Commutateur Rotatif

Vue d'ensemble du commutateur rotatif
 

Le commutateur rotatif est généralement privilégié lorsque les configurations de contacts offertes par un interrupteur standard sont dépassées. En particulier lorsque l’application demande le contrôle de plusieurs circuits ou la sélection de plusieurs valeurs électriques.

Comme son nom l'indique, le commutateur rotatif est actionné par la rotation d'un arbre central. Cette rotation est indexée par des positions afin d'activer ou de désactiver différents circuits ou de faire varier les valeurs d’un circuit. Certains commutateurs rotatifs sont configurés pour commander plusieurs contacts simultanément sur chaque position du commutateur.

Les commutateurs rotatifs offrent généralement des configurations de 3, 4, 6 et 12 positions (d'autres possibilités sont toutefois disponibles) et sont disponibles selon deux variantes «court-circuitant (MBB) ou «non court-circuitant» (BBM). D’autres commutateurs rotatifs offrent des dizaines de positions, qui peuvent être affectées à différents circuits ou à une large gamme de fréquences radio spécifiques (comme sur un poste bande publique). Ils peuvent être utilisés dans un contexte domestique pour commander la fonction gradateur sur une lampe ou la vitesse d'un ventilateur électrique, mais il existe aussi de nombreuses applications pour l'industrie et la production (voir ci-dessous).

 

Historique
 

Des ingénieurs et inventeurs expérimentaient des conceptions de cadrans rotatifs (les précurseurs des commutateurs rotatifs) pour transmettre des messages télégraphiques dès les années 1830, mais le premier commutateur rotatif vu le jour après 1892, lorsque l'entrepreneur de pompes funèbres et ancien instituteur américain Almon Brown Strowger a lancé son dispositif destiné aux téléphones : le cadran téléphonique.

Les cadrans rotatifs ont bien sûr laissé la place aux solutions alternatives que sont les boutons poussoirs et les écrans tactiles numériques sur les smartphones. Le sélecteur de chaîne à commutateur rotatif sur les postes de télévisions a aussi disparu depuis l'avènement de la technologie numérique à partir des années 1970.

Toutefois, bien que l'utilisation d'alternatives électriques et numériques aux commutateurs rotatifs mécaniques soit en augmentation, ces derniers sont encore largement utilisés dans de nombreuses applications pour l'industrie et la production, principalement en raison de leur coût bien inférieur à la nouvelle génération (voir le paragraphe ci-dessous consacré à l’utilisation dans la production).

 

Aspects techniques
 

Un rayon émerge à angle droit à la manière d'une came depuis l'arbre (ou axe) d'un commutateur rotatif, et sert de bras de contact. Une série de bornes sont placées radialement autour de l'arbre sur la circonférence d'un disque (également nommé galette, ou étage). Lorsque le rayon entre en contact avec l'une de ces bornes pendant la rotation, il forme une connexion électrique avec l'un des circuits pouvant être câblés à l'arbre sur l'une (ou la totalité) de ces bornes.

Plusieurs pôles peuvent être incorporés au commutateur en ajoutant plusieurs étages (par lesquels l'arbre passe) : chaque niveau constitue en pratique un pôle unique. Pendant la rotation, le commutateur est généralement protégé contre les blocages entre les contacts par un mécanisme de « détente » monté sur ressort, qui garantit un passage propre entre deux points d'activation successifs.

Pour offrir des positions d'activation à des intervalles définis de 30, 45, 60 et 90 degrés, les commutateurs rotatifs mécaniques contemporains utilisent une conception en « roue étoilée », derrière laquelle des cames en nylon sont installées. Pendant la rotation mécanique du sélecteur, des contacts sur ressort peuvent être déplacés autour des cames et s'enclencher dans des crans sur les cames afin de fermer le circuit électrique.

Il est possible de configurer certains commutateurs rotatifs pour un nombre spécifique de positions. Par exemple, il n'est pas toujours nécessaire d'utiliser tous les points d'un commutateur à douze positions lorsque seules quatre sont nécessaires. Le nombre de positions peut être ajusté aux exigences de fonctionnement du commutateur en insérant une butée, ou un cran, sur une rondelle dans l'une des fentes du boulon maintenant le commutateur. Ceci réduit le nombre de positions de commutation possibles au nombre requis pour la fonction désirée du commutateur.

 

Domaines d'utilisation des commutateurs rotatifs dans la production
 

La plupart des consommateurs connaissent les commutateurs rotatifs : ils se trouvent sur certains tableaux de bord de véhicules, destinés au réglage de la vitesse de la ventilation, mais aussi largement utilisés dans les équipements industriels, bien que l'énorme complexité des opérations de commutation que nécessitent les appareils modernes encourage le développement d'alternatives numériques telles que les écrans tactiles sur les ordinateurs, tablettes et Smartphones.

Même dans ce cas, les ordinateurs chargés du fonctionnement des systèmes industriels et de production et peuvent subir des défaillances et poser un risque considérable pour la sécurité. Dans de telles circonstances, les commutateurs rotatifs restent nécessaires. Ils sont utilisés pour commander la vitesse de bandes transporteuses, pour faire varier les valeurs électriques d'instruments électroniques (par exemple, la commande de pas des entraînements CA/CC ou les variables de fréquence et de temps sur les oscilloscopes cathodiques) et sont encore employés dans les commandes de pilotage de beaucoup d'avions modernes.

De plus, les commutateurs rotatifs sont souvent utilisés sur l'équipement audio professionnel de haute qualité, l'équipement militaire et aérospatial, les appareils médicaux et de diagnostic, les machines de fabrication et agricoles, et les dispositifs de communication grand public et militaires, ainsi que sur beaucoup de véhicules tout terrain.

 

Différence entre le commutateur rotatif et les autres commutateurs
 

En règle générale, les commutateurs rotatifs offrent une gamme de combinaisons beaucoup plus large que d'autres types de commutateurs, avec une grande facilité d'utilisation. De plus, les utilisateurs obtiennent immédiatement une confirmation tactile de l’enclenchement de la position du commutateur. Enfin, dans la plupart des circonstances, les commutateurs rotatifs sont relativement plus robustes que d'autres types de commutateurs.