Microrupteur

Vue d’ensemble du microrupteur

Les microrupteurs sont connus sous de nombreuses désignations dont interrupteurs « miniature à action rapide ». Il s’agit essentiellement d’interrupteurs électriques qui utilisent des mécanismes « décentrés » ou à point de basculement afin d’assurer un déclenchement facile avec un minimum de pression. Leur faible coût de fabrication et leur longue durée de vie font qu’ils sont désormais devenus le choix le plus fréquent des ingénieurs et électriciens, car un seul interrupteur peut assurer jusqu’à 1 million de cycles et des modèles industriels peuvent résister à jusqu’à 10 millions de cycles. Comparé aux interrupteurs qui offrent que deux positions on/off, les microrupteurs peuvent fournir un degré de flexibilité supplémentaire grâce à leur capacité à commuter de manière flexible et fiable entre les positions spécifiques de l’actionneur. Au fond, la fonctionnalité clé du microrupteur est une amplification produite par le bouton actionneur. Une faible dépression sur le bouton produit un mouvement relativement important (et extrêmement rapide) au niveau des contacts électriques. Même si le mouvement de l’actionneur est relativement lent, celui des contacts est toujours très rapide. Les microrupteurs sont également définis par leur capacité à rester dans leur « état actuel » jusqu’à ce qu’une intervention de l’actionneur se produise. Cette innovation appelée « hystérèse » signifie que de petites inversions ne produiront aucune action. Cela permet aux circuits commutés d’être interrompus avec précision et de manière fiable lorsque l’actionneur reçoit l’ordre d’inversion requis.

 

Aspects techniques

Une conception largement appliquée dans les microrupteurs est l’utilisation interne de deux ressorts conducteurs. Le premier ressort, une bande métallique droite, est fixé à l’aide d’une charnière à un coin du commutateur tandis qu'un jeu de contacts électriques se trouve à l’autre coin du commutateur (horizontalement. Un ressort plus petit et courbe, généralement en cuivre au béryllium (BeCu) est ajouté sous compression durant le processus d’assemblage de telle sorte qu’il cherche en permanence à se redresser dans le boîtier. Il est relié au long ressort plat à un point proche des contacts électriques. Près du centre du ressort plat se trouve un point d’appui tandis que l’actionneur à enfoncement touche le ressort plat à proximité du pivot. Le ressort courbe s’efforce d’extraire latéralement le ressort plat de son point d’ancrage articulé mais l'ancrage l’empêche d’accomplir ce mouvement. Il exerce également une force en vue de tirer l’interrupteur plat vers le haut à partir du point d’ancrage, bien que la géométrie fasse en sorte que cette force soit proportionnelle au déplacement décroissant lorsqu’il est tiré vers le bas. Lorsque l’actionneur est abaissé par une force extérieure à l’interrupteur, cela entraîne une flexion du ressort plat tandis que les contacts sont maintenus fermés par le ressort courbe. Finalement, un point est atteint où la flexion du ressort plat force le ressort courbe à s’abaisser après quoi les contacts électriques commencent à s’éloigner.Même en l’absence de mouvement supplémentaire de l’actionneur, la force ascendante du ressort courbe diminue proportionnellement au mouvement du ressort plat. Ce développement accélère le mouvement du ressort plat, ce qui a un impact sur le contact normalement ouvert. Le ressort plat perd en tension lorsqu’il s'abaisse mais l’interrupteur est conçu de telle sorte à ce que cette accélération reste le résultat net de l’opération. Il s’agit du point de basculement ou action réversible mentionnés plus tôt qui entraînent une sensation distincte de craquement et un son audible de cliquetis. Une fois l’actionneur libéré, le ressort plat commence immédiatement à remonter. Ce faisant, cela entraîne un accroissement de la force exercée par le ressort courbe. Une fois de plus, le résultat est une accélération qui cesse dès que les contacts normalement fermés sont atteints. Le ressort courbe est conçu pour être suffisamment puissant pour déplacer les contacts, même si cela entraîne une flexion au niveau du ressort plat, car durant le déplacement de bas en haut, l’actionner ne bouge pas vraiment. Malgré la durée de vie du microrupteur, le ressort courbe « de retour » est généralement le premier à dysfonctionner lorsque l’interrupteur arrive en fin de vie.

 

Utilisation du microrupteur dans la fabrication

Les microrupteurs sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles et domestiques. Le four à microondes est un bon exemple : le microrupteur est associé au verrouillage de la porte de telle sorte que le microondes s'arrête lorsque la porte est ouverte. Ils sont par ailleurs largement utilisés dans les ascenseurs comme interrupteurs de niveau et de sécurité. Dans les bureaux, les microrupteurs sont présents dans les mécanismes de détection de bourrages papier. Les microrupteurs s'avèrent également très précieux dans les technologies de protection incendie et dans la gestion de catastrophes. En effet, ils sont généralement intégrés dans les robinets-vanne des systèmes de type sprinkler (en tant que commutateurs de sécurité), ainsi que dans de nombreux systèmes de conduites d’eau où il est souvent crucial de déterminer si une vanne a été ouverte ou fermée. Les microrupteurs constituent la solution idéale pour cela. Comme exemple de fonction typique, les microrupteurs sont souvent utilisés pour contrôler les circuits électriques dans des articles aussi variés que les distributeurs automatiques et les contrôles industriels. Ils sont également appréciés pour alimenter des circuits de contrôle en courant, certains peuvent même être directement employés pour contrôler des solénoïdes, lampes, petits moteurs et autres appareils. Du point de vue technique, les applications pratiques de la technologie signifient que, par exemple, l’action dans des appareils conçus pour vendre des aliments et des boissons peuvent être équipés de modèles de microrupteurs à faible énergie capable de détecter des pièces de monnaie ; ils peuvent également être utilisés pour détecter un flux d’air dans les distributeurs automatique lorsqu’ils sont raccordés à une ailette. Tandis que les microrupteurs peuvent fonctionner sans l’intervention d’un mécanisme, ils peuvent également être intégrés comme composants de thermostats, interrupteur de débit et de pression. Ils sont généralement actionnés par un mécanisme de détection tel un tube de Bourdon – le tube est régi par le principe selon lequel le tube qui a été aplati retrouvera sa forme circulaire sous l’effet de la pression. Mais dans ces applications, la précision à long terme dépend fondamentalement de la répétabilité de l’actionneur lors de la commutation. Les mécanismes à retardement utilisent fréquemment des microrupteurs bien que ceux-ci soient conçus avec une came entraînée par un moteur relativement lent pour pouvoir fonctionner convenablement pour cette application. Outre les utilisations mentionnées, une autre application classique des microrupteurs est leur utilisation comme contacteur de fin de course pour les mécanismes à entraînement électrique ou machines outils : un boîtier en métal recouvre le mécanisme de commutation instantanée lorsqu’il est utilisé dans ce type d’équipement et le commutateur est équipé de poussoirs d’actionnement, de galets ou de leviers pour effectuer les fonctions mentionnées.

 

Comment le microrupteur se différencie des autres interrupteurs

La caractéristique clé du microrupteur qui le différencie des autres interrupteurs électriques réside dans l’importance de l'amplification de petits mouvements de l'actionneur. Celle-ci entraîne les ressorts configurés au sein de l’interrupteur à accélérer l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques qui s’éloignent ou se rejoignent très rapidement en conséquence. Ils disposent également d'une grande résistance au niveau de la répétition de l'actionneur ce qui augmente sensiblement leur durée de vie par rapport à la plupart des interrupteurs.

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