Pour la plupart des utilisateurs, les commutateurs sont des appareils qui permettent d'allumer et d'éteindre la lumière. Or, ces dispositifs simples se retrouvent dans la quasi-totalité des applications électroniques. Les commutateurs électromécaniques, par exemple, interrompent ou forment des connexions dans les circuits électriques. Examinons les types de commutateurs les plus courants et voyons comment les appliquer à votre prochaine conception de circuit.
Types de commutateurs électriques
Voici les quatre types de commutateur les plus couramment utilisés dans les conceptions de circuit :
- Interrupteur unipolaire unidirectionnel (SPST)
- Interrupteur unipolaire bidirectionnel (SPDT)
- Interrupteur bipolaire unidirectionnel (DPST)
- Interrupteur bipolaire bidirectionnel (DPDT)
Les commutateurs manuels sont courants dans la vie quotidienne, mais on peut appliquer les mêmes concepts aux relais. Les relais sont des commutateurs électromécaniques actionnés électriquement. Chaque type de commutateur possède deux composants qui contrôlent le circuit : un pôle de commutation et une direction de commutation.
- Pôle de commutation : un pôle de commutation décrit le nombre de circuits distincts contrôlés par le commutateur ou le relais. Comme nous le verrons plus tard, un commutateur unipolaire unidirectionnel (SPST) contrôle un seul circuit.
- Direction de commutation : la direction de commutation décrit le nombre de connexions en sortie disponibles pour chaque pôle du commutateur. Par exemple, un commutateur unipolaire bidirectionnel (SPDT) possède un seul pôle et deux options différentes de sortie du commutateur.
Qu’est-ce qu’un commutateur SPST ?
Le commutateur SPST est le plus simple des types de commutateur. Il offre un contrôle élémentaire « ON/OFF » pour un circuit unique et consiste en deux bornes qui servent de points de connexion électrique. Placez le commutateur sur la position « ON » pour établir une connexion entre les deux bornes. Placez-le sur la position « OFF » pour supprimer cette connexion.
L’interrupteur d’éclairage de la pièce dans laquelle vous vous trouvez maintenant utilise probablement un commutateur SPST. Dans la position « OFF », le circuit est interrompu et la lumière s’éteint. Lorsque l’interrupteur est placé sur « ON », les deux bornes connectées ferment le circuit et la lumière s’allume.
Qu’est-ce qu’un commutateur SPDT ?
Un commutateur SPDT possède trois bornes et connecte celle de la source avec l’une des deux bornes de sortie. Il permet de créer une configuration « ON/ON » dans laquelle la borne d’entrée ferme toujours l’un des deux circuits possibles contrôlés par le commutateur.
- Si l’interrupteur est sur la position « ON-1 », la connexion entre la borne d’entrée est établie avec la première borne de sortie, fermant ainsi le premier circuit.
- S’il est sur la position « ON-2 », la deuxième borne de sortie établit la connexion avec la borne d’entrée, ce qui ferme le deuxième circuit.
Puisque les deux circuits possibles utilisent la borne d’entrée, le commutateur est unipolaire, un seul circuit à la fois pouvant être fermé. Pour compliquer un peu les choses, certains commutateurs SPDT possèdent une troisième configuration. Dans celle-ci, il existe un état « OFF », dans lequel aucun des deux circuits n’est fermé. Cette configuration de commutateur SPDT se note « ON/OFF/ON ».
Qu’est-ce qu’un commutateur DPST ?
Un commutateur bipolaire unidirectionnel (DPST) possède quatre bornes et sert souvent à connecter deux bornes sources à leurs bornes de sortie respectives (mais jamais l’une à l’autre). Il peut être utilisé dans une configuration « ON/OFF », dans laquelle ses paires de bornes sont soit connectées (« ON »), soit déconnectées (« OFF »).
Imaginez que le commutateur possède quatre bornes, numérotées 1, 2, 3 et 4 :
- Les bornes 1 et 3 constituent la première paire de bornes et sont totalement isolées électriquement des bornes 2 et 4.
- Les bornes 2 et 4 sont la deuxième paire.
- Si le commutateur se trouve dans la position « ON », il crée une connexion entre les bornes 1 et 3, ce qui ferme le circuit 1.
- Les bornes 2 et 4 se connectent en même temps pour fermer le circuit isolé n° 2.
Fonctionnellement, un commutateur DPST correspond à deux commutateur SPST actionnés en tandem. Le principal avantage d’un commutateur DPST est d’avoir deux circuits totalement isolés l’un de l’autre. Cette configuration peut avoir son intérêt dans des applications de tensions différentes. Dans un commutateur DPST, par exemple, un circuit peut contenir un voyant d’état qui s’allumera si un circuit ayant une charge de tension plus élevée est connecté.
Qu’est-ce qu’un commutateur DPDT ?
Un commutateur bipolaire bidirectionnel (DPDT) possède six bornes, dont deux sont des bornes d’entrée indépendantes. Chacun des pôles peut fermer deux circuits différents. Autrement dit, chaque borne d’entrée se connecte à deux bornes de sortie et les quatre bornes de sortie sont séparées. Les commutateurs DPDT sont les commutateurs les plus évolués traités dans cet article. Consultez une fiche technique avant d’en commander un.
L’image ci-dessous montre un commutateur NKK Switches S7AWB de la série S avec boîtier étanche et double garniture.
Notez la section Direction et schémas au bas de la fiche technique. Cette section montre les deux bornes d’entrée (2 et 5) et leurs bornes de sortie respectives (1 et 3 et 4 et 6). Le modèle S7AWB autorise trois positions de commutation (haut, centre, bas). Lorsque le commutateur est dans la position « UP » (HAUT), la borne d’entrée 2 se connecte à la borne de sortie 3. La borne d’entrée 5 est isolée électriquement, mais connectée à la borne de sortie 6.
Lorsque vous concevez ou achetez des commutateurs et des relais, rappelez-vous deux points important :
- Les fabricants économisent souvent sur les coûts de fabrication en utilisant des boîtiers de commutateur plus complexes pour les modèles plus simples. Par exemple, le S21AWB est un simple commutateur DPST, mais il est logé dans le même boîtier étanche à double garniture que les autres commutateurs de la série S. Les autres modèles figurant sur la fiche technique sont tous des commutateurs DPDT. Dans certains scénarios particuliers, des bornes de commutation peuvent rester totalement inutilisées. Reportez-vous à la fiche technique concernée pour câbler votre commutateur.
- Les commutateurs sont souvent équipés de « tactiques momentanées » idéales pour des applications spécifiques. Ces tactiques momentanées ressemblent au bouton automatique des fenêtres d’une voiture. La position du commutateur n’est active que si l’utilisateur l’actionne effectivement. Dès que celui-ci lâche le bouton, le commutateur revient à sa position d’origine. La fiche technique ci-dessus utilise des parenthèses pour signaler la fonction de tactique momentanée. Les commutateurs qui possèdent des configurations de commutateur momentanée peuvent apparaître sous la forme « (ON) OFF ON » ou « (ON) OFF (ON) ».
Conclusion
De nombreux autres types de commutateur disposent de diverses configurations pôles/dimensions, comme les modèles 6PDT ou DP3T à bascule. Les commutateurs rotatifs offrent un nombre quasi illimité de combinaisons de pôles et de dimensions. Connaître les types fondamentaux de ces combinaisons vous sera extrêmement utile pour concevoir des circuits simples ou complexes.
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