Elektrische Verbindungen

Breadboard

Auch: Steckbrett, Protoboard

Ein Breadboard dient zur Verbindungen von Bauteilen mittels deren Beinchen und mit Hilfe von Drähten. Auch die Benutzung von aufgebogenen Büroklammern oder Tackernadeln und anderen dünnen leitenden Gegenständen sind in Zeiten der Not beliebt.

Auf dem Breadboard sind Löcher zu erkennen, hinter denen jeweils eine metallische Feder Kontakt zu einem eingesteckten Draht oder Bauteilbeinchen herstellt. Mehrere Löcher sind dabei immer in Reihen miteinander verbunden. Die einen Reihen verlaufen längs (entlang der langen Seite), die anderen quer und sind meist nur 5 löcher lang. Die meisten Breadboards haben in Längsrichtung zwei oder vier Reihen mit sehr vielen Kontakten, die miteinander verbundn sind. Alle Kontakte einer Reihe sind verbunden, die vier Reihen sind aber voneinander getrennt. Manche Breadboards haben auch eine Unterbrechung in der Mitte dieser langen Reihen. Die Reihen sind ursprünglich dazu gedacht, um z.B. eine Versorgungsspannung überall entlang des Breadboards zur Verfügung zu stellen, die häufig gebraucht wird.

Die größte Anzahl an Kontakten steht aber in Form der 5er-Gruppen zur Verfügung, die jeweils verbunden sind. Eine 5er-Gruppe ist nicht mit keiner anderen verbunden. So kann z.B. ein IC in das Breadboard gesteckt werden und man hat nun noch vier verbleibende Kontakte pro Bein, die man mit Drähten an andere Bauteile führen kann.

Wichtigstes Zubehör zum Breadboard sind die Drahtbrücken. Die billigsten macht man sich selber aus abisolierten Drahtstücken oder Büroklammern, die teureren bestehen aus flexibler Litze und haben Stecker, die man gut anfassen kann. Leicht stecken lassen sich Drähte mit ca. 0.6mm Dicke - das schont die Finger und die Kontaktfedern im Breadboard.

Breadboards sind eigentlich nicht als Dauerlösung für eine Schaltung gedacht - aber oft müssen sie dann doch in einer Kunstinstallation mehrere Wochen, wenn nicht gar Monate hinhalten. Um das ganze etwas stabiler zu machen, empfiehlt es sich, dickere Drähte als zum Prototyping zu verwenden. Gute Erfahrungen - sogar im Freien - habe ich mit 0.6mm dickem Draht und den billigsten Breadboards von Reichelt gemacht (Drähte sitzen sehr fest im Breadboard, lassen sich auch nur schwer stecken) Bei den etwas teureren Breadboards halten die selben Drähte etwas schlechter - möglicherweise kann dort ein noch etwas dickerer Draht verwendet werden umd eine ähnliche stabilität zu bekommen.

Bezugsquellen: Thiemann Elektronik, Reichelt, Segor, Watterott, etc.

Krokoklemme

Testclip. Eine Krokoklemme ist ähnlich aufgebaut wie eine Wäscheklammer, hat aber Kontaktflächen aus (leitendem) Metall. Es gibt Krokoklemmen einzeln, ohne Kabel und in verschiedenen Ausführungen von billig bis professionell. Üblich für den Tüftler sind Kabel mit zwei Krokodilklemmen der billigeren Bauart, auch Krokokabel genannt. Ein solches Krokokabel eignet sich, um Bauteile lose herumliegend miteinander zu verbinden - z.B. wenn sie nicht ins Breadboard passen. Krokokabel sind in der billigen Ausführung leider nicht sonderlich haltbar.

Experimentierplatine

Von links nach rechts: Punktraster (Lochraster mit Kupfer), Streifenraster, Lochraster ohne Kupfer, nicht lötbar.

Experimentierplatinen haben meistens einen Kupferbelag aus Streifen oder Punkten auf einer Seite der Platine, die andere Seite ist bei der einfachsten Ausfertigung nicht mit Kupfer ausgestattet. Bohrungen sind vorgesehen, um Bauteilbeine von der unbeschichteten (Ober)seite durchzustecken und von der Unterseite auf der Kupferschicht anzulöten. Neben Kupferbeschichteten Platinen gibt es auch Varianten völlig ohne Beschichtung, oder mit Verzinntem Kupfer (hochwertiger).

Streifenrasterplatinen haben ähnlich wie ein Breadboard Streifen, die miteinander verbunden sind. Mit einem Messer oder einer Dremel-Trennscheibe können die Bahnen aber unterbrochen werden.

Lochrasterplatinen haben um jede Bohrung nur einen kleinen Ring aus Kupfer, der mit nichts verbunden ist. Es müssen alle Verbindungen selber vorgenommen werden, z.B. mittels Silberdraht oder umgebogenen Bauteilbeinchen.

Teurere Experimentierplatinen haben von beiden Seiten Lötbare, verzinnte Kupferschichten. Auch Aufteilungen wie auf einem Breadboard sind üblich, z.B. z.B. http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=426

Schraubklemme

Eignen sich hervorragend um direkt von einer Leiterplatte auf ein dünnes oder dickes Kabel überzugehen. Die Verbindung kann einfach mit einem Schraubendreher gelöst werden, und es können sowohl starre, als auch flexible Leiter geklemmt werden. Wichtig ist es, das richtige Raster (2,54mm, oder vielfache davon) und eine passende Dicke der Beinchen zu bestellen (nicht alle Beinchen passen durch die Löcher von Experimentierplatinen).

Lüsterklemme, Wago-Klemme, Scotchlok und andere

Lüsterklemme und Aderendhülsen

Günstige Lösung aus dem Baumarkt. Verbindet nur Starre Kabel sicher miteinander, für flexible Leitungen sind zusätzlich passende Aderendhülsen nötig. Eine Sichere Verbindung erhält man, indem man zuerst von beiden Seiten Kabel in die Klemme einführt, und dann die beiden Schrauben zudreht. So werden die Kabel von zwei Schrauben gehalten. Wird nur eine Schraube verwendet (Abb. 2) schauen die Enden des Kabels, bzw. die Aderendhülsen weit heraus und fallen bei Erschütterungen irgendwann ab (Schraube löst sich beim hin und her wackeln allmählich). Lüsterklemmen sind noch häufig zu finden in Hausverkabelungen (Lampen, Steckdosen, ...) - aber technisch bereits überholt und durch federnde Klemmverbindungen abgelöst.

Lüsterklemmen gibt es für verschiedene Kabeldurchmesser - am besten auf den Kabeldurchmesser abgestimmt, zusammen mit den passenden Aderendhülsen verwenden.

Lüsterklemmen von guter Qualität verlieren ihre Schrauben nicht, wenn man sie ganz herausdreht und zerbersten nicht, wenn man sie fest anzieht...

Aderendhülsen

gibt es wie abgebildet mit einem Kragen, oder auch ohne (sind dann etwas kürzer). Die Aderendhülsen bestehen aus verformbarem Metall, das mit Krafteinwirkung auf ein Kabel gepresst wird. Entweder nutzt man eine passende Presszange, oder den Seitenschneider, mit dem man mit dosierter Kraft an mehreren Stellen die Hülse zusammenquetscht. Die Hülsen auf dem Foto wurden mit einem Seitenschneider gequetscht. Aderendhülsen können auch verwendet werden, um 2 Kabel miteinander zu verbinden, indem man sie gemeinsam verpresst. Auf jeden Fall sollte darauf geachtet werden, dass der Durchmesser der Hülse zum Kabel passend ist - sonst wird die verpresste Hülse sehr breit und passt unter Umständen nicht mehr in eine Lüsterklemme.

Wago-Klemmen

Klemme für flexible und starre Leiter mit großem Bereich von verschiedenen Querschnitten. Verbindung lösbar durch umlegen kleiner Hebelchen. Ohne Werkzeug zu verwenden und mehrfach verwendbar. Wesentlich teurer als Lüsterklemmen, aber dafür auch sicherer und schneller verwendbar. Aderendhülsen sind nicht nötig. Alle Kabel, die in die Klemme eingeführt werden, sind anschließend leitend miteinander verbunden. (eine Klemme mit 3 Löchern ist dazu gedacht, um 3 Kabel miteinander zu verbinden).

Scotchlok

Einmalverbinder (nicht lösbar) für Drähte und Litzen. Es gibt eine mit Fett/Gel gefüllte Variante, die Wasser aus der Verbindung fernhält (Außeneinsatz). Die Adern, die verbunden werden sollen, müssen nicht abisoliert werden - der Verbinder schneidet sich durch die Ummantelung und stellt die Verbindung her. Besonders praktisch für sehr dünne Adern, die sonst nur schwer gelötet oder gecrimpt werden können.

mehr, und ähnliche Verbinder: http://www.jhwus.info/page5/page10/page17/page17.html

Stiftleisten

Stiftleisten (Pfostenleisten) sind zusammen mit Buchsenleisten eine der häufigsten Verbindungsarten im Bastlerbereich. Sie verbinden eine Platine mit einem Kabel, eine Platine mit einer anderen Platine, oder als Notlösung auch zwei Kabel miteinander. Das gegenstück ist die Buchsenleiste.

Die Leisten gibt es ein- zwei- und dreireihig - für Arduino und Breadboard bieten sich lediglich die einreihigen Varianten an. Die Leisten gibt es in verschiedenen Rasterabmessungen, auch hier ist üblich 2,54mm.

Zahlreiche Varianten: Sandwich, gewinkelt, extralang, ...

Tip: Lange Leiste Kaufen und nötige Länge abbrechen.

Buchsenleisten

Auch als Federleiste, IC-Leiste, Präzisionsleiste etc. in Katalogen.

Dienst als Gegenstück zur Stiftleiste, oder auch zur Aufnahme von einzelnen Drähten (wie im Steckbrett). Auch hier: beim Einkauf auf die Anzahl der Reihen und das Rastermaß (RM 2,54) achten. Meistens zur Verbindung von Platinen mit Kabeln oder anderen Platinen, aber auch notfalls als Verbindung von Kabel zu Kabel.

Verschiedene Qualitäten: Kurz oder Lang, manche sind trennbar. Die Kurzen sind nur für Platinenmontage und als IC-Sockel zu empfehlen. Für Kabel sollte immer eine längere Variante gewählt werden. Die billigeren Leisten (glatt) sind zwar auch trennbar, es geht dabei aber ein Anschluss verloren und das Ergebnis sieht weniger hübsch aus. Sind dafür aber toleranter bei der Aufnahme verschiedener Drahtdurchmesser.

Kabelstecker und Kabelbuchsen

Die eben genannten Buchsen- und Stiftleisten werden gerne zweckentfremdet, um mehrpolige Kabel miteinannder zu verbinden. Dabei sind der Stabilität grenzen gesetzt und es kann auch recht mühsam sein, einzelne Drähte oder litzen an hunderte der Beinchen anzulöten. Komfortabler und stabiler sind Verbinder, die extra dazu gemacht sind, um Kabelenden miteinander zu verbinden.

Werden nur 2 oder 3 Pole benötigt, können fertige Audiokabel verwendet werden, z.B. Kabel mit Chinch- (auch: RCA) oder Klinkensteckern. Werden mehr als drei Leiter benötigt, können Netzwerkkabel und deren Verbinder als günstige Lösung genutzt werden. Außerdem sind Sub-D oder D-Sub Verbinder geeignet. Diese sind günstig zu erstehen und einfach zu Löten - dafür aber etwas klobig.

lötfrei

Lötfreie Verbindungen sind oft bevorzugt, wenn sehr viele Leitungen verbunden werden sollen. Für Flachkabel (Flachbandkabel) sind dazu Verbinder in Schneidklemmtechnik (IDC-Technik) verbreitet. Das Flachkabel muss lediglich auf die richtige Länge zugeschnitten werden - danach wird der Stecker oder die Buchse aufgepresst. Die Kontaktierung vom Kabel in den Stecker geschieht durch anstechen oder anritzen der Leitung durch den mechanismus des Steckverbinders. Alles ist von Hand, oder mit Hilfe eines Schraubstocks möglich - ideal sind aber extra Presszangen.

Die üblichen Flachkabel haben ein Raster von 1,27mmm (2,54mm / 2) und werden auf zweireihige Verbinder gepresst. Leider passen diese nicht besonders gut zu Breadboards. Entweder wird nur jede zweite Leitung genutzt, oder es muss ein Adapter gebaut werden.

Seltener finden sich Flachkabel in 2,54mm-Technik. Leider sind dazu kaum passende Schneidklemmverbinder für den Endverbraucher zugänglich.

Fertige Kabel in 2,54mm

Viele Versender und Elektronikläden bieten fertig aufgebaute Kabel an, die meist nur ein paar cent mehr kosten, als die einzelnen Teile. Mit entsprechender Planung kann so eine Menge Zeit und Mühe gespart werden.

Crimptechnik

Crimpverbindungen sind eine Bezeichnung für aufgepresste Hülsen auf Kabel. Spezielle Zangen sind ratsam, um eine ästhetische und gute elektrische Verbindung zu erreichen - aber auch mit einer Zange und etwas Fingerspitzengefühl kann man eine Crimpverbindung herstellen.

Beispiele für Crimpverbindungen: Aderendhülsen, Flachsteckhülsen und Kabelschuhe, Kabelverbinder

Isolierung, Zugentlastung, etc.

Verbindungen werden oft mechanisch belastet. Häufiges ein- und Ausstecken, oder aber starke Bewegungen können einer Verbindung schaden zufügen. Damit eine Verbindung nicht so schnell versagt, oder beim versagen Schaden anrichtet, gibt es verschiedene Maßnahmen zur Sicherung:

Zugentlastung: Zieht man am Kabel, sollte nicht direkt eine Lötverbindung belastet werden. Eine Schleife um eine Klemme herum, oder ein Knoten im Kabel können bereits Wunder wirken.

Knickschutz: Nahe der Lötverbindung ist ein Kabel besonders Empfindlich auf häufiges Biegen. Generell mögen Kabel keine engen Biegeradien. Dazu gibt es für viele Steckverbinder einen Knickschutz - aber auch ein Stück Schrumpfschlauch kann bereits helfen.

Klebeband: Kann ähnlich wie Schrumpfschlauch verwendet werden. Wird aber nach einer Zeit im Kontakt mit dem Kabel von den Weichmachern aus dem Kabel aufgelöst und Klebrig - daher nicht zu empfehlen an Stellen, die später noch einmal berührt werden sollen.

Schrumpfschlauch: Ein Stück Kunststoffschlauch, das bei Wärme (> 150°C) anfängt, sich zusammenzuziehen. Dient zur Isolation und bedingt als Knickschutz.

Sonstige

verschiedene Kabelschuhe: Flachstecker, Gabel, Ring