Schwimmerschalter sind einfach, universell einsetzbar und äußerst zuverlässig. Nicht umsonst sind Schwimmerschalter auch heute noch das am häufigsten verwendete Prinzip zur Füllstandsüberwachung. Doch wie funktioniert ein Schwimmerschalter eigentlich?
Schwimmerschalter, in einfacher mechanischer Form, werden bereits seit Jahrhunderten zur Steuerung von Wasserströmen in Mühlen und Feldern eingesetzt und stellen auch heute noch die am häufigsten verwendete Technik dar. Ein Hohlkörper (Schwimmer) hebt oder senkt sich aufgrund seiner geringen Dichte und seines Auftriebs mit dem steigenden bzw. fallenden Pegel der Flüssigkeit. Nutzt man diese Bewegung über einen mechanischen Hebel, z.B. als einfache Klappensteuerung für einen Bewässerungskanal, hat man einen mechanischen Schwimmerschalter realisiert.
Moderne Schwimmerschalter werden natürlich zum Schalten eines elektrischen Stromkreises verwendet und sind deutlich anspruchsvoller aufgebaut. In seiner einfachsten Form besteht ein Schwimmerschalter aus einem hohlen Schwimmerkörper mit einem eingebauten Magneten, einem Führungsrohr zur Führung des Schwimmers, Stellringen zur Begrenzung des Weges des Schwimmers auf dem Rohr und einem innenliegenden Reedkontakt (siehe Abbildung).
Abbildung: Auswahl der Reedkontakte eines Schwimmerschalters
Wie funktioniert der Schwimmerschalter?
Reedkontakte (siehe Abbildung) eines Schwimmerschalters besitzen innerhalb des hermetisch abgeschlossenen Glaskörpers Kontaktblätter, die sich bei Anlegen eines Magnetfeldes aufeinander zu oder voneinander weg bewegen. Bei einem Schwimmerschalter mit einem Reedkontakt mit Schließerfunktion werden die Lamellen beim Anlegen eines Magnetfeldes in Kontakt gebracht. Wenn der Kontakt zwischen den Lamellen hergestellt ist, kann ein Strom über die geschlossenen Lamellen fließen und ein Schaltsignal wird erkannt.
Bei einem Schwimmerschalter mit Öffnerfunktion wird der Kontakt bzw. der Stromkreis beim Anlegen eines Magnetfeldes unterbrochen. Wählt man einen Wechsler, so enthält die Glaskapsel drei Kontaktblätter, mit denen in jedem Betriebszustand immer gleichzeitig ein Öffner und ein Schließer hergestellt wird.
Da die Kontaktblätter unter mechanischer Vorspannung stehen, muss ein Magnetfeld angelegt werden, damit die Kontaktblätter schließen oder öffnen, um das gewünschte Schaltsignal zu erzeugen (Monostabilität). Die vom Hersteller angebrachten Stellringe dienen als Begrenzung des Schwimmerkörpers in der richtigen Position, um das gewünschte Schaltsignal bei Erreichen des definierten Füllstandes zu gewährleisten / zu erhalten.
Wie spezifiziert man einen Schwimmerschalter?
Die folgenden Parameter sollten festgelegt werden:
- Anzahl der Schaltkontakte / Schaltausgänge
- Position und Funktion jedes Schaltausgangs
- Länge des Führungsrohrs
- Elektrischer Anschluss (z.z.B. PVC-Kabelabgang)
- Prozessanschluss
- Werkstoff (Edelstahl, Kunststoff, …)
Hinweis
Als führender Anbieter von schwimmerbasierten Messtechniklösungen verfügt WIKA über eine große Variantenvielfalt, um alle anwendungsspezifischen Anforderungen zu erfüllen. Die verfügbaren Produkte finden Sie auf der WIKA-Website. Ihr Ansprechpartner berät Sie gerne bei der Auswahl der passenden Produktlösung.