Schaltungswissen
Definition eines Mikroschalters
Mikroschalter allgemein
Ein Mikroschalter ist ein kompakter elektromechanischer Schalter, der schon bei einer kleinen mechanischen Betätigung einen elektrischen Kontakt zuverlässig öffnet oder schließt.
Der MS007 ist ein kompakter Mikroschalter, der speziell für präzise und zuverlässige Schaltvorgänge entwickelt wurde. Sein Schaltsystem basiert auf einer integrierten Blattfeder ohne zusätzliche Rückstellfeder. Dadurch erreicht der Schalter ein definiertes Umsprungverhalten, eine hohe Schaltgenauigkeit und gleichzeitig einen vergleichsweise großen Nachlaufweg.
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Schaltstellungen eines Mikroschalters
| Benennung | Funktion | Schaltbild |
|---|---|---|
| 1 – Wechsler changeover (CO) |
In der Ruhestellung ist der Anker mit dem Oberkontakt verbunden. Wird der Betätiger gedrückt, wird der Kontakt zwischen Anker und Oberkontakt getrennt und zwischen Anker und Unterkontakt geschlossen. | |
| 2 – Öffner normally closed (NC) |
In Ruhestellung ist der Schaltkreis durch den Anker und Oberkontakt geschlossen. Bei Betätigung des Schalters öffnet der Oberkontakt den Schaltkreis. | |
| 4 – Schließer normally open (NO) |
In Ruhestellung ist der Schaltkreis durch den Anker und Oberkontakt geöffnet. Bei Betätigung des Schalters schließt der Unterkontakt den Schaltkreis. |
Werkstoffe der Schalterkomponenten
Werkstoffangaben
| Kontakt | Lebensdauer | Stromstärke | Spannung | Übergangswiderstand |
|---|---|---|---|---|
| Ag | min. 100.000 Zyklen | 10 – 20 mA | 12 V DC | MS007 Ratio I: max. 50 mΩ (Neuzustand) MS007 Ratio II: max. 150 mΩ (Neuzustand) |
| AgNi | min. 50.000 Zyklen | 10 mA – 1 A | 12 V DC | MS007 Ratio I: max. 50 mΩ (Neuzustand) MS007 Ratio II: max. 150 mΩ (Neuzustand) |
| Au | min. 100.000 Zyklen | 10 mA (MS007 Ratio I) 20 mA (MS007 Ratio II) |
12 V DC | MS007 Ratio I: max. 50 mΩ (Neuzustand) MS007 Ratio II: max. 150 mΩ (Neuzustand) |
| AgPd | min. 50.000 Zyklen | 5 mA – 2 A | 12 V DC | MS007 Ratio I: max. 50 mΩ (Neuzustand) MS007 Ratio II: max. 150 mΩ (Neuzustand) |
* Angaben in Bezug auf den MS007
Kraft-Weg-Diagramm
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Positionen
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|---|---|---|
| FP | Ruhestellung | free position |
| OP | Schaltpunkt | operating position |
| TTP | Zulässige Endstellung | total travel position |
| RP | Rückschaltpunkt | release position |
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Wege
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|---|---|---|
| PT | Vorlaufweg | pretravel |
| OT | Nachlaufweg | overtravel |
| MD | Differenzweg | movement differential |
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Kräfte
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|---|---|---|
| OF | Schaltkraft | operating force |
| RF | Rückschaltkraft | release force |
| TF | Max. Kraft in Endstellung | total force |
Definition der Umschaltzeit
| Begriff | Definition |
|---|---|
| Umschaltzeit | Zeitspanne, die der Schalter für den Wechsel von einem Schaltzustand in den anderen benötigt. |
| Prellzeit | Zeitspanne nach dem Schalten, in der die Kontakte kurzzeitig mehrfach öffnen und schließen können, bevor ein stabiler Kontakt erreicht ist. |
| Kontaktöffnungsstrecke | Abstand zwischen den geöffneten Kontakten im geschalteten Zustand. |
Definition der Lebensdauer
Die Lebensdauer beschreibt die Anzahl an Schaltzyklen, die der Schalter unter definierten Einsatzbedingungen zuverlässig erreicht. Sie wird unter anderem durch elektrische Belastung, Betätigungsart, Geschwindigkeit, Temperatur und Umgebungsbedingungen beeinflusst.
Mechanische Lebensdauer
Die mechanische Lebensdauer beschreibt die Anzahl der Betätigungen, die ein Schalter ohne elektrische Belastung zuverlässig ausführen kann. Sie wird insbesondere durch die Einbausituation, die Art der Betätigung und die mechanische Belastung beeinflusst.
Elektrische Lebensdauer
Die elektrische Lebensdauer beschreibt die Anzahl der Schaltzyklen unter elektrischer Last. Sie hängt unter anderem von Schaltstrom, Schaltspannung, Lastart und Kontaktmaterial ab.
Elektrische Schaltleistung
Die elektrische Schaltleistung beschreibt, welche elektrischen Lasten ein Schalter zuverlässig schalten kann. Die zulässige Belastung ist von Spannung, Stromstärke, Lastart und Kontaktmaterial abhängig.
Temperaturverhalten
Das Temperaturverhalten beschreibt den zulässigen Einsatzbereich des Schalters unter unterschiedlichen thermischen Bedingungen. Je nach Anwendung können Werkstoffe, Schaltverhalten und Lebensdauer durch hohe oder niedrige Temperaturen beeinflusst werden.
Schutz gegen Umwelteinflüsse
Die Schutzart beschreibt, wie gut der Schalter gegen äußere Einflüsse wie Staub und Feuchtigkeit geschützt ist. Je nach Anwendung können unterschiedliche Abdichtungs- und Schutzkonzepte eingesetzt werden.
Schwingungs- und Schockbelastung
Vibrationen und mechanische Stöße können das Schaltverhalten und die Lebensdauer beeinflussen. Bei Anwendungen mit entsprechenden Belastungen müssen diese bereits bei der Auslegung und Einbausituation berücksichtigt werden.
Unsere Schalter im Vergleich
Diagnosefähige Mikroschalter
Unsere Mikroschalter können je nach Ausführung mit einer integrierten Diagnosefunktion ausgestattet werden. Durch die Integration von Widerständen und optional Dioden können neben dem eigentlichen Schaltzustand zusätzliche Informationen an das Steuergerät übertragen werden. Dadurch lässt sich nicht nur erkennen, ob der Schalter betätigt oder unbetätigt ist, sondern auch die elektrische Verbindung überwachen.
Diagnose mit einem Widerstand
Durch einen definierten Widerstandswert kann das Steuergerät den Zustand des Schalters überwachen. Gleichzeitig lässt sich erkennen, ob die elektrische Verbindung zum Schalter unterbrochen ist.
Diagnose mit zwei Widerständen
Durch zwei definierte Widerstände können verschiedene elektrische Zustände eindeutig unterschieden werden. Neben dem Schaltzustand können dadurch unter anderem ein Drahtbruch oder ein Kurzschluss erkannt werden.
Diagnose mit Diode
Durch den Einsatz einer Diode können zusätzliche Informationen zur Stromrichtung beziehungsweise Polarität ausgewertet werden. Die elektrische Auslegung kann entsprechend der jeweiligen Anwendung und Kundenanforderung angepasst werden.
Schaltsysteme im Überblick
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Blattfedersystem
Der Schaltvorgang wird durch eine integrierte Blattfeder ausgelöst, die beim Erreichen des Schaltpunktes definiert umschnappt.
Federschaltsystem
Ein federbasierter Schaltmechanismus ermöglicht eine schnelle und definierte Kontaktumschaltung.