getestete Systeme erforderlich, die speziell für den hohen Druck unter Wasser ausgelegt sind.

Die Öl- und Gasindustrie ist auf zuverlässige, robuste Steckverbinder in ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen angewiesen, die Unterstützung bei Bohr-, Konstruktions- und Erkundungsaufgaben bieten. Bulgin

Die Öl- und Gasindustrie ist mit den gleichen Umgebungsbedingungen wie Industrie- und Marine-Anwendungen konfrontiert, muss sich aber auch mit explosionsgefährdeten Umgebungen befassen, was den Einsatz von ATEX/IEC-Ex-Systemen erfordert. Ferngesteuerte Unterwasserroboter benötigen Strom, Daten und oft auch Glasfaserleitungen und müssen meist in großen Tiefen arbeiten. Bulgins ROV-Tether-Steckverbinder wurde für diese Art von Einsatz entwickelt. Die aus 316-Marine-Edelstahl gefertigten Stecker bieten eine PBOF-Verkabelungslösung (Pressure Balanced Oil Filled), die Öl als Ausgleichsflüssigkeit für den Wasserdruck verwendet, wodurch Tiefen von bis zu 7000 m erreichbar sind.

Des Weiteren befinden sich im Transportwesen, in der Infrastruktur, in der Automobilindustrie bis hin zur Landwirtschaft eine Vielzahl elektronischer Systeme in Außenbereichen im Einsatz. Sie benötigen Steckverbinder, die extremen Temperaturschwankungen, dem Eindringen von Wasser und Staub, physikalischen Belastungen und anderen Einflüssen widerstehen können.

Wenn Hersteller von Steckverbindern für problematische Umgebungsbedingungen die Begriffe rau oder robust verwenden, könnte dies Kunden zu der Annahme verleiten, dass es einen heiligen Gral robuster Steckverbinder gibt, der eine Einheitslösung für alle Anwendungen bietet. In der Realität ist dies unmöglich, da alle Anwendungen ihre eigenen feinen Unterschiede und Anforderungen aufweisen und den Kunden unterschiedliche Budgets zur Verfügung stehen. Der beste Ansatz besteht darin, so eng wie möglich mit dem Kunden zusammenzuarbeiten und das Projekt genau abzustimmen, um maßgeschneiderte und zweckmäßige Lösungen zu finden.

Die wesentlichen Leistungsmerkmale berücksichtigen

IP-Schutzklassen definieren den Grad des Schutzes vor Staub und Wassereintritt für Bauteile und Systeme. Die erste Ziffer gibt den Staubschutz an und reicht von 0 bis 6, während die zweite Ziffer den Eindringschutz anzeigt. In rauen Umgebungen sollten abgedichtete Steckverbinder immer staubdicht sein und je nach Anwendung über einen Schutz vor Eindringen von Wasser verfügen. IP66 (Schutz gegen starken Wasserstrahl) und IP67 (Schutz bei Eintauchen bis zu 1 m Wassertiefe) eignen sich für viele Überwasseranwendungen, bei denen die Systeme Regen ausgesetzt sind oder anderweitig wiederholt mit Wasser in Berührung kommen. Anschlüsse, die sich kontinuierlich unter Wasser befinden, sollten mindestens mit IP68 (Eintauchen ab 1 m oder mehr) oder höher ausgelegt sein. Für Unterwasseranwendungen sind speziell entwickelte Geräte mit unabhängig getesteten Tiefenbereichen unerlässlich, um einen vollständigen Unterwasserschutz zu gewährleisten. IP68 und IP69K (Schutz vor einem Nahbereichs-Hochdruck- und Hochtemperatur-Sprühstrahl) sind äußerst effektiv für die Bereiche Medizintechnik und Lebensmittelverarbeitung, da hier Geräte regelmäßig gewaschen und desinfiziert werden müssen, ohne dabei die elektrischen Komponenten zu beschädigen.

Für Umgebungen, in denen Stöße und Vibrationen auftreten, ist ein robuster Kupplungsmechanismus der Steckverbinder unerlässlich. Es gibt hierfür viele verschiedene Ausführungen wie Ring-, Twistlock-, Gewinde-, Bajonett-, Push-Pull- und Schnelltrennverschlüsse, die alle unterschiedliche Attribute für verschiedene Anwendungen aufweisen. Einige Verschlüsse, wie beispielsweise der Bajonettverschluss, bieten mehr Sicherheit gegen Erschütterungen und Vibrationen, während andere wie Push-Pull- und Schnelltrennverschlüsse benutzerfreundlicher sind, wenn man die Stecker häufig trennen muss.

Diese Rundsteckverbinder von Bulgin sorgen für zuverlässige und robuste Verbindungen in rauen Umgebungen. Bulgin

Das Material eines Steckverbinders trägt ebenfalls dazu bei, den Herausforderungen der jeweiligen Umgebung zu trotzen. Für Anwendungen mit extremen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit und Staub eignet sich ein korrosionsbeständiges Metallgehäuse. Sind ein geringes Gewicht und Flexibilität entscheidend, kommen temperaturbeständige Kunststoffverbundmaterialien zum Einsatz.

Auch die Form des Steckverbinders, der Steckmechanismus und die Pin-Position sind für die Robustheit entscheidend. Rundsteckverbinder lassen sich einfach zusammenstecken und trennen und können eine große Zahl von Kontakten für die Steckverbindung aufweisen. Sie lassen sich auch leicht abdichten und neigen zu weniger Verschleiß. Ein intelligentes Scoop-Proof-Design als Kontaktschutz verhindert beim Einstecken Beschädigungen an den Kontakten.

Unsere Welt wird zunehmend vernetzt. Von Mobilfunk-Basisstationen im Freien über vernetzte Fabriken bis hin zu IoT-Sensoren auf Öl- und Gasförderplattformen kommt Elektronik in jeder erdenklichen Umgebung zum Einsatz und muss gegen Naturgewalten und Umwelteinflüsse geschützt werden.

Da sie den Zugangspunkt zum System darstellen, müssen Steckverbinder robust aufgebaut sein und Stößen und Vibrationen, Staub und Wasser oder EMI widerstehen. Als Lösung hierfür stehen heute geeignete Steckverbinder zur Verfügung, wie beispielsweise Bulgins Leistungs-, Signal- und Daten-Steckverbinder der Buccaneer-Reihe. Durch die Wahl der richtigen IP-Schutzart sowie des geeigneten Verriegelungsmechanismus, Gehäusematerials und Anschlussdesigns lässt sich jedes robuste elektrische System mit dem richtigen Steckverbinder ausstatten, um zuverlässig arbeiten zu können.

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