Arten von Schaltern: Mechanische und elektronische Schalter - ein umfassender Leitfaden

Was ist ein Schalter?

Ein Schalter ist ein grundlegendes Bauteil in der Elektrotechnik, das für die Unterbrechung oder Schließung eines Stromkreises verantwortlich ist. Sein Zweck ist es, den Stromfluss zwischen zwei Punkten zu steuern, was ihn zu einer wichtigen Komponente in kleinen und großen elektronischen Geräten macht. Vom Einschalten eines einfachen Fernsehers bis zum Betrieb komplexer Industriemaschinen sind Schalter ein integraler Bestandteil von Steuersystemen, die wir täglich nutzen.

Mit dem technologischen Fortschritt steigt auch der Bedarf an immer ausgefeilteren Schaltertypen mit immer mehr Funktionen. Unabhängig von ihrer Komplexität spielen Schalter eine wesentliche Rolle bei der Stromversorgung und Steuerung einer Vielzahl von elektronischen Geräten

Piezo-Schalter

Piezo-Schalter, auch bekannt als piezoelektrische Schalter, sind eine Art von elektronischen Schaltern, die den piezoelektrischen Effekt nutzen, um elektrische Signale zu erkennen und zu erzeugen. Der piezoelektrische Effekt bezieht sich auf die Fähigkeit bestimmter Materialien, als Reaktion auf mechanische Belastung oder Druck eine elektrische Ladung zu erzeugen.

Bei einem Piezo-Schalter ist ein piezoelektrisches Material, wie z. B. Quarz oder bestimmte Keramiken, zwischen zwei Metallplatten eingebettet. Wenn eine mechanische Kraft oder ein Druck auf den Schalter ausgeübt wird, verformt sich das piezoelektrische Material, wodurch eine elektrische Ladung entsteht. Diese Ladung wird dann erfasst und zur Auslösung des Schaltvorgangs verwendet.

Piezo-Schalter bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen Schaltern. Sie sind Festkörpergeräte ohne bewegliche Teile, was sie haltbarer und widerstandsfähiger gegen Verschleiß macht. Sie sind auch immun gegen Kontaktprellen, ein häufiges Problem bei mechanischen Schaltern, das dazu führen kann, dass bei einer einzigen Betätigung mehrere Signale erzeugt werden. Piezo-Schalter können in rauen Umgebungen eingesetzt werden, da sie gegen Staub, Feuchtigkeit und Chemikalien resistent sind.

Diese Schalter werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse wichtig sind.

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Kapazitive Schalter

Kapazitive Schalter, auch bekannt als Berührungsschalter oder berührungsempfindliche Schalter, sind elektronische Geräte, die Berührungen oder Annäherung erkennen, indem sie die Prinzipien der Kapazität nutzen. Sie werden in der Regel als Alternative zu mechanischen Schaltern in verschiedenen elektronischen Geräten und berührungsempfindlichen Schnittstellen verwendet.

Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Schaltern, die sich auf einen physischen Kontakt verlassen, um einen Stromkreis zu schließen oder zu unterbrechen, funktionieren kapazitive Schalter durch die Messung von Kapazitätsänderungen.

Unter Kapazität versteht man die Fähigkeit eines Objekts oder Materials, eine elektrische Ladung zu speichern. Wenn ein leitfähiges Objekt, wie z. B. ein Finger, in die Nähe eines kapazitiven Schalters kommt, verändert es die Kapazität des Sensorbereichs des Schalters.

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Drucktasten-Schalter

Bei dieser Art von Schalter wird der Stromkreis durch Drücken des Knopfes je nach Richtung entweder unterbrochen oder geschlossen. Im Allgemeinen kann ein einzelner Knopf für einen einfachen Ein- und Ausschaltmechanismus verwendet werden.

Diese sind in verschiedenen Geräten, einschließlich Elektrowerkzeugen und Verkaufsautomaten, enthalten, z. B. Notfall Tasten oder Anti-Vandalismus-Schalter.

Kippschalter

Kippschalter ermöglichen die Betätigung durch einen Griff oder einen Hebel. Meistens gibt es nur die Optionen Ein und Aus. Im Allgemeinen ist der Schalter eingeschaltet (geschlossener Stromkreis), wenn sich der Hebel in der unteren Position befindet.

Es gibt jedoch keine Einschränkungen und es kann auch umgekehrt sein. Es kann sowohl für Hoch- als auch für Niederspannungsgeräte verwendet werden. Er ist meist für Lampen, Ventilatoren und andere Haushaltsgeräte vorhanden.

Drehschalter

Wie der Name schon sagt, wird bei Drehschaltern der Stromfluss durch Drehung gesteuert. Sie werden in erster Linie verwendet, um das Verfahren für die Benutzer zu vereinfachen, indem sie es ihnen ermöglichen, viele Stromkreise mit einem einzigen Schalter zu bedienen.

Autos verfügen in der Regel über Drehschalter für die Klimatisierungsstufe, während Haushaltsgeräte wie Dimmer und Ventilatoren ebenfalls mit Drehschaltern ausgestattet sind.

Schiebeschalter

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei einem Schiebeschalter um einen Schalter, der durch eine Schiebebewegung einen Stromkreis von einer offenen in eine geschlossene Position und umgekehrt bringt.

Diese Schalter sind auch in der Unterhaltungselektronik, bei Computerperipheriegeräten und Haushaltsgeräten weit verbreitet. Sie werden auch für komplexe Steuerungen wie die Steuerung der Richtung eines Motors oder der Position eines Ventils verwendet.

Wippschalter

Der auch als Wippschalter bezeichnete Mechanismus wippt zwischen zwei oder mehr Positionen. In der Regel gibt es jedoch nur zwei Positionen, die auf dem Schalter angezeigt werden.

Auf den ersten Blick mögen sie einem Kippschalter ähneln, aber dieser Schalter lässt sich einfach von einem zentralen Punkt aus hin und her kippen. Sie werden in Stromversorgungen, Haushaltsgeräten und sogar in Industriemaschinen verwendet.

Transistoren

Transistoren ähneln normalen Schaltern, da sie den Strom entweder durchlassen oder sperren. Ein Transistor wird oft in einem Schaltkreis mit einer Last, wie z. B. einer Glühbirne oder einem Motor, eingesetzt. Die Basis des Transistors kann Strom vom Kollektor zum Emitter leiten, wenn eine Spannung angelegt wird, wodurch der Schalter "eingeschaltet" wird und Strom durch die Last fließen kann. Der Transistor "schaltet sich aus" und unterbricht den Stromfluss zur Last, wenn die Spannung an der Basis ausgeschaltet oder auf einen bestimmten Wert verringert wird. Einige Grundtypen von Transistorschaltern sind die folgenden:

1. Bipolare Sperrschichttransistoren (BJT) - Es handelt sich um einen Halbleiter mit drei Anschlüssen, der in den meisten Geräten als regulärer Schalter verwendet wird.
2. Feldeffekttransistor (FET) - Ein aktiver Halbleiter mit drei Anschlüssen, der hauptsächlich in der Leistungselektronik verwendet wird.

Thyristoren

Thyristoren können nur in zwei Modi arbeiten: ein und aus. Sie sind für den Einsatz mit hohen Spannungen ausgelegt und eignen sich daher für Leistungssteuerungsanwendungen wie Geschwindigkeitsregler und Kamerablitze. Sobald ein Signal zur Aktivierung in das Thyristor-Gate eintritt, bleibt es aktiviert, bis eine Stromumkehr oder ein Spannungsabfall eintritt. Einige Grundtypen von Thyristorschaltern sind die folgenden:

1. Siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR) - Es handelt sich um einen Vierschicht-Halbleiter, der in Geräten verwendet wird, die eine hohe Schaltgeschwindigkeit erfordern.
2. TRIACs - Triode für Wechselstrom ist ein elektronischer Schalter mit drei Anschlüssen, der Strom in beide Richtungen steuern kann.

Halbleiterrelais (SSRs)

SSR können sowohl zur Steuerung von Wechsel- als auch von Gleichstrom verwendet werden. Sie verfügen über Sensoren, die auf das Steuersignal reagieren und die Leistung entsprechend schalten. Sie bieten meist einen sauberen und prellfreien Betrieb. Halbleiterrelais werden häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die eine präzise Steuerung der Leistungsschaltung erfordern.