Vue d’ensemble des interrupteurs

Les interrupteurs jouent actuellement un rôle crucial dans de nombreux processus de fabrication et appareils techniques. S’ils venaient à tous dysfonctionner ou disparaître, des services primordiaux que la société considère comme normaux, comme l’approvisionnement en eau propre ou l’électricité, s’arrêteraient immédiatement.

Leur fonction essentielle, qui est de permettre la circulation ou l'interruption d'un courant électrique au sein d'un circuit électrique, ou littéralement d’« aiguiller » la trajectoire du courant d'un conducteur vers un autre, a été exploitée dans d'innombrables machines et matériels technologiques.

Un exemple sophistiqué est une pièce matérielle appelée le commutateur clavier-moniteur-souris, qui permet aux personnes d'utiliser plusieurs ordinateurs à partir d'un ou de plusieurs claviers (très utile dans les centres de données ou pour ajouter un clavier de grande taille et une souris à des gadgets mobiles tels que des ordinateurs portables, tablettes et PDA).

Des claviers d'ordinateur tactiles pour envoyer des signaux électriques aux ordinateurs, aux contrôles des portes de garage (détection automatique en cas d'ouverture totale de la porte), en passant par le thermostat qui gère la température dans un réfrigérateur, toutes ces inventions et bien d’autres encore sont commandées par le déploiement inventif et intelligent de toute une série d’interrupteurs différents.

 

Historique des interrupteurs

Avec l’avènement du courant électrique, les scientifiques et inventeurs du XIXe ont été en mesure de concevoir différentes techniques pour arrêter et faire circuler le courant au sein d’un circuit.

Une manifestation d’un immense progrès de l’ère Victorienne est l’invention du premier interrupteur électrique par l'inventeur britannique John Jeffrey Holmes en 1884 (les régulateurs d’intensité d’éclairage ont été inventés 6 ans plus tard par Granville Woods, mais ce n’est qu’en 1905 que l’interrupteur à bascule a été conçu). La « technologie de rupture rapide » de Holmes permet d'interrompre ou de fermer le circuit de manière quasiment instantanée. Elle permet d’éviter des dommages aux contacts de l’interrupteur qui sont dus à l’apparition d’arcs électriques. Cette technologie est encore utilisée aujourd’hui bien que dans la plupart des bâtiments modernes il ait été largement remplacé par le sectionneur. Celui-ci ouvre et interrompt le circuit à l'aide d'un mouvement du type « cheval à bascule » : lorsqu'un côté de l'interrupteur est en position basse, l'autre est en position haute.

 

Eléments techniques importants

Afin de simplifier les équations dans leurs analyses théoriques de circuits, les ingénieurs et concepteurs utilisent souvent le concept d'« interrupteur idéal » qui n’affiche aucune chute de tension à la fermeture, agit instantanément sans décalage lors de l’ouverture et la fermeture et ne connaît aucune limite en termes de tension ou de courant nominal.

Toutefois, dans le monde réel, l’interrupteur idéal n’existe tout simplement pas. Les interrupteurs réels ont des temps de commutation, des résistances et des limites en termes de tensions et d’intensité qu’ils sont à même de gérer. Les interrupteurs idéaux peuvent ainsi mener à des solutions inadaptées dans le monde réel si les propriétés des matériaux réels sont ignorées. Les concepteurs et fabricants d’interrupteurs incluent toujours les effets des propriétés non idéales dans leurs modèles théoriques de réseaux d’interrupteurs de taille importantes (comme les centraux téléphoniques) de telle sorte à ce que les inexactitudes ne se multiplient pas.

 

Vue d’ensemble des différents types d’interrupteurs du point de vue de la fabrication

Variateur d’intensité

Très courant dans les installations domestiques, le variateur d’intensité peut faire varier l’intensité d’une ampoule électrique au moyen d’une résistance variable. Les évolutions les plus récentes ont vu les progrès des variateurs analogiques vers des systèmes numériques, où un microprocessus offre une plus grande flexibilité pour les professionnels, tels que les éclairagistes, qui exigent un niveau élevé de contrôle. En apprendre plus ici

 

Interrupteur à bascule

Actionné manuellement à l’aide d’une poignée, un levier ou un mécanisme de bascule, il existe un nombre important d’interrupteurs à bascule de différents types et tailles pour un usage domestique et industriel. La « bascule » est un mécanisme constitué de deux bras quasiment alignés l’un à l’autre et reliés par le biais d’un pivot ressemblant à un coude. Tout interrupteur à action positive immédiate produit par l’actionnement d’un petit levier peut être désigné par « interrupteur à levier » en termes non techniques. Dans l’industrie, ils sont souvent intégrés mécaniquement afin d'empêcher toute commutation interdite et sont souvent utilisés pour contrôler des hautes tensions ou courants forts. Ils sont également souvent utilisés pour déclencher simultanément un nombre important de contacts électriques. En apprendre plus ici

 

Interrupteurs Reed

Cet interrupteur électrique, inventé en 1936 par W. B. Ellwood in 1936 dans les laboratoires de Bell Telephone, est constitué d’une capsule de verre hermétique qui contient deux contacts sur deux bandes de métal ferreux ou « lames ». Les contacts restent ouverts à moins qu'un champ magnétique ne les contraigne à se fermer. L’interrupteur peut être déclenché soit en approchant un aimant à proximité ou à l'aide d'une bobine qui constitue un relais à lames (plusieurs interrupteurs Reed peuvent être placés au sein de la bobine). Dès que le champ magnétique est retiré, l’interrupteur passe à nouveau à l’état ouvert. Une application classique est le détecteur de proximité sur une alarme anti-cambriolage qui détecte l'ouverture d’une porte ou d’une fenêtre. Ils sont également à l’origine de la mise en veille des ordinateurs portables (mode hibernation) lorsque l’écran est fermé, ainsi que sous forme de détecteurs de vitesse sur les vitesses de voitures et sur les roues de bicyclettes. En apprendre plus ici

 

Sectionneur

Les sectionneurs « basculent » littéralement lorsque l’on exerce une pression pour ouvrir ou fermer les contacts électriques plus qu’ils ne sont déclenchés : lorsqu’un côté est relevé, l’autre s’abaisse, comme un cheval à bascule. Ils sont souvent utilisés dans les limiteurs de surtension, alimentations électriques d’ordinateurs, moniteurs d’affichage et dans de nombreux appareils. Les sectionneurs peuvent être intégrés dans des systèmes de commutation multivoies, de telle sorte à ce que la lumière à l'étage peut être allumée à un niveau inférieur et éteinte à l'étage. En apprendre plus ici

 

Interrupteurs de pression

Les interrupteurs de pression sont conçus pour fermer un contact électrique lorsqu'une pression prédéfinie est atteinte. Ils peuvent être configurés pour se fermer à la suite d’une chute ou d’une augmentation de pression, d’autres sont conçus pour détecter une force mécanique comme des tapis sensibles à la pression pour déclencher l’ouverture automatique de portes dans des immeubles commerciaux. Ils comportent essentiellement un élément (diaphragme, piston, soufflet ou tube de Bourdon) qui se déforme proportionnellement à la pression exercée ce qui actionne l’interrupteur lorsque la pression définie est atteinte. Ils sont utilisés dans l’industrie pour, par exemple, mettre hors service des compresseurs à gaz à commande électrique lorsque la pression de gaz dans le réservoir atteint le niveau souhaité ou lorsqu'il n’y a plus d’alimentation au niveau de l’aspiration. Les autres utilisations sont le déclenchement des voyants lumineux dans les cockpits d’avions si la pression en cabine devient bien trop basse ou des voyants lumineux sur le tableau de bord d'automobiles lorsque le niveau d'huile chute au-dessous du niveau de sécurité. En apprendre plus ici

Microrupteur

Les microrupteurs également connus sous l’appellation d’« interrupteurs miniatures à action rapide » sont des interrupteurs électriques déclenchés à l’aide d'une force physique relativement faible via un point de basculement ou un mécanisme « décentré ». Pour l’essentiel, il s’agit d’un petit mouvement du bouton de commande qui est converti en un grand mouvement au niveau des contacts, un processus qui est déclenché très rapidement. Les contacts peuvent être inversés tout aussi rapidement avec le même petit mouvement au niveau de l’actionneur (un processus connu sous le nom d’« hystérèse »). Les microrupteurs (qui ont également une longue durée de vie et sont peu coûteux) sont ainsi utilisés pour produire des interruptions fiables et nettes dans le circuit commuté. Ils sont souvent utilisés pour réguler les interrupteurs de sécurité dans les systèmes d'extinction de type sprinkler, assurer l’efficacité d’interrupteurs de sécurité et de niveau sur les ascenseurs ou pour déclencher la fonction de verrouillage de sécurité de la porte de fours à microondes (ils sont également utilisés pour détecter un bourrage papier dans les photocopieuses). En apprendre plus ici

 

Interrupteurs sans fil

Les interrupteurs sans fil sont constitués d’un système de commutation en deux parties. Ils utilisent les signaux d’un émetteur sans fil pour acheminer l’information et peuvent être fixés sur n’importe quelle surface adaptée, comme sur un mur par exemple. Les avantages de ce système sont multiples, mais le plus évident est celui qu’ils permettent d’éviter un câblage important par rapport au système classique. En apprendre plus ici

 

Résumé

La variété des interrupteurs électriques utilisés de nos jours et la diversité de leurs applications ont pour conséquence que la vie moderne s’effondrerait rapidement s’ils venaient à dysfonctionner entraînant ainsi des effets catastrophiques. Tous les interrupteurs actuels, du simple sectionneur à l’interrupteur sans fil, sont testés avec rigueur après la phase théorique et la phase de conception.

 

Contenus pertinents concernant les interrupteurs

Microrupteurs

Interrupteurs de pression

Sectionneurs

Interrupteurs sans fil

Interrupteurs à levier