Schalter

 

<H2>Überblick über die Schalter</H2>

Elektrische Schalter spielen heute eine derart entscheidende Rolle in zahlreichen Fertigungsprozessen und technischen Geräten, dass wesentliche Aspekte der Grundversorgung, wie z. B. die Verfügbarkeit von sauberem Wasser und Energie, die mittlerweile als selbstverständlich erachtet werden, nicht mehr zur Verfügung stünden, wenn sie fehlerhaft oder überhaupt nicht mehr funktionierten.

 

Ihre wesentliche Funktion, nämlich elektrischen Strom in einem Stromkreis zu aktivieren oder zu unterbrechen bzw. den Strom von einem Leiter zu einem anderen zu „schalten“, findet in unzähligen Maschinen und technischen Geräten Verwendung.

 

Ein Beispiel für eine besonders ausgefeilte Hardware ist der sogenannte KVM-Umschalter (Tastaturen, Video, Maus), mit denen mehrere Computer über eine oder mehrere Tastaturen, Video-Monitore oder Mäuse bedient werden können (besonders nützlich in Rechenzentren oder beim Benutzen einer normal großen Tastatur oder Maus in Verbindung mit kleinen, mobilen Geräten, wie Laptops, Tablets und PDAs).

 

Erfindungen wie Computer-Tastaturen, die auf menschliche Berührung reagieren, um elektrische Signale an den Computer zu senden, die Steuerung von Garagentoren (automatisches Erfassen, wenn die Tür vollständig geöffnet ist) oder die Regelung der Kühlschranktemperatur per Thermostat, werden durch den geschickten Einsatz verschiedener Schalter gesteuert.

 

 

<H2>Geschichte der Schalter</H2>
 

Mit der Entdeckung der Elektrizität, waren Wissenschaftler und Erfinder des neunzehnten Jahrhunderts in der Lage verschiedene Techniken zu entwickeln, um den Stromfluss in einem Kreislauf zu unterbrechen und zu schließen.

 

Der erste Lichtschalter, der von dem englischen Erfinder John Jeffrey Holmes im Jahr 1884 gebaut wurde, belegt, welche technischen Errungenschaften das viktorianische Zeitalter hervorbrachte (6 Jahre später erfand Granville Woods den Dimmer, aber erst 1905 wurde der Kippschalter für Beleuchtungsschaltkreise entwickelt). Holmes „Technologie für schnelle Unterbrechungen“, die den Stromkreis praktisch sofort unterbricht oder schließt und eine Beschädigung der Schalterkontakte verhindert, die durch Lichtbögen verursacht wird, ist noch heute im Einsatz. In den meisten modernen Gebäuden wurde der Kippschalter mittlerweile aber weitgehend durch den Wippschalter ersetzt wurde. Dieser öffnet und unterbricht den Stromkreis mittels einer wippenden Bewegung: wenn eine Seite des Schalters gedrückt wird, hebt sich die andere Seite.

 

 

<H2>Maßgebende technische Elemente</H2>

 

 

Um Gleichungen in theoretischen Schaltungsauswertungen zu vereinfachen, verwenden Ingenieure und Designer oft den Begriff des „idealen Schalters“, der keinen Spannungsabfall beim Schließen aufweist, beim Öffnen oder Schließen ohne Zeitverzögerung zur Schaltwirkung führt und keine Grenzen bei Stromstärke oder Spannung zeigt.

 

 

In der realen Welt existiert der ideale Schalter allerdings nicht. Echte Schalter haben messbare Schaltzeiten, sie weisen Widerstände auf und sie können nur begrenzte Stromstärken oder Spannung verarbeiten. Die Vorstellung von einem idealen Schalter kann in der realen Welt zu technischen Lösungen führen, die nur ungenügend funktionieren, wenn die eigentlichen Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Materialien nicht berücksichtigt wird. Designer und Hersteller von Schaltern berücksichtigen in ihren Theoriemodellen großer Schalter-Netzwerke (wie z. B. Telefonanlagen) auch die Auswirkungen, die nicht-ideale Eigenschaften nach sich ziehen können, sodass Fehlfunktionen verhindert werden.

 

 

<H2>Überblick über unterschiedliche Schalterarten aus Herstellersicht</H2>

 

<H3>Dimmer</H3>

 

In Wohnräumen ist der Dimmer beliebt, da er die Lichtintensität eines Leuchtmittels dank eines variablen Widerstandes verändern kann. In jüngster Zeit ist man beim Dimmer von analoger Elektronik zu digitalen Systemen übergegangen. Ein Mikroprozessor schenkt Profis, wie z. B. Lichtdesignern, die Lichtintensität und -wirkung in winzig kleinen Schritten steuern müssen, mehr Flexibilität. Mehr

 

 

<H3>Kippschalter</H3>

 

Kippschalter werden manuell durch einen Griff, Hebel oder Schwenkmechanismus betätigt. Sie sind in einer großen Auswahl in unterschiedlichen Designs und Größen erhältlich und werden in Wohnräumen und Industrie eingesetzt. Der „Kipphebel“ ist ein Mechanismus, der aus zwei Armen besteht, die fast in einer Linie zueinander ausgerichtet und über ein ellenbogenähnliches Schwenkgelenk verbunden sind. Jedoch kann in nichttechnischem Sprachgebrauch jeder Schalter mit einem positiven Schnappvorgang, der über einen kurzen Griff betätigt wird, als Kippschalter bezeichnet werden. In der Industrie werden sie häufig mechanisch verriegelt, um unerlaubte Anschlüsse zu verhindern. Für gewöhnlich werden sie verwendet, um hohe Spannungen oder große Stromflüsse zu steuern. Sie werden auch oft verwendet, um eine große Zahl elektrischer Kontakte gleichzeitig zu aktivieren. Mehr

 

<H3>Reedschalter</H3>
 

 

Dieser elektrische Schalter, der von W.B. Ellwood 1936 in den Bell Telephone Laboratories erfunden wurde, besteht aus einer hermetisch verschlossenen Glaskapsel mit zwei Kontakten aus dünnen Metall-Streifen oder „Schilfblättern“ (auf Engl. „Reeds“). Die Kontakte bleiben offen, solange sie keinem Magnetfeld ausgesetzt sind, das das Schließen auslöst. Über einen in der Nähe aufgestellten Magneten oder eine Spule, die ein Reed-Relais bildet, lässt sich der Schalter aktivieren (mehrere Reedschalter können in die Spule gesetzt werden). Sobald das Magnetfeld entfernt wird, kehrt der Schalter in den offenen Zustand zurück. Eine häufige Anwendung ist der Näherungssensor einer Alarmanlage, der erkennt, ob eine Tür oder ein Fenster geöffnet wird. Er ist verantwortlich dafür, dass Laptops in den Ruhezustand übergehen (Energiespar-Modus), wenn der Deckel geschlossen wird und er wird als Geschwindigkeits-Sensor an Autos und Fahrrädern eingesetzt. Mehr

 

<H3>Wippschalter</H3>

 

Wippschalter „wippen“ buchstäblich, wenn sie zum Öffnen oder Schließen elektrischer Kontakte gedrückt werden: wenn sich eine Seite hebt, senkt sich die andere Seite und erinnert daher an eine Wippe. Sie werden häufig als Überspannungsschutz, Computer-Netzteile, Bildschirme und in zahlreichen Geräten eingesetzt. Wippschalter können in Mehrwegschaltsystemen eingebaut werden, sodass ein Licht im Obergeschoss vom unteren Stockwerk eingeschaltet und oben wieder ausgeschaltet werden kann. Mehr

 

 

<H3>Druckschalter</H3>
 

Druckschalter sind so konzipiert, dass ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, sobald der vorab festgelegte Druckwert erreicht ist. Sie können so eingestellt werden, dass sie bei Druckabfall oder

-anstieg schließen. Einige Modelle erkennen auch mechanische Krafteinwirkung, wie z. B. Schaltmatten, die das Öffnen automatischer Türen in Geschäftsgebäuden bewirken. Im Wesentlichen enthalten sie ein Element (eine Membran-, Kolben-, Faltenbalg- oder Rohrfeder), das den einwirkenden Druck erfasst, diesen proportional weiterleitet und bei Erreichen des

eingestellten Druckwertes den Schalter aktiviert. Verwendung finden sie auch in der Industrie: elektrobetriebene Gasverdichter schalten sich ab, wenn der gewünschte Gasdruck in dem Behälter erreicht oder kein Gas mehr angesaugt wird. Weitere Anwendungen sind die Aktivierung von Warnleuchten in Flugzeugcockpits, wenn der Kabinendruck abfällt oder beim Einschalten von Armaturenbrett-Warnleuchten im Auto, wenn der Druck des Motoröls auf ein kritisches Level absinkt. Mehr

 

 

 

<H3>Mikroschalter</H3>

 

Mikroschalter sind elektrische Schalter, die auch als „Miniatur-Schnappschalter“ bekannt sind. Sie  werden durch verhältnismäßig geringe Krafteinwirkung anhand eines Kipppunktes oder eines Übertotpunktes aktiviert. Im Wesentlichen wird eine kleine Ausgangsgröße am Betätigungsknopf in eine große Eingangsgröße an den Kontakten übertragen, was sehr schnell vonstatten geht. Ebenso rasch können die Kontakte mit einer kleinen Umkehr am Antrieb (ein Vorgang, der als „Hysterese“ bekannt ist) wieder in die Ausgangsposition zurückgebracht werden. Mikroschalter (die im Übrigen langlebig und kostengünstig sind), werden daher verwendet, um zuverlässige und hindernisfreie Unterbrechungen im Schaltkreis herzustellen.
Sie werden häufig benutzt, um Auslöseschalter in Sprinkleranlagen, Sicherheit und Effizienz der Nivellierung in Aufzügen oder die Türverriegelungsfunktion in Mikrowellenherden zu regulieren (dank ihnen werden Papierstaus in Kopiergeräten erkannt). Mehr

 

<H3>Funkschalter</H3>

 

Funkschalter bestehen aus einem zweiteiligen Schaltsystem. Sie erkennen Signale, die von einem drahtlosen Sender ausgehen und können daher an jeder geeigneten Oberfläche, wie beispielsweise einer Wand, befestigt werden. Dieses System bietet etliche Vorteile, wie z. B. die Tatsache, dass es so gut wie keine Kabel vorweist. Mehr

 

 

<H2>Zusammenfassung</H2>

Die Vielfalt der heutzutage verfügbaren elektrischen Schalter und ihre unendlichen Anwendungsmöglichkeiten machen deutlich, wie abhängig eine moderne Gesellschaft von ihrer einwandfreien Funktionsweise ist.

Alle Schalter, die heute produziert werden, ob nun einfache Kippschalter oder Funkschalter, werden nach Entwicklung und Herstellung umfassend geprüft.