3D gedruckte Dupont Steckverbindung für Jumper Kabel

Nerds — Sat, 28 May 2022 09:56:11 +0000

Viele DIY Projekte werden von Chaos an der Werkbank begleitet. Schraubenzieher, Lötkolben, Jumper Kabel, alles liegt kreuz und quer. Aufgeräumt wird meistens erst am Ende des Tages oder wenn das Projekt fertig ist. Mich hat diese Unordnung genervt, vorallem die Jumper Kabeln wollte ich nicht überall verteilt haben. Nachdem ich den Verbinder als Löthilfe für Jumperkabel und LED Streifen entworfen habe, kam mir eine Idee mit der ich sowohl das Chaos in den Griff bekam, als auch die Stabilität der Jumper Kabel PINs erhöhen konnte. Die Idee war eine Dupont Steckverbindung zu nutzen.

Das nachfolgende Bild zeigt eine solche Verbindung. Ich bin absolut begeistert davon wie praktisch diese Verbindungen im Alltag sind. Beispielsweise lassen sich mehrere LED Streifen über eine 4 PIN Dupont Steckverbindung mit einem Controller ohne zusätzliches Werkzeug zusammenschalten!

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Liste der Komponenten

CAD Design für Dupont Steckverbindung

Wie bei jedem CAD Design, sollte man auch bei der Dupont Steckverbindung nicht einfach planlos loslegen, sondern zunächst ein paar Fragen klären.

Welche Fertigungstoleranz haben die schwarzen Gehäuse der Jumper-Kabel?
Welche Längen existieren für die schwarzen Gehäuse?
Gibt es unterschiedliche Kabeldurchmesser?
Wie groß muss die Nase am Deckel sein?
Welches Material soll verwendet werden?

Die Messungen (mit einem Digital Messschieber) von unterschiedlichen Herstellern der Jumper Kabel ergaben, dass kaum Abweichungen bestanden. Die größte Abweichung war die Länge von 12 mm bis 14mm. Da die meisten eine Länge von 14 mm besitzen wurde das Maß auch für mein CAD Design genutzt.

Das Ziel war es einen Schnellverbinder zu konstruieren, d.h. Kabel reinlegen Deckel draufdrücken und fertig. Damit wollte ich Schrauben, Kabelbinder, Schlauchschellen, Verkleben oder löten vermeiden.

Material und Dimensionierung

Um das zu erreichen habe ich mich für Haltenasen bzw. Krallen entschieden. Dafür muss man auf die Dimensionierung und die Wahl des Materials achten. Das vermutlich beste Material wäre Nylon. Leider stehen mir nicht die Möglichkeiten zur Verfügung mit Nylon zu drucken. Hierfür wäre ein geschlossener Bauraum nötig gewesen. Das gleiche gilt für ABS die zweitbeste Lösung. Übrig bleibt daher nur PET oder PLA. Ich hatte noch einen größeren Vorrat an farbfreien PLA, daher habe ich mich für PLA entschieden. Hinweis an dieser Stelle: Der Farbzusatz im Filament beeinflusst die Druckeigschaften und das nicht unerheblich! Für Funktionsdrucke wähle ich deswegen immer farbfreies PLA.

Um 4 Jumper Kabel ins Gehäuse bringen zu können, habe ich ein Innenmaß von 10,6 mm gewählt. Für die Seitenwände wählte ich eine Dicke von 1,7 mm und für den Boden eine Stärke von 1,46 mm. Für die Außen-Abmessungen ergaben sich 4 mm x 14 mm x 25 mm.

Konstruktion des Deckels

Für den Deckel sind die Maße identisch zum Gehäuse, aber mit einem Zusatz für die herausstehenden Laschen mit den Nasen. Die Dimensionen der Laschen sind auf Grundlage meiner bisherigen Erfahrungen entstanden. Ich habe mich für ein zweites Laschen Pärchen entschieden, weil die Haltekraft dadurch erhöht wird und die Kraft sich besser verteilt. Außerdem, falls eine Lasche brechen sollte, würde der Deckel trotzdem sicher am Gehäuse halten.

Wichtig ist die Form der Nase am Ende der Lasche (Detail A), da der 3D-Drucker dies nicht exakt so druckt wie am CAD konstruiert.

Wie im Detail B zu sehen wurde an die Innenseite des Deckels eine Erhöhung konstruiert. Diese Erhöhung hilft die Kabel etwas nach unten zu pressen, wenn der Deckel auf das Gehäuse gedrückt wird. Die Kabel sind im Gehäuse fixiert und ziehen dabei das Kabelgehäuse zu dem Anschlag (Detail D). Durch die zusätzliche Spannung wird das Kabelgehäuse exakter fixiert. Dies funktioniert, weil die Pressung hinter der Fixierung im Gehäuse stattfindet und die Kabel etwas Abstand zum Gehäuseboden haben. Die Höhe des Druckbalkens (Detail B) darf allerdings nicht zu groß sein, da sonst die Nasen der Laschen nicht an dem Gehäuseboden einklicken können.

Die Abrundungen am Kabelsitz (Detail C) dienen der leichten Einführung der Kabel. Die Durchbrüche oder auch Fenster genannt waren ursprünglich für die Gegenseite eines Steckers als Haltepunkt gedacht. Dies habe ich aber verworfen, da das Haltemoment mehr als ausreichend ist. Die rechteckigen Durchbrüche helfen nun bei der Orientierung beim Zusammenbau.

Zusammenbau

Der Zusammenbau ist flott und kinderleicht. Das erste Dupont-Kabel legt man von vorne an eine der beiden Seitenwände und schiebt das Kabelgehäuse bis zum Anschlag (Detail D). Danach hält man das Gehäuse fest und zieht am Kabel um mögliches Spiel zwischen Crimp-Verbindung und Kabelgehäuse zu eliminieren. Das Kabel drückt man nun in die Kabelführung am Stecker Gehäuse. Analog die Vorgensweise mit Kabel Nummer 2, 3 und 4. Anschließend wird der Deckel auf das Gehäuse gedrückt bis es klickt.

Anwendungen

Ursprünglich hatte ich dieses Stecker Design für ein Projekt mit vielen 4PIN RGB-Streifen konstruiert. Nach kurzer Zeit merkte ich wie praktisch die Konstruktion war. Ich kann es für den Arduino, Sensoren, LED Streifen, Raspberry Pi und vieles mehr verwenden und das ohne Löten oder anders Werkzeug zu benutzen. Natürlich weiß ich, dass man z.B am Arduino zwischen den Steckern immer 2 PINs Abstand lassen muss, aber im Alltag stört das eigentlich nicht.

Vorteile der Dupont Steckverbindung:

Schnelle Montage
Universeller Einsatz
Enorme Haltekraft
Leicht zu drucken

Nachteile der Dupont Steckverbindung:

Größerer Platzbedarf

Dateien zum Herunterladen

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