月: 2023年8月

Was ist ein DIP-Drehschalter?

DIP-Drehschalter sind eine Art von DIP-Schaltern.

Zu den DIP-Schaltern gehören Druck-, Schiebe- und Drehschalter, wobei DIP-Schalter mit Drehschaltern als DIP-Drehschalter bezeichnet werden.

Der Begriff DIP-Schalter hat seinen Ursprung in der Tatsache, dass viele ICs ursprünglich in einem Dual-Inline-Gehäuse (DIP: Dual-Inline-Package) verpackt waren und diese Form auch zuerst hergestellt wurde.

Anwendungen von DIP-Drehschaltern

DIP-Drehschalter werden auf Leiterplatten montiert verwendet.

Sobald der EIN/AUS-Schalter oder, im Falle eines Drehschalters, seine Einstellposition eingestellt ist, bleibt der Einstellzustand danach erhalten. Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um den System- oder Platinenstatus zu identifizieren, indem er sich im Einstellstatus des Schalters widerspiegelt.

Bei DIP-Drehschaltern kann ein einzelner Schalter im Allgemeinen eine Zahl von 0 bis F (15) darstellen. Bei Verwendung von zwei Schaltern können 256 verschiedene Zahlenwerte von 0 bis FF (255) dargestellt werden, so dass 256 verschiedene Systeme oder Platinen identifiziert werden können.

Funktionsweise von DIP-Drehschaltern

Bei DIP-Schaltern mit mehreren Schiebeschaltern ist es möglich, den System- oder Platinenstatus zu identifizieren, indem man die einzelnen Schalter auf EIN/AUS stellt. Im Allgemeinen werden häufig Gehäuse mit 2, 4 oder 8 eingebauten Schaltern verwendet.

Mit zwei Schaltern können zwei Informationsbits ausgedrückt werden, so dass numerische Werte von 0 bis 3 ausgedrückt werden können; mit vier Schaltern können numerische Werte von 0 bis 15 ausgedrückt werden; mit acht Schaltern können numerische Werte von 0 bis 255 ausgedrückt werden.

Dies ist das Grundkonzept eines DIP-Drehschalters, aber bei einem DIP-Drehschalter ist es aufgrund seiner Form möglich, mehrere Schalterpositionen gleichzeitig einzustellen, indem man den Knopf einfach dreht und in einer bestimmten Position anhält, auch wenn er als Schalter bezeichnet wird. In diesem Sinne sind sie bequemer zu handhaben als DIP-Schalter mit Schiebefunktion.

Die Einstellinformationen solcher DIP-Schalter werden in der Regel von einem Systemcontroller wie z. B. einem Mikrocontroller gelesen, der die Schaltereinstellinformationen intern speichert und das System entsprechend den Einstellinformationen steuert.

Man kann auch sagen, dass solche DIP-Schalter nichtflüchtig sind, d. h. ihr Zustand ändert sich nicht, wenn sie einmal eingestellt sind. Tatsächlich können solche DIP-Schalter durch elektronische Bauteile mit nichtflüchtigen Eigenschaften ersetzt werden. Dies wird als NVRAM (nicht flüchtiger Speicher) bezeichnet.

In der Vergangenheit wurden häufig DIP-Schalter verwendet, weil NVRAM teuer war, aber heutzutage wird NVRAM immer billiger und dadurch durch dieses Gerät ersetzt.

Verwendung von DIP-Drehschaltern 

DIP-Drehschalter gehören zu den DIP-Schaltern mit einer besonderen Funktionsweise. Wie der Name schon sagt, können sie durch Drehen ein-/ausgeschaltet oder zwischen Schaltkreisen umgeschaltet werden. Sie werden häufig beim Aufbau digitaler Schaltungen verwendet.
Sie werden häufig bei der Einrichtung digitaler Schaltungen verwendet. Eine einmal vorgenommene Einstellung wird oft beibehalten und die Anzahl der Schaltvorgänge ist oft geringer als bei anderen Schaltern.

Bei den DIP-Drehschaltern gibt es je nach Form des Betätigungselements verschiedene Typen, z. B. solche mit einem flachen Betätigungselement oder einer Wellenform. Je nach Form können einige mit dem Finger betätigt werden, während für andere ein Schraubendreher oder ähnliches erforderlich ist.

Aufgrund des Aufbaus des Drehschalters, der Stromkreise durch Drehung schaltet, gibt es zwei Arten von Kontakten: kurzschließende und nicht kurzschließende, die bei der Auswahl und Verwendung von Teilen zu beachten sind. Der Unterschied zwischen dem kurzschließenden und dem nicht kurzschließenden Typ hängt davon ab, wie der Stromkreis beim Schalten des Schalters funktioniert.

Ein Kurzschluss liegt vor, wenn sich ein beweglicher Kontakt zwischen zwei Kontakten so bewegt, dass die beiden Kontakte kurzgeschlossen werden. Dadurch entsteht eine kurzzeitige elektrische Verbindung zwischen den Kontakten. Im Gegensatz dazu bewegt sich der bewegliche Kontakt so, dass er offen und nicht mit einem der beiden Kontakte verbunden ist. Hier kommt es beim Schalten von Kontakten zu einer kurzzeitigen elektrischen Unterbrechung beider Kontakte.

Kurzschließende Schalter zeigen an, dass die Kontakte verbunden sind, bevor sie getrennt werden. Bei nicht kurzschließende Schalter werden die Kontakte getrennt, bevor sie verbunden werden.

Weitere Informationen zu Drehschaltern

Bei einigen Drehschaltern handelt es sich um Schiebeschalter, die ein scheibenförmiges Teil mit Ziffern als Schalteranzeige zur einfachen visuellen Bestätigung haben.

Ein typischer Schiebeschalter besteht aus Bauteilen wie Gehäuse, Drucktaste, Schieber, Rotor, Leiterplatte und Montageplatte und wird auf die gleiche Weise wie ein Drehschalter verwendet.

Was ist ein Starkstromstecker?

Starkstromstecker sind Komponenten, die zum einfachen Verbinden und Trennen von Stromkreisen verwendet werden und für hohe Leistungen und hohe Ströme bestimmt sind, z. B. für Stromversorgungen und Antriebsenergie.

Sie werden hauptsächlich für elektrische Verbindungen in Geräten verwendet.

Standardmäßig werden Produkte mit einer Strombelastbarkeit von bis zu 6000 A von 2 φ bis 100 φ verwendet.

Das Verbinden von elektrisch leitenden Leitern kann durch Verschrauben mit Schrauben und Muttern erfolgen, aber die Verwendung von Steckverbindern kann die Verarbeitbarkeit im Vergleich zu dieser Methode erheblich verbessern.

Anwendungen von  Starkstromsteckern

Bis zur Einführung der Starkstromstecker musste der Bereich, in dem sie installiert wurden, aufgrund der Wärmeentwicklung beim Anlegen des Stroms sowie aus Sicherheitsgründen gegen Einkreisströme vergrößert werden.

Die Mehrfachkontaktstellen der Starkstromstecker verringern den Übergangswiderstand und den Temperaturanstieg, so dass große Ströme auf kleinem Raum übertragen werden können.

Als konkretes Beispiel können sie hohen Strömen von mehreren tausend Ampere standhalten und werden daher auch in Umspannwerken eingesetzt.

Sie werden auch in Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen, großen Transportfahrzeugen und allgemeinen Personenfahrzeugen verwendet.

Funktionsweise der Starkstromstecker

Strom fließt auch dann, wenn metallische Leiter miteinander in Kontakt stehen. Allerdings erhöht sich der elektrische Widerstand an der Kontaktstelle, was zu Energieverlusten aufgrund von Wärmeentwicklung führt oder die Wärmeentwicklung selbst kann ein Problem darstellen. Außerdem wird die Zuverlässigkeit der Signalübertragung beeinträchtigt.

Um dieses Problem zu lösen, ist ein gewisser Kontaktdruck zwischen den Leitern erforderlich. Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung des Kontaktdrucks und die Hersteller arbeiten an Möglichkeiten zur Vergrößerung der Kontaktfläche und des Kontaktdrucks bei gleichzeitiger Verringerung des Kontaktwiderstands.

Bei Starkstromsteckern werden im Vergleich zur herkömmlichen Punktkontaktierung mehrflächige Kontaktierungsmethoden eingesetzt.

Durch die Nutzung der Federeigenschaften von Berylliumkupfer wird der Kontakt immer auf mehreren Oberflächen aufrechterhalten, der Kontaktdruck wird über die Zeit stabilisiert und der Kontaktwiderstand minimiert, so dass höhere Ströme sicher und mit weniger Verlusten als bisher fließen können.

Was ist ein Photomikrosensor?

Photomikrosensoren sind kleine optische Sensoren mit eingebautem Verstärker.

Sie können die An- oder Abwesenheit und die Position von Objekten mit Hilfe von Licht erkennen. Gängige Photomikrosensoren sind vom reflektierenden und vom durchlässigen Typ und werden als Photointerrupter bzw. Photoreflektor bezeichnet. Diese Sensoren werden hauptsächlich in verschiedenen bekannten Produkten für Einbaugeräte verwendet.

Anwendungen von Photomikrosensoren

Photomikrosensoren lassen sich je nach dem zu erfassenden Objekt in vier Typen unterteilen:

1. Reflektierender Typ

Diese Sensoren nutzen die Reflexion von Licht. Sie werden verwendet, um zu erkennen, ob Papier im Drucker vorhanden ist, und um einfache Strichcodes zu lesen.

2. Durchlässiger Typ

Einfache Sensoren, die Objekte durch Licht erkennen, das durch einen Schlitz fällt; sie werden zur Erkennung von IC-Karten, Zugtickets usw. verwendet.

3. Separater Typ

Dies sind Sensoren, bei denen die lichtemittierenden und lichtempfangenden Teile bewegt werden können, um den Abstand zwischen ihnen einzustellen. Sie werden verwendet, um den Durchgang von Objekten beim Kauf von Waren an einem Automaten oder beim Gewinn eines Preises an einem Spielautomaten zu erkennen.

4. Aktor-Typ

Diese Sensoren sind eine Kombination von Hebeln, die als Aktuatoren bezeichnet werden. Sie werden in Fahrkartenautomaten und Verkaufsautomaten eingesetzt, um den Durchgang von Banknoten zu erkennen.

Funktionsweise der Photomikrosensoren

Die Funktionsweise der Photomikrosensoren unterscheidet sich je nach Typ. Es ist wichtig, je nach dem zu erfassenden Objekt und dem Einsatzort den am besten geeigneten Sensor auszuwählen.

1. Reflektierender Typ

Reflexionssensoren haben eine Struktur, bei der das lichtemittierende Element und das lichtempfangende Element parallel zueinander angeordnet sind. Das vom lichtemittierenden Element ausgestrahlte Licht trifft auf das Objekt, wird reflektiert und vom lichtempfangenden Element empfangen.

Das Objekt wird durch dieses reflektierte Licht erkannt. Sie ist einfach zu installieren, hat aber den Nachteil, dass die zu erfassenden Objekte und die zu erfassende Entfernung begrenzt sind.

2. Einweglichtschranke

Transmissionssensoren haben eine Struktur, bei der das lichtemittierende Element und das lichtempfangende Element einander gegenüberliegend installiert sind. Das vom lichtemittierenden Element ausgestrahlte Licht wird direkt vom lichtempfangenden Element empfangen. Wenn kein Objekt vorhanden ist, wird das Licht so empfangen, wie es ist, aber wenn ein Objekt vorhanden ist, erreicht das Licht es nicht.

Es ist einfach und erfordert keine Ausrichtung der optischen Achse, aber der Nachteil ist, dass die Größe des zu untersuchenden Objekts begrenzt ist.

3. Separater Typ

Beim separaten Typ liegen sich der lichtemittierende und der lichtempfangende Teil in einem getrennten Zustand gegenüber. Die lichtemittierenden und lichtempfangenden Elemente sind getrennt, so dass ihre Positionen frei bestimmt werden können, aber der Nachteil ist, dass die optischen Achsen ausgerichtet werden müssen.

4. Aktuatortyp

Der Aktuatortyp hat eine Struktur, die einen durchsichtigen Sensor und einen Hebel, der sich dreht, kombiniert. Durch die Verwendung eines Hebels, der das Licht blockiert, können auch Objekte, die Licht durchlassen, erkannt werden. Der Nachteil ist jedoch, dass die Teile um den Hebel herum eine begrenzte Lebensdauer haben, was die Einsatzdauer einschränkt.

Weitere Informationen zu Photomikrosensoren

Schaltungsentwurf von Photomikrosensoren

Wichtige Merkmale beim Entwurf sind der Fotostrom und der Widerstand, die angeben, wie viel Leistung aus der Menge des Vorwärtsstroms resultiert. Der wichtigste Punkt beim Entwurf ist, die optimale Höhe des Vorwärtsstroms zu berücksichtigen und auszuwählen, bevor der Grenzwiderstandswert festgelegt wird. Wenn eine Sperrspannung angelegt wird, sollte eine Diode in Sperrrichtung parallel zur LED ausgelegt werden.

Durch die Auslegung des Worst-Case-Wertes ist es möglich, einen normalen Betrieb zu gewährleisten, auch wenn die Kennlinien zur funktionell schlechteren Seite hin vorgespannt sind. Unter Berücksichtigung der oben genannten Punkte ist es erforderlich, die entsprechende Stromstärke extern zuzuführen. Entwürfe, die die Höhe des Vorwärtsstroms berücksichtigen, mit dem die lichtempfangende Seite arbeitet, führen zu einem normalen Betrieb.

Bei der Auslegung von Fototransistor-Ausgangstypen muss die Temperaturabhängigkeit von Dunkelstrom und Fotostrom berücksichtigt werden. Bei der Erkennung eines Objekts mit hoher Durchlässigkeit oder eines Objekts, das kleiner ist als die Form und die Abmessungen der Licht emittierenden und empfangenden Fläche, muss der Fotostrom mit und ohne das Objekt gemessen und ihr Verhältnis berechnet werden.

Was ist eine analoge Zeitschaltuhr?

Analoge Zeitschaltuhren (Zeitrelais) sind Geräte, die Kontakte nach einer bestimmten Zeit ab dem Zeitpunkt, an dem ein Eingang akzeptiert wird, ein- und ausschalten.

Der Vorteil des analogen Typs besteht darin, dass die Einstellzeit leicht mit einem Drehknopf eingestellt werden kann, aber auf der anderen Seite besteht aufgrund des analogen Typs ein Fehlerrisiko. Analoge Zeitschaltuhren können nicht nur einmalig, sondern auch periodisch ein- und ausgeschaltet werden und die Eingangs-/Ausgangswerte ändern, z. B. den Ausgang ein- oder ausschalten, nachdem ein Eingang eingeschaltet wurde.

Anwendungen von analogen Zeitschaltuhren

Analoge Zeitschaltuhren können ein Gerät nach Ablauf einer bestimmten Zeit in Betrieb nehmen oder anhalten. Analoge Zeitschaltuhren werden in verschiedene Betriebsarten eingeteilt und sollten je nachdem, wann Sie den Ausgang schalten wollen, ausgewählt werden.

1. Fußgänger-Tastensignale

Bei dieser Zeitschaltuhr schaltet die Ampel nach Betätigung der Taste von rot auf blau.

2. Automatische Türen

Bei dieser Zeitschaltuhr reagiert ein Sensor, wenn sich eine Person der Tür nähert und die Tür öffnet sich, nach einer bestimmten Zeit, wenn die Person die Tür verlässt, schließt sich die Tür.

3. Kuckucksuhr

Hier wird zu einer bestimmten Zeit das Gimmick betätigt und die Tauben im Inneren klappen wiederholt aus und ein.

4. Münzbetriebener Trockner

Wenn Geld eingeworfen wird, läuft der Trockner für eine bestimmte Zeit.

Funktionsweise der analogen Zeitschaltuhren

Analoge Zeitschaltuhren bestehen aus vier Teilen: einem Uhrenteil, einem Stromversorgungsteil, einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil. Im Power-Start-System wird die analoge Zeitschaltuhr aktiviert, nachdem eine Spannung an den Stromversorgungsteil angelegt wurde.

Der Eingangsteil empfängt ein Eingangssignal von außen, der Uhrenteil misst die Zeit, und wenn die eingestellte Zeit erreicht ist, sendet der Ausgangsteil ein Ausgangssignal nach außen. Diese Einstellzeit kann vom Benutzer beliebig eingestellt werden. Das Erreichen der eingestellten Zeit wird als Time-up bezeichnet.

Es gibt mehrere Arten von Betriebsarten für analoge Zeitschaltuhren:

• EIN-Verzögerungsbetrieb
  Der Ausgang wird mit einer Zeitverzögerung nach dem Einschalten des Eingangs eingeschaltet.
• Aus-Verzögerungs-Betrieb
  Der Ausgang wird mit einer Zeitverzögerung ausgeschaltet, nachdem der Eingang ausgeschaltet wurde.
• Flackerbetrieb
  Der Ausgang wird nach dem Einschalten des Eingangs zeitversetzt EIN/AUS geschaltet.
• Intervallbetrieb
  Der Ausgang wird nach dem Eingang EIN zeitversetzt ausgeschaltet.
• Stern-Dreieck-Betrieb
  Für Elektromotoren

Das EIN/AUS-Schalten erfolgt durch Umschalten der Kontakte. Die fünfte Art, der Stern-Dreieck-Betrieb, wird hier kurz vorgestellt, da es schwierig ist, sich allein durch den Namen ein Bild von der Funktionsweise zu machen. Stern und Dreieck sind nach der Schaltungsform der Motorwicklung benannt, und die Zeitschaltuhr wird durch Ein- und Ausschalten der Stern- und Dreieckkontakte gesteuert.

Auswahl einer analogen Zeitschaltuhr

1. Anzeigegenauigkeit

Der Umfang, in dem die Einheiten auf der Zeitschaltuhr angezeigt werden sollen, muss je nach Anwendung festgelegt werden. Wenn Sie z. B. Kochzeiten messen, brauchen Sie nicht in Zehntelsekunden zu messen; Sekunden sind ausreichend. Wird das Zeitmessgerät dagegen in der Industrie oder für Experimente verwendet, muss es Zehntelsekunden messen können.

2. Messbereich

Der Messbereich des Zeitmessers muss geprüft werden. Wenn eine lange Messzeit erforderlich ist, muss ein Zeitmesser mit einer langen Messzeit gewählt werden. Je nach Zeitgeber können z. B. 24 Stunden als ein Tag gezählt werden, 25:00, 26:00… und so weiter.

3. Bedienungskomfort

Die Benutzerfreundlichkeit ist wichtig, z. B. im Hinblick auf die Anordnung der Tasten und die digitale Anzeige. Insbesondere die Platzierung der Tasten sollte bei der Auswahl einer Zeitschaltuhr mehrmals ausprobiert werden, da sie zu zeitlichen Diskrepanzen zwischen EIN und AUS führen kann. Die angezeigten Zahlen sollten außerdem in einer leicht lesbaren und verständlichen Schriftart gehalten sein.

4. Haltbarkeit

Für eine langfristige Nutzung ist es wichtig, ein langlebiges Produkt zu wählen. Robuste und langlebige Zeitschaltuhren sind insbesondere für industrielle Anwendungen und den Einsatz im Freien erforderlich. Da kalte oder heiße Witterungsbedingungen die Funktionalität beeinträchtigen können, sollten Sie im Voraus prüfen, wo das Produkt eingesetzt werden soll und wie es sich an diesem Ort verhält.

5. Preis

Wählen Sie eine Zeitschaltuhr, die zu Ihrem Budget passt. Es ist wichtig, ein kosteneffizientes Produkt zu wählen, das über die notwendigen Funktionen verfügt, aber auf unnötige Merkmale verzichtet. Beim Vergleich mehrerer Zeitschaltuhren ist Vorsicht geboten, da es selbst bei gleichen Funktionen geringfügige Unterschiede in Bezug auf Haltbarkeit und Material gibt.

6. Testberichte und Bewertungen

Vor dem Kauf eines Produkts empfiehlt es sich, die Bewertungen und Rezensionen anderer Nutzer zu lesen. Anhand der Meinungen und Bewertungen von Menschen, die die Zeitschaltuhr tatsächlich benutzt haben, ist es einfacher, die richtige Zeitschaltuhr für Sie zu finden. Es empfiehlt sich, die Meinungen von Benutzern zu prüfen, die das Produkt für den gleichen Zweck wie Sie gekauft haben.

Was ist eine Induktionslampe?

Induktionslampen werden offiziell als elektrodenlose Entladungslampen bezeichnet. Diese Lampen haben keine Elektroden und können bis zu 100 000 Stunden lang verwendet werden, wodurch sie eine längere Lebensdauer als LEDs haben. Sie werden auch als augenschonenderes Licht als LED-Beleuchtung bevorzugt.

Sie sparen Energie und können die laufenden Kosten für den Austausch der Lampen und die Installation senken, erfordern aber oft Bauarbeiten und haben hohe Anschaffungskosten.

Viele Hersteller in Übersee, vor allem in China, produzieren und verkaufen diese Lampen. Sie sind vor allem in Übersee verbreitet.

Anwendungen von Induktionslampen

Da sich Induktionslampen durch ihre lange Lebensdauer auszeichnen, wurden sie in Autobahnen, Sporthallen, Tunneln, Hängebrücken, Fabriken und verschiedenen anderen Einrichtungen eingesetzt. Sie werden auch im Tokyo Sky Tree eingesetzt.

Um Induktionslampen verwenden zu können, müssen die Vorschaltgeräte in der Nähe der Lampen angebracht werden, und in einigen Fällen ist die Installation aufgrund der erforderlichen Elektroarbeiten nicht möglich. Obwohl es noch nicht sehr viele Beispiele für den Einbau gibt, haben sie in den letzten Jahren an Aufmerksamkeit gewonnen, da sie zu weiteren Energieeinsparungen bei Beleuchtungsanlagen beitragen können.

Funktionsweise der Induktionslampen

Vereinfacht gesagt, kombinieren Induktionslampen die Funktionsweisen der elektromagnetischen Induktion und der elektrischen Entladung, um die Umgebung mit Hilfe einer von einem Wechselrichter erzeugten Hochfrequenzentladung zu beleuchten.

Durch die Spule der Induktionslampe fließt ein hochfrequenter Strom, der im Ferritkern ein Magnetfeld erzeugt. Das magnetische Feld erzeugt ein elektrisches Feld in der Lampe. Die durch das elektrische Feld emittierten Elektronen stoßen mit den winzigen Quecksilberteilchen im Inneren der Lampe zusammen und geben ultraviolette Strahlung ab, die von dem in der Lampe beschichteten Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt wird und die Lampe zum Leuchten bringt. Da es keine Teile gibt, die sich abnutzen, wie die Glühfäden in herkömmlichen Lampen, ändert sich die Helligkeit des Lichts nicht und kann über einen langen Zeitraum verwendet werden.

Da Induktionslampen eine niedrige Heiztemperatur von 80-90 °C haben, beeinträchtigen sie in den heißen Sommermonaten nicht die Wirksamkeit von Klimaanlagen. Außerdem ist ihr Stromverbrauch gering und liegt bei etwa 30 % des Stromverbrauchs von Quecksilberlampen. Sie haben eine lange Lebensdauer von 60 000-100 000 Stunden und sind sehr langlebig. Für den Betrieb sind Vorschaltgeräte erforderlich.

Induktionslampen benötigen einen hochfrequenten Strom, aber in den letzten Jahren wurden auch niederfrequente Stromarten entwickelt.

Was ist ein schwimmender Steckverbinder?

Schwimmende Steckverbinder sind ein Oberbegriff für Steckverbinderkomponenten, die zur Verbindung elektronischer Platinen verwendet werden und mit einem Mechanismus ausgestattet sind, der kleine relative Verbindungsfehler zwischen den Platinen ausgleicht.

Anwendungen von schwimmenden Steckverbindern

Schwimmende Steckverbinder werden fast immer dort eingesetzt, wo Platinen mit Robotern verbunden werden, da sie Montagefehler zwischen den Platinen ausgleichen können.

Sie erhöhen nicht nur den Freiheitsgrad der Leiterplattenverbindung, sondern ermöglichen auch den Abbau von Spannungen zwischen den Leiterplatten nach der Verbindung, was in Situationen nützlich ist, in denen die Belastung des Geräts reduziert werden muss.

Sie werden beispielsweise häufig in Situationen verwendet, in denen mehrere Platinen miteinander verbunden sind oder in denen beide Platinen fest auf der Basisplatine installiert sind und es keine zweidimensionalen Freiheitsgrade gibt.

Funktionsweise der schwimmenden Steckverbinder

Auf der Grundplatine hat der Steckverbinder einen Isolator, d. h. ein Teil, das elektronische Informationen übertragen kann, indem es miteinander verbunden wird.

Die Aufgabe des Steckverbinders besteht darin, zwei Platinen über diesen Isolator zu verbinden.

Die Größe dieser Steckverbinder wurde im Zuge des technischen Fortschritts von Jahr zu Jahr kleiner, und heute gibt es mehrere Isolatoren in einer Reihe mit einer hohen Dichte von etwa 0,5 mm Abstand zwischen benachbarten Platinen. Beim Zusammenfügen muss der Versatz zwischen den einzelnen Isolatoren so gestaltet werden, dass er unter der Toleranz liegt, was jedoch eine sehr hohe Technologie erfordert.

Daher verwendet der schwimmende Steckverbinder Federn, die die Isolatoren in der Luft schweben lassen, um den Freiheitsgrad der dreidimensionalen Montagetoleranz der Isolatoren zum Ausdruck zu bringen.

Auf diese Weise kann sich der Federteil bewegen, um die durch die Fehlausrichtung verursachten Fehler zu absorbieren, selbst wenn bei der Verbindung zwischen den Platinen Verzerrungen auftreten.

Selbst wenn beim Verbinden der Platinen kein Ausrichtungsfehler auftritt, kommt es beim anschließenden Verschrauben der Platinen mit der Hauptplatine usw. zu Ausrichtungsfehlern im Umfang der Schraubenlochtoleranzen.

Schwimmende Steckverbinder können aufgrund ihrer Struktur auch die durch diese indirekte Fehlausrichtung verursachten Spannungen aufnehmen.

Was ist ein thermoelektrischer Kühler?

Thermomodule (englisch: peltier device) sind Einheiten aus thermoelektrischen Elementen, die durch Anlegen eines elektrischen Stroms gekühlt oder geheizt werden.

Sie werden auch Peltier-Module genannt. Thermoelektrische Kühler sind Module aus Halbleiterelementen, die in verschiedenen Kühl- und Heizgeräten verwendet werden. Durch eine schnelle Umkehrung der Richtung des fließenden Stroms kann das Objekt schnell und mit hoher Präzision für die Temperaturregelung erwärmt oder abgekühlt werden.

Dieses Phänomen ist auf den Peltier-Effekt zurückzuführen, der auftritt, wenn elektrischer Strom fließt und wird nicht nur in industriellen Anwendungen, sondern auch in vertrauten Alltagsgegenständen eingesetzt. Der Peltier-Effekt wurde von dem französischen Physiker Jean-Charles Peltier im Jahr 1834 entdeckt. Zur Zeit seiner Entdeckung wurden zwei verschiedene Metalle verwendet, während heute effiziente Halbleiter zum Einsatz kommen.

Anwendungen von thermoelektrischen Kühlern

Thermoelektrische Kühler werden im Allgemeinen in den verschiedensten Bereichen als saubere Elemente eingesetzt. In der Mess- und Analysetechnik werden sie zum Beispiel zur Entfeuchtung in Spektralphotometern und Gasanalysatoren eingesetzt, in der Optik zur Kühlung von Projektoren und Überwachungskameras.

Im Verbraucherbereich werden sie unter anderem zur Kühlung von Computer-CPUs, Klimaanlagen, Luftreinigern, Haartrocknern, Kühlboxen, Weinkühlern und medizinischen Geräten eingesetzt. Da sie eine Senkung der Produktionskosten und eine hohe Zuverlässigkeit erwarten lassen, werden sie auch in bekannten Produkten der Unterhaltungselektronik eingesetzt.

Funktionsweise der thermoelektrischen Kühler

1. Peltier-Effekt

Thermoelektrische Kühler machen sich das Phänomen zunutze, dass Wärme von einem Metall auf das andere übertragen wird, wenn ein Gleichstrom an die Verbindungsstelle zweier verschiedener Metalle angelegt wird. Dies wird als Peltier-Effekt bezeichnet und wenn ein elektrischer Strom direkt an den thermoelektrischen Kühler angelegt wird, entsteht auf beiden Seiten des Elements ein Temperaturunterschied.

Die Niedertemperaturseite absorbiert Wärme und die Hochtemperaturseite erzeugt Wärme, so dass Wärme von der Niedertemperaturseite auf die Hochtemperaturseite übertragen werden kann. Darüber hinaus kann durch Änderung der Polarität des Stroms die Richtung der gepumpten Wärme geändert werden und durch Änderung der Stromstärke kann auch die Wärmemenge geändert werden.

Dieser Peltier-Effekt kann zum Kühlen, Heizen und zur Temperaturregelung genutzt werden.

2. Thermoelektrische Halbleiterbauelemente

Die in den letzten Jahren am häufigsten verwendeten thermoelektrischen Halbleiterelemente sind geschweißte Blöcke mit unterschiedlichen N- und P-Eigenschaften oder Legierungen aus entsprechend dotierten Wismutesteriden. Sie zeichnen sich durch die Richtcharakteristik des Materials aus. Die Funktionsweise besteht darin, dass die Differenz zwischen den zusätzlichen Elektronen im N-Material und den fehlenden Elektronen im P-Material zur Übertragung von Wärmeenergie führt.

Thermoelektrische Kühler bestehen aus P- und N-Halbleiterelementen, die in Reihe geschaltet sind und sich zwischen Keramiksubstraten befinden.

Weitere Informationen zu thermoelektrischen Kühlern

1. Vorteile der thermoelektrischen Kühler

Kühlsysteme arbeiten in der Regel mit Kältemitteln und benötigen Geräte wie Kompressoren. Thermoelektrische Kühler hingegen kommen ohne Kältemittel und Kompressoren aus und haben den Vorteil, dass sie kompakt, leicht und vibrationsfrei sind. Außerdem sind sie umweltfreundliche Kühl- und Heizgeräte. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Temperaturen mit hoher Präzision zu regeln. Die Effizienz kann jedoch noch verbessert werden.

Kühlkörper, die häufig zur Kühlung elektronischer Geräte verwendet werden, leiten lediglich Wärme ab. Thermoelektrische Kühler hingegen können bis unter die Umgebungstemperatur abkühlen und bieten somit eine effiziente Kühlung.

2. Erweiterte Anwendungen für thermoelektrische Kühler

Halbleiterlaser, die in optischen Kommunikationsnetzen eingesetzt werden, müssen eine konstante Laserwellenlänge beibehalten, um eine stabile Übertragung der Kommunikationsdaten zu gewährleisten. Der Schlüssel zur Stabilisierung der Wellenlänge ist die Temperatur. Thermoelektrische Kühler werden zunehmend für diese Anwendung eingesetzt.

Darüber hinaus wurden Produkte mit Ionengeneratoren in Haushaltsgeräten eingeführt. Während Wasserreinigungssysteme Bestandteile freisetzen, die Schimmel und Bakterien verursachen können, kühlen thermoelektrische Kühler die Feuchtigkeit in der Luft und kondensieren sie, um saubere Ionen ohne schädliche Bestandteile zu erzeugen und so Energie zu sparen.

Außerdem werden bei der PCR-Methode, mit der auf das Vorhandensein von Krankheitserregern getestet wird, DNA-Reaktionen verstärkt. Hier sind präzise Temperaturzyklen mit exakter Temperatursteuerung erforderlich, weshalb thermoelektrische Kühler zum Einsatz kommen; PCR-Testgeräte können nun kleiner und tischtauglich gestaltet werden und neuerdings können mehrere Probengefäße für parallele, hocheffiziente Tests montiert werden.

Was ist ein Lichtwellenleiter?

Ein Lichtwellenleiter ist ein optischer Kabelabschnitt, in dem das Licht durch das Phänomen der Totalreflexion des Lichts innerhalb der Faser eingestrahlt wird, wobei eine zweischichtige Struktur mit einem Kern mit hohem Brechungsindex und einem Mantel mit niedrigem Brechungsindex, der hauptsächlich aus dünnem Quarzglas oder Kunststoff besteht, um den Kern herum gebildet wird. 

Lichtwellenleiter werden im Allgemeinen zur Erkennung verschiedener Objekte als fotoelektrische Sensoren verwendet, die die Erkennung von Objekten durch Lichteinstrahlung ermöglichen, indem der Abschnitt des Lichtwellenleiters, der Licht einstrahlt, während er es durchlässt, mit einem Faserverstärker mit Lichtquelle und optischer Verstärkungsfunktion kombiniert wird.

Anwendungen von Lichtwellenleitern

Lichtwellenleiter sind mit einem kleinen Sensorkopf ausgestattete Faserkabel, die in der Regel nicht als eigenständige Lichtwellenleiter verwendet werden, sondern in Kombination mit einem Faserverstärker, der mit einem Detektionsmechanismus ausgestattet ist.

Lichtwellenleiter und -verstärker werden in verschiedenen Produktionsstätten zur berührungslosen allgemeinen Produkterfassung, zur Erfassung und Positionierung extrem kleiner Produkte in engen Räumen, zur Erfassung von Flüssigkeitsständen in Lagertanks usw. eingesetzt.

Funktionsweise der Lichtwellenleiter

Lichtwellenleiter sind optische Kabel, die sich dadurch auszeichnen, dass das Licht durch das Phänomen der Totalreflexion des Lichts innerhalb der Fasern eingestrahlt wird. Die Fasern bilden eine zweischichtige Struktur mit einem zentralen Kern mit hohem Brechungsindex, der dünn geformt ist, hauptsächlich aus Quarzglas oder Kunststoff und einem Mantel mit niedrigem Brechungsindex, der den umgebenden Bereich abdeckt.

Diese Lichtwellenleiter sind als Glastypen mit Quarzglas als Kern und als Kunststofftypen mit Acrylharz erhältlich, wobei der Quarzglastyp hitzebeständig und der Kunststofftyp leicht und bruchfest ist, was eine Anpassung an die Detektionsumgebung ermöglicht.

Da sich das vom optischen Kabel des Lichtleiters abgestrahlte Licht in einem Winkel von etwa 60° ausbreitet, wird an der Stirnseite des Lichtleiters ein Sensorkopf angebracht, um diesen Winkel und die Lichtsammelrate zu verändern, die Stirnseite des Lichtleiters zu schützen und die Stirnseite des Lichtleiters zu befestigen.

Lichtwellenleiter mit diesen Merkmalen werden als Fasersensoren verwendet, indem zwei Lichtwellenleiter, einer auf der Lichtabgabeseite und einer auf der Lichtempfangsseite, an die Lichtquelle eines Faserverstärkers angeschlossen werden, was eine breite Palette von Erfassungsmethoden durch Transmission, Reflexion, Retro-Reflexion und begrenzte Reflexion sowie eine Vielzahl von Sensorkopfformen ermöglicht.