Grundlagen zu IP-Schutzarten und Steckverbindern mit IP-Schutzarten

4. Juni 2019 verfasst von Ryan Smoot

Grundlagen zu IP-Schutzarten und Steckverbindern mit IP-Schutzarten

Jeder kennt jemanden, der versehentlich Flüssigkeit auf sein Smartphone verschüttet hat oder das Gerät ins Wasser fallen ließ. Studien zufolge könnten 20 % der Smartphones dieses Schicksal erleiden. Einige Modelle sind nun so ausgelegt, dass sie das Eintauchen in seichtes Wasser für kurze Zeiträume widerstehen können.

Die Nachfrage nach neuen Arten von tragbarer Elektronik wächst. Viele dieser Geräte (zusammen mit IoT-Geräten wie Sensoren für die Außenumgebung und industriellen Prozessmonitoren) benötigen Schutz vor unbeabsichtigtem oder unvermeidbarem Kontakt mit Feuchtigkeit. Zu den Risiken zählen das Einwirken von Regenwasser, Flüssigkeitsspritzer oder sogar das vollständige Eintauchen für eine unbestimmte Zeit. Ein Eindringen von Staub oder Partikeln kann auch die korrekte Funktionsfähigkeit und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

Ein effektiver Schutz gegen diese Gefahren muss durch den Design-In-Prozess in einer frühen Phase in Betracht gezogen werden. Mögliche Eintrittspunkte für Feuchtigkeit oder Partikel wären die Nähte oder Verbindungen des Gehäuses und alle freiliegenden Anschlussstellen zum Verbinden von Kabeln oder externen Geräten. Bei der Auswahl des Gehäuses und der Steckverbinder können Designer das Ausmaß des Schutzes beurteilen. Dazu sollten sie sich die angegebene IP-Schutzart ansehen.

Was ist eine IP-Schutzart?

IP-Schutzartencodes sind international anerkannt und folgen einer standardisierten Skala, die in der IEC 60529 und nationalen oder regionalen Äquivalenten wie ANSI 60529 in den USA und EN 60529 in Europa definiert ist. Der Code enthält das IP-Präfix gefolgt von zwei Nummern. Die erste Zahl beschreibt den Widerstand gegen das Eindringen von Feststoffen wie Staub oder anderen kleinen Partikeln, während die zweite Zahl den Schutz gegen Flüssigkeiten ausdrückt.

IP67 = Feststoffeinstufung (1. Zahl)

IP67 = Flüssigkeitseinstufung (2. Zahl)

Grundlegende Aufschlüsselung der IP-Schutzartenklassifizierungen

Wie sind die IP-Schutzartnummern definiert?

In der folgenden Tabelle wird der Umfang des durch die einzelnen Nummern implizierten Schutzes beschrieben. Zum Beispiel bedeutet die Schutzart IP67, dass das Teil staubdicht ist und das vollständige Eintauchen in bis zu 1 Meter tiefes Wasser bis zu 30 Minuten lang übersteht.

Schutzstufe Feststoff (1. Zahl) Flüssigkeit (2. Zahl)
0 oder X Nicht zum Schutz vor Kontakt oder Eindringen ausgelegt (oder keine Schutzart angegeben). Nicht zum Schutz vor Kontakt oder Eindringen dieser Art ausgelegt (oder keine Schutzart angegeben).
1 Schutz vor festen Objekten größer als 50 mm (z. B. versehentlicher Kontakt mit einer großen Oberfläche des Körpers, aber kein vorsätzlicher Körperkontakt). Schutz vor senkrecht tropfendem Wasser. Keine schädlichen Wirkungen bei aufrecht stehendem Gegenstand.
2 Schutz vor festen Objekten größer als 12 mm (z. B. versehentlicher Fingerkontakt). Schutz vor senkrecht tropfendem Wasser. Keine schädlichen Auswirkungen beim Kippen bis zu 15° aus normaler Position.
3 Schutz vor festen Objekten größer als 2,5 mm (z. B. Werkzeuge). Schutz vor Wasser, das direkt in jedem Winkel bis zu 60° aus der Vertikalen gesprüht wird.
4 Schutz vor festen Objekten größer als 1 mm (z. B. kleine Gegenstände wie Nägel, Schrauben, Insekten). Schutz vor Spritzwasser aus jeder Richtung. Keine schädlichen Auswirkungen, wenn für mindestens 10 Minuten mit einem oszillierenden Spray getestet (begrenztes Eindringen zulässig).
5 Staubgeschützt: Teilweiser Schutz gegen Staub und andere Partikel (zulässiges Eindringen beeinträchtigt die Leistung der internen Komponenten nicht). Schutz vor Niederdruckwasserstrahlen. Keine schädlichen Auswirkungen, wenn Wasserstrahlen aus 6,3-mm-Düsen aus jeder Richtung eintreffen.
6 Staubdicht: Vollständiger Schutz vor Staub und anderen Partikeln. Schutz vor kraftvollen Wasserstrahlen. Keine schädlichen Auswirkungen, wenn Wasserstrahlen aus 12,5-mm-Düsen aus jeder Richtung eintreffen.
7 Nicht zutreffend Schutz gegen vollständiges Eintauchen in bis zu 1 Meter Tiefe für bis zu 30 Minuten. Begrenztes Eindringen ohne schädliche Auswirkungen.
8 Nicht zutreffend Schutz gegen Untertauchen in mehr als 1 Meter. Die Ausrüstung eignet sich für ein kontinuierliches Untertauchen in Wasser. Der Hersteller kann Bedingungen festlegen.

Auswahl von Steckverbindern mit IP-Schutzarten

Bei der Auswahl von Komponenten wie z. B. freiliegenden externen Anschlüssen, die Wasser oder Partikel in das Gerät lassen können, sollten ausgewählte Teile eine ausreichende IP-Schutzart aufweisen, um den erforderlichen Mindestschutz entsprechend der beabsichtigten Verwendung der Anwendung zu gewährleisten.

Einige Anwendungen erfordern möglicherweise die Kombination eines Steckers und einer Buchse, die beim Zusammenstecken abgedichtet sind. Diese werden häufig für industrielle Kabel-zu-Kabel-Verbindungen benötigt, um Steuerungen oder Module in Umgebungen zu verbinden, in denen eindringender Staub oder Feuchtigkeit Signale stören, Kontakte korrodieren oder Komponenten wie Sender oder Stromquellen beschädigen können. Diese vollständig abgedichteten Kabelverbindungen können dem Eindringen von Wasser auch dann widerstehen, wenn sie Hochdruckwasser ausgesetzt sind (beispielsweise, wenn in der Nähe befindliche Geräte mit einem Hochdruckreiniger gereinigt werden) oder, wenn sie vollständig untergetaucht werden.

Zeichnung einer Buchse mit IP-Schutzart und einer Steckverbindung mit IP-Schutzart mit Verriegelungs-/Dichtungsschnittstelle im verbundenen und nicht verbundenen Zustand
Beispiel für eine Buchse und einer Steckverbindung mit IP-Schutzart mit Verriegelungs-/Dichtungsschnittstelle

Wenn ein Gerät über externe Anschlüsse wie einen Micro-USB-Anschluss, eine Kopfhörerbuchse oder einen Gleichstromeingang verfügt, sind andererseits möglicherweise IP-Schutzstecker erforderlich, um interne Schaltkreise zu schützen, falls keine externen Kabel oder Geräte angeschlossen sind. Mit einer ausreichend hohen IP-Schutzart können Entwickler sicherstellen, dass ihr Gerätegehäuse vollständig abgedichtet und vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ist. Diese Art der Verwendung ist weiter verbreitet als die, bei denen eine dauerhafte Wasserabdichtung erforderlich ist. Außerdem dehnt sie sich aufgrund der schnell wachsenden Marktanforderungen an tragbare Geräte erheblich schneller aus.

Es ist wichtig zu beachten, dass Steckverbinder mit unabhängiger IP-Schutzart nicht wasserdicht bleiben, wenn ein Stecker eingesteckt wird, auch wenn der Stecker ebenfalls IP-Schutzart hat. Ein zusätzlicher Verriegelungs- und Dichtungsmechanismus wäre erforderlich, um den erforderlichen Schutz gegen Eindringen an der Schnittstelle zwischen Stecker und Buchse zu gewährleisten. Ähnlich wie bei der in der Abbildung oben gezeigten Schraubklemmenschnittstelle.

Schaubild zeigt, wie Flüssigkeit und Staub dennoch in die Steckverbindung eines angeschlossenen Steckers und einer Buchse eindringen können
Ohne zusätzlichen Dichtungsmechanismus können Flüssigkeit und Staub in die Gegenverbindung eindringen

CUI-Steckverbinder mit IP-Schutzarten

CUI verfügt über ein Portfolio mit Steckverbindern mit IP-Schutzart IP67, inklusive USB-Micro-B- und Type-C-Buchsen, die entweder USB 2,0 oder USB 3,1 Gen 2 entsprechen, sowie rechtwinklige 3,5-mm-Audiosteckverbinder und 3,5-A- und 5-A-Gleichstromsteckverbinder in den Größen 1,3 mm, 2,0 mm und 2,5 mm. Alle verfügen über die Schutzart IP67. Dies verhindert, dass Staub und Hochdruckwasser im nicht verbundenen Zustand zum Gerät gelangen. Die Abdichtung erfolgt normalerweise mit Gummiteilen wie einer speziell geformten Dichtung oder einem O-Ring, die bzw. der für eine wirksame Abdichtung sorgt. Das Bild unten zeigt das O-Ring-Teil an einem CUI-Gleichstromsteckverbinder und einer USB-Buchse.

Zeichnung von wasserdichtem Gleichstromsteckverbinder und USB-Buchse mit O-Ring-Dichtungen
Wasserdichter Gleichstromsteckverbinder und USB-Buchse mit O-Ring-Dichtung

Die zunehmende Verwendung von tragbaren Geräten hat zu einem Bedarf an robusteren Produkten und Komponenten geführt. CUI-USB-Anschlussbuchsen sowie Audio- und Gleichstromsteckverbinder mit IP-Schutzarten bieten zusätzlichen Schutz vor Staub und Feuchtigkeit. Entwickler erhalten so mehr Flexibilität bei Anwendungen, die vor äußeren Verschmutzungen geschützt werden müssen.

Zusätzliche Ressourcen


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Ryan Smoot

Ryan Smoot

Technischer Support-Ingenieur

Dank seiner umfangreichen Kenntnisse der CUI-Produkte bietet Ryan Smoot Kunden im Außendienst eine breite Palette von technischen und Anwendungs-Support-Fähigkeiten. Seine Verwaltung der robusten CAD-Modellbibliothek von CUI bietet Technikern außerdem eine unschätzbare Ressource zur Rationalisierung ihrer Produktdesigns. Wenn er nicht gerade die Kunden unterstützt, läuft Ryan gerne, genießt die freie Natur und verbringt gerne Zeit mit seiner Frau und seinem neuen Baby.

 
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