Was ist ein Schwimmerschalter?
Ein Schwimmschalter ist eine Art Kontaktsensor für Flüssigkeitsstände, der einen Schwimmer zur Betätigung eines Schalters verwendet. Schwimmerschalter werden in der Regel dazu verwendet, Geräte wie Alarme und Pumpen zu steuern, wenn ein Flüssigkeitspegel bis zu einem bestimmten Punkt steigt oder fällt. Es gibt zwar auch mechanische Schwimmerschalter (ähnlich dem Schwimmer in einem Toilettentank, der den Wasserzulauf abstellt, wenn der Tank voll ist). Dieser Artikel befasst sich jedoch mit elektrischen Schwimmerschaltern, d. h. mit Schwimmern, die zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen verwendet werden.
Funktionsweise von Schwimmerschaltern
Es gibt zwei Arten von Schwimmerschaltern:
- Schwimmerschalter mit Stiel und
- Schwimmerschalter mit Kabelaufhängung.
Stangen montierte Schwimmerschalter
Stangen montierte Schwimmerschalter beschränken die Bewegung des Schwimmers auf eine Auf- und Abwärtsbewegung entlang einer Stange und arbeiten auf der Basis „ein Schwimmer – ein Niveau“. Die Funktionsweise dieses Schwimmschalters kann ein einfacher Ein-Punkt-Schalter mit einem einzelnen Schwimmer an einer Stange sein. Allerdings gibt es auch komplexe Mehrpunktschalter mit bis zu sieben Schwimmern an einer einzigen Stange. Ein-Punkt-Schwimmerschalter gibt es sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ausrichtung.
Kabel geführte Schwimmerschalter
Kabelgebundene Schwimmerschalter hingegen sind so frei wie die Kabel, an denen sie befestigt sind. Wenn Sie einen Kabel aufgehängten Schwimmerschalter nicht festbinden, schwimmt er mit der Strömung, soweit es das Kabel zulässt!
Obwohl Schwimmerschalter mit Kabelaufhängung mechanisch ziemlich gleichwertig sind (Schwimmer und Kabel), können sie elektrisch vielfältiger sein als Schwimmerschalter mit Stangenbefestigung. Kabelschwimmerschalter können einfach sein, mit einem einzigen Punkt, der einen Schalter steuert, oder komplexer. Die Letzteren können aus bis zu vier Schaltpunkten und einer eingebauten Hysterese bestehen.
Die Funktionsweise eines Schwimmerschalters
Fast alle elektrischen Schwimmerschalter arbeiten mit einem Magneten, der einen Reedschalter öffnet und schließt.
Funktionsweise von Stangen-montierten Schwimmerschaltern
Schwimmerschalter mit Stangenbefestigung verwenden einen Magneten in einem Schwimmer, der sich mit der steigenden oder fallenden Bewegung der Flüssigkeit über den Reedschalter bewegt und den Schalter entweder öffnet oder schließt. Bei Schwimmerschaltern mit waagerechter Spindel dreht sich der Schwimmer an einem Gelenkarm vom Reedschalter weg, anstatt frei auf einer zentralen Spindel zu schwimmen.
Funktionsweise von Kabel-aufgehängten Schwimmerschaltern
Bei Kabel-aufgehängten Schwimmerschaltern befinden sich sowohl der Magnet als auch der Reedschalter im Schwimmer. Wenn der Schwimmer mit dem Flüssigkeitsstand steigt und fällt, bewegt sich der Magnet näher an den Reedschalter heran oder entfernt sich von ihm, sodass er sich öffnet oder schließt. In beiden Fällen wird der wechselnde Flüssigkeitsstand durch die Bewegung des Magneten in ein elektrisches Ein-Aus-Signal umgesetzt.
Funktionsweise Schwimmerschalter – Schliesser vs. Öffner normal geschlossene Schwimmerschalter
Der kniffligste Teil bei Schwimmerschaltern besteht darin, herauszufinden, ob eine Situation einen normalerweise offenen oder normalerweise geschlossenen Schalter erfordert.
„Normalerweise“ bezieht sich auf die niedrigste Position, in der sich der Schwimmer befinden kann und nicht schwimmt. „Offen“ bedeutet einen offenen Stromkreis, der ausgeschaltet ist. Ein „geschlossener“ Schalter schließt einen Stromkreis und schaltet ihn ein. Bei jeder Anwendung muss überlegt werden, ob ein steigender oder fallender Flüssigkeitsstand eine Aktion auslösen soll und ob diese Aktion einen Stromkreis (z. B. eine Pumpe oder einen Alarm) ein- oder ausschalten soll.
Ein normalerweise offener Schalter schaltet einen Kreislauf AUS, wenn der Flüssigkeitspegel fällt. Ein normalerweise geschlossener Schalter schaltet einen Kreislauf AUS, wenn der Flüssigkeitsstand steigt. Wenn Sie zum Beispiel beabsichtigen, dass bei der Funktionsweise des Schwimmerschalters ein Alarm bei einem niedrigem Füllstand ausgelöst wird, so würden Sie einen normalerweise geschlossenen Schalter verwenden. Wenn Sie jedoch eine Entleerungspumpe ausschalten müssen, wenn der Füllstand in einem Tank oder Reservoir zu niedrig wird, dann würden Sie einen normalerweise offenen Schalter verwenden.
Es ist wichtig zu wissen, ob Sie einen normal offenen oder normal geschlossenen Schwimmerschalter benötigen, da bei den meisten Schwimmerschaltern zum Zeitpunkt des Kaufs, der normal offene oder normal geschlossene Betrieb ausgewählt wird. Es gibt einige Ein-Punkt-Schwimmerschalter mit Spindelmontage, die vom Benutzer umkehrbar sind.
Funktionsweise von Schwimmerschaltern und deren Anwendungen
Schwimmerschalter werden zur punktuellen Niveauerfassung eingesetzt, d. h. Schwimmerschalter zeigen an, ob sich ein Flüssigkeitspegel auf oder über (normalerweise offen) oder auf oder unter (normalerweise geschlossen) einem bestimmten Niveau befindet.
Dies steht im Gegensatz zu Sensoren zur kontinuierlichen Füllstandsmessung, die eine kontinuierliche Füllstandsanzeige liefern. Schwimmerschalter sind eine hervorragende Lösung, wenn Sie einen Alarm auslösen oder eine Pumpe ein- oder ausschalten möchten, der auf einem bestimmten Flüssigkeitsstand basiert.
Zum Beispiel:
- Wenn Sie wissen wollen, wann Ihr Heizöltank nur noch 15 % beträgt.
- Sie möchten eine Keller-Sumpfpumpe automatisch einschalten, wenn der Wasserstand einen bestimmten Punkt erreicht.
- Sie müssen abwechselnde Entleerungspumpen mit Niedrig- und Niedrig-Niedrig-Niveau-Alarmen steuern.
In all den oben genannten Beispielen würden Sie einen Schwimmerschalter einsetzen.
Aufgrund der Vielfalt an Materialien, Anordnungen und Funktionsweisen von Schwimmerschaltern lässt sich für fast jede Situation ein Schwimmerschalter finden. Kleine Rauminhalte erfordern kleine, an einer Spindel montierte Schalter, während Kabel-aufgehängte Schwimmerschalter ideal für Anwendungen mit breiteren Hysterese Bändern sind. Aggressive Chemikalien erfordern Schwimmerschalter aus stärkeren, widerstandsfähigeren Materialien (wie Kunststoff anstelle von Edelstahl). Explosionsgefährdete Umgebungen oder Hochdruck- und Hochtemperaturprozesse erfordern Schalter mit entsprechenden Zertifizierungen.
Schwimmerschalter sind hilfreich, um komplizierte Automatisierungen zu reduzieren.
Bei einigen Prozesssystemen ist eine zentrale SPS, die alles überwacht und steuert, für einen reibungslosen, kostengünstigen Betrieb erforderlich. In diesen Fällen ist ein Schwimmerschalter lediglich ein weiterer Eingang, ein weiterer Datenpunkt in einem zwangsläufig komplexen System.
Für kleinere Anwendungen hingegen – z. B. wenn Sie eine oder zwei Pumpen in jedem der Tanks haben – so können Schwimmerschalter der Schlüssel zum dauerhaften Erfolg sein. Der Anschluss von Schwimmerschaltern an die Relais, die die Pumpen steuern, zusammen mit einem oder zwei Sicherheits-Alarmen, könnte die einzige notwendige Automatisierung sein: Leeren (oder füllen) Sie die Tanks bei Bedarf, geben Sie Worte wie „Die Pumpen haben sich nicht ausgeschaltet“ zusätzlich mit Alarm-Lichtern oder Hupen ein, und nichts kann mehr schief gehen. Wenn Sie keine konstante, kontinuierliche Füllstandsanzeige benötigen, sondern nur wissen wollen, wann bestimmte Höchst- oder Tiefststände erreicht oder überschritten werden, dann ist ein Schwimmerschalter die richtige Lösung für Sie.
