Was ist ein Bimetallschalter?
..
4 Antworten
Ein Bimetallschalter ist im Wesentlichen ein Bimetallstreifen, der aus zwei verschiedenen fest verbundenen Metallen besteht, die sich beim Erwärmen unterschiedlich stark ausdehnen. Dadurch biegt sich der Streifen bei Temperaturerhöhungen, was z.B. auf den Zeiger eines Thermometers übertragen werden kann oder zum wärmeabhängigen Öffnen und Schließen eines Schalters (Thermostat zur Temperaturregelung) verwendet werden kann.
Ein "Bimetall" ist ein Sandwich aus zwei Metallen. Hier nutzt man den physikalischen Effekt, dass jedes Material einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
Wenn man also zwei verschiedene Metalle zu einem Streifen aufeinander schweißt, dann wird nicht nur der Streifen länger wenn er warm wird, die Ober- und Unterseite werden unterschiedlich lang.
Da der Streifen zusammen geschweißt ist, muss er sich biegen wenn sich die Temperatur ändert.
Zu einer Spirale geformt kann man damit eine Drehung erzeugen. Der Drehwinkel ist dann proportional zur Temperatur. Befestigt man einen Zeiger an der Achse, hat man ein einfaches Thermometer wo der Zeiger auf einer Skala die Temperatur die die Spirale hat anzeigt.
Mit einer dickeren (also kräftigeren) Platte aus Bimetall kann man einen Taster drücken wenn sich die Platte entsprechend verbiegt. Das nennt man dann "Bimetallschalter" und das ist eine Möglichkeit ein Thermostat zu bauen. Thermostaten mit Bimetallschalter sind sehr billig her zu stellen, sehr zuverlässig und dazu auch noch sehr genau.
Die meisten Thermostate die man mechanisch einstellen kann oder eine fest vorgegebene Temperatur haben sind Bimetallschalter. Auch Kühlschränke haben meistens einen Bimetallschalter-Thermostat, einfach weil es nicht nur billiger ist sondern auch viel zuverlässiger als elektronische Lösungen.
Ja, die wurden erst in den 1980ern gegen elektronische ersetzt. Genau für diesen Zweck wurde der NE555 in den 70ern entwickelt. Der ist so gemacht, dass er die Versorgungsspannung "ignoriert", also bei voller und leerer Batterie immer gleich schnell blinken (bzw. Scheibenwischer Intervall wischen) kann.
Das klassiche Blinkrelais hat einen Bimetallschalter der in einer Heizung steckt eingebaut. Schaltet man den Blinker ein, fließt der Strom folgendermaßen:
Batterie + → Blinkerhebel → Blinkerrelais → Blinkerbirnen → Masse
Parallel zum Relais sitzt die Blinkerkontrollampe. Der Strom reicht nicht, um die Birnen sichtbar hell leuchten zu lassen. Nur die Kontrolleuchte ist an.
Wird der Kontakt im Relais heiß genug, schaltet der der ein und schließt die Heizung kurz - und gleichzeitig die Blinkerkontrollampe. Jetzt ist der Strom groß genug um die Blinkerbinrnen voll leuchten zu lassen und die Heizung am Kontakt ist aus, da überbrückt.
Nach dem abkühlen schaltet der Kontakt wieder aus und die Birnen gehen aus während der Kontakt wieder heizt.
Die Kontrollampe zeigt an, dass der Stromkreis geschlossen ist und das Relais "aus" ist. Leuchtet die dauerhaft, ist der Stromkreis in Ordnung, aber das Relais schaltet nicht. Ist die dauerhaft aus, ist der Stromkreis irgendwo unterbrochen.
Und der Sinn der Sache ist:
Fehlt eine Birne, wird der Heizstrom kleiner. Der Kontakt braucht beim ersten mal viel länger zum einschalten, wenn er aber schaltet, ist die Restwärme im System kleiner und der schaltet schneller wieder ab. Der Blinkertakt wird also schneller wenn eine Birne kaputt ist. Sind beide kaputt, klickt nichts und die Kontrollampe geht nicht an.
Also ein einfaches, selbstüberwachendes System mit minimalen Aufwand.
Noch eine schöne eigenschaft, die Birnen werden "vorgeheizt" und dann gibt es keinen heftigen einschaltstrom mehr. Der Glühdraht ist ja ein Kaltleiter. Ist er bereits warm, fließt nicht so viel Strom.
Die Birnen werden also viel schonender eingeschaltet und das lässt die mindestens 40× länger halten.
Ich erinnere mich - meine Eltern hatten mal ein Auto, bei dem der Blinker stehen blieb, wenn der Motor mit Leerlaufdrehzahl lief und die Batterie nicht randvoll geladen war. Die Werkstatt meinte, da könne man nichts machen ... irgendwie habe ich das nicht so ganz geglaubt.
Ganz am Anfang war der Bimetallstreifen im Birnchen selbt. Der hat den Stromkreis unterbrochen, wenn die Temperatur hoch genug war.
Ich meine mich zu erinnern, dass es zu meiner Kindheit (1960er, 1970er) solche Birnchen im Kaufhaus gab.
meine Eltern hatten mal ein Auto, bei dem der Blinker stehen blieb, wenn der Motor mit Leerlaufdrehzahl lief und die Batterie nicht randvoll geladen war. Die Werkstatt meinte, da könne man nichts machen .
Das stimmt. Die alten Bimetall Blinkerrelais sind sehr empfindlich. Oft haben die einfach so zu schnell oder zu langsam geblinkt und wenn die Batteriespannung "daneben" war erst recht.
Bei Oldtimern ist es schwer heute noch Blinkerrelais zu kriegen die gut funktionieren.
Moderne passen nicht. Die haben zwar den gleichen "Footprint", also die gleichen Anschlüsse, aber zusätzlich einen schmalen Anschluss mehr - die Masse die das klassische System nicht braucht. Also kann man mechanische Relais in neuere Autos stecken, nicht aber umgekehrt.
Hier kann man dann nur dutzende Relais durchprobieren oder ein modernes elektronisches nehmen, die Masse Lasche umbiegen und einen dünnen Draht anlöten den man nach dem Einstecken mit Masse verbindet.
Ganz am Anfang war der Bimetallstreifen im Birnchen selbt.
Autos hatten ursprünglich "Winker", also Fähnchen die man mechanisch heraus klappte und die dann im Fahrtwind geflattert hatten.
Die gab es dann irgendwann mit Birne dran, die leuchtete aber dauernd. Blinkende Winker waren nicht erlaubt.
Als man umrüsten musste, musste man die Winker still legen und das Relais war vorgeschrieben.
Selbstblinkende Lampen gab es aber für Weihnachtsbäume und irgendwelche Signalisierungseinrichtungen (z.B. rotes Licht am Fotolabor).
Der nutzt die unterschiedliche temperaturausdehnung zweier metalle aus, um temperaturabhängig etwas ein- und auszuschalten, etwa zur regelung einer heizung oder eines ofens.
Das ist eine Minute Recherche..
Ein Bimetallschalter ist ein einfacher mechanischer Schalter, der auf Temperaturänderungen reagiert und dadurch elektrische Stromkreise öffnen oder schließen kann.
Die ersten Glühbirnen für Autoblinker hatten auch einen Bimetall-Schalter. Da war der Bimetallstreifen selbst Teil des Stromkreises. (Als Kind hatte ich mal so ein Ding in die Hand gekriegt - vermutlich, weil meine Bekannten wussten, dass ich mich für solche Kuriositäten interessiert hatte.)