Wippschalter

<H2>Übersicht Wippschalter</H2>

 

Der Wippschalter ist ein elektrisches Bauteil, dass Schaltkreise durch einen wippförmigen Knopf auf flachem Hebel aktiviert. Wenn also eine Seite des Wippschalters gedrückt wird, erhebt sich die andere Seite und erinnert daher von seiner Bewegung an ein Schaukelpferd oder eine Kinderwippe. Oftmals sind diese Schalter an einem Ende mit einem Kreis gekennzeichnet, der darauf hinweist, dass das Gerät ausgeschaltet ist und am anderen Ende mit einem Strich, der anzeigt, dass das Gerät eingeschaltet ist.

 

Die in ganz Europa, Asien, den USA und Australien verbreiteten Wippschalter sind mittlerweile mit einem hauchdünnen Wandtellerchen ausgestattet, auch wenn sie so gebaut sind, dass sie mit kleinem Abstand zur Wand angebracht werden. In Australien besteht der Trend zu  besonders kleinen Wippschaltern mit einem 16 mm breiten Wippmechanismus. Der Hauptvorteil dieser Minischalter liegt darin, dass sie weniger Platz, als die größere Variante einnehmen, die besonders in Großbritannien und den USA Verwendung findet. In die Ausbuchtung eines standardmäßigen Wippschalters wie er in britischen Haushalten zu finden ist, passen beispielsweise bis zu sechs australische Wippschalter.

 

Auch wenn Wippschalter mit einem Metallplättchen ausgestattet sind, bedürfen die externen Komponenten keiner Erdung (das dekorative Metalltellerchen lässt sich einfach mit einem Plastikgehäuse abdecken).

 

Ingenieure sollten berücksichtigen, dass Wandtellerchen, Abdeckblenden und die Schalter selbst nicht zusammen eingebaut werden können, wenn sie von unterschiedlichen Herstellern stammen.

 

Wippschalter lassen sich grob in vier Kategorien einteilen:

 

•           Einpoliger Wechselschalter (SPDT)

•           Einpoliger Einschalter (SPST)

•           Zweipoliger Wechselschalter (DPDT)

•           Zweipoliger Einschalter (DPST)

 

Der SPST-Schalter unterbricht oder aktiviert einen Stromkreis durch Betätigung des Aktuators. Der SPDT-Schalter ermöglicht die Verbindung eines verfügbaren Anschlusses mit dem Hauptstromkreis, wie z. B. bei Schaltern am oberen und unteren Treppenabsatz, die vom selben Lichtstromkreis gespeist werden. DPST-Wippschalter verfügen über vier Anschlüsse, die zwei Doppelanschlüsse verbinden oder unterbrechen, wie bei zwei Lichtstromkreisen (z. B. Stromkreis für Erdgeschoss und Obergeschoss), die über jeweils separate An/Aus-Schalter verfügen. DPDT-Wippschalter verfügen über sechs Anschlüsse, die einen Doppelanschluss mit zwei weiteren Doppelanschlüssen verbinden können.

 

 

<H2>Geschichte des Wippschalters</H2>

 

Wissenschaftler wussten schon vor der Erfindung der Lichtschalter um das Potenzial von Elektrizität. Faradays Experimente und Erfindungen renommierter Physiker wie William Hyde Wollaston erforschten die Auswirkungen elektromagnetischer Felder. Aber erst 1884 konstruierte der in Newcastle forschende John Henry Holmes den Lichtschalter. Das neuartige Gerät verwendete die „Quick Break“-Technologie, die noch heute in Lichtschaltern vorzufinden ist.

 

Holmes Erfindung hatte das Problem der Lichtbögen gelöst, die sich bis dato als Hindernis in der Entwicklung von Lichtschaltern erwiesen hatten. Zuvor waren elektrische Kontakte aufgrund von Lichtbögen schnellem Ausfall ausgesetzt. Sie griffen einen der Kontakte an und überzogen den anderen mit nicht-leitenden Partikeln. Wie der Name vermuten lässt sorgte die „Quick Break“-Technologie dafür, dass die Kontakte sich blitzschnell verbanden oder trennten, gleich wie viel Druck der Nutzer auch ausübte. Dadurch konnte die Zerstörung von elektrischen Kontakten merklich verringert werden, da die Zeit, in der sich Lichtbögen hätten bilden können stark verkürzt wurde.

 

22 Jahre später im Jahr 1916 erfanden William J. Newton und Morris Goldberg aus Ney York mithilfe der Technologie von Holmes eine neue Konstruktionsweise für den Lichtschalter. Der Kippschalter, der über einen Hebel betätigt wurde, war geboren.

 

<H2>Technische Aspekte</H2>

 

Normalerweise ist in einem einpoligen Wipp-Wechselschalter (STDP) der Hebel oder der Zapfen des Aktuators in zwei Löchern im Inneren des Schaltergehäuses angebracht. Auf der innenliegenden Oberfläche des Aktuators befinden sich zwei Einkerbungen, in die ein Metallstäbchen eingesetzt wird, der elektrischen Strom leitet. Durch eine Druckfeder wird das Stäbchen auf ein flaches, elektrisch leitendes Plättchen heruntergedrückt. Dieses Kontaktplättchen besteht aus Kupfer und dreht sich auf einem Metallstäbchen, das am Anschluss befestigt ist. Aufgrund des Drucks, den die Druckfeder ausübt, wird das Kontaktplättchen gegen einen der beiden Kontakte gepresst und öffnet oder schließt dabei den Schaltkreis (seitliche Bewegungen werden durch das Schaltergehäuse verhindert).

 

Bei Drücken des Aktuators wird kinetische Energie als potenzielle Energie auf die Druckfeder geleitet, bis der Aktuator den Übertotpunkt (oder Kipppunkt) erreicht hat. Sobald dies der Fall ist, entlädt die Feder die in ihr gespeicherte Energie und drückt das Kontaktplättchen in die entgegengesetzte Richtung auf den anderen Kontakt.

 

Hersteller berücksichtigen bei der Produktion von Wippschaltern zwei Hauptfaktoren, um die Lebensdauer zu berechnen: zum einen die elektrische und zum anderen die mechanische Lebensdauer der Bauteile. Obwohl mittlerweile unzählige Wippschalter erhältlich sind, die auf die Lebensdauer hinweisen, sind diese Werte dennoch so gut wie nie deckungsgleich. Die elektrische Lebensdauer des Schalters fällt fast immer geringer aus, als seine mechanische Lebensdauer.

 

 

<H2>Verwendung des Wippschalters in der Herstellung</H2>

 

Diese Bauteile sind ideal für kompakte, günstige Schaltsysteme, die eine Strombelastbarkeit von maximal 20 Ampere aufweisen.  

 

Sie finden in zahlreichen Industriesektoren Anwendung, wie z. B. Nautik, Automobilindustrie, Computer-Netzteilen, Monitoren, Kaffeemaschinen und vielem mehr. Alle Geräte, die einen An/Aus-Knopf haben, können mit Wippschaltern ausgerüstet werden. Außerdem sind sie in Taschenrechnern, Küchengeräten, Magnetschlössern, Bedienknöpfen an Telefonen und in unzähligen anderen Geräten für die heimische oder gewerbliche Nutzung zu finden.

 

<H3>Unterscheidungsmerkmale des Wippschalters</H3>

 

Der Wippschalter hat mit dem Kippschalter die „Quick Break“-Technologie gemein, dennoch unterscheiden sich die beiden Schalter durch ihren innewohnenden Mechanismus. Die beiden Hebel, die im Kippschalter an einem Schwenkbogen angebracht sind, werden im Wippschalter durch das Aktuatorstäbchen, die Druckfeder und das Kontaktplättchen ersetzt. Auch wird das Schalten am Wippschalter erleichtert, da  vergleichsweise weniger Druck ausgeübt werden muss, um den Schaltkreis über den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Dies ist auf die Bewegung des Aktuatorstäbchens und der schnellen Umsetzung von potenzieller Energie in kinetischer Energie durch die Druckfeder zurückzuführen.