Les interrupteurs sont littéralement partout ! Ils sont dans de nombreux appareils que nous utilisons au quotidien et une partie la plus basique d’à peu près tous les projets d’électronique ! Donc, dans ce tutoriel sur les bases de l’électronique, nous allons couvrir les différents types d’interrupteurs et quelles sont les applications pour lesquelles ils sont utilisés.
Au plus basique, un interrupteur allume ou éteint quelque chose. Il y a un interrupteur de lumière par exemple dans presque toutes les pièces de votre maison. Il y a un interrupteur pour allumer ou éteindre votre téléviseur. Il existe même un interrupteur pour allumer et éteindre votre voiture ou votre moto ! Mais les interrupteurs sont encore plus fondamentaux que le fait d’allumer ou d’éteindre votre appareil. Ce qu’ils font en réalité, c’est fermer (permettre au courant de circuler) ou ouvrir un circuit (arrêter le passage du courant). Cela a de nombreuses applications au-delà de la fonction de base marche/arrêt !
Les boutons de la télécommande de votre téléviseur qui changent le volume, la chaîne et les entrées n’allument ou n’éteignent pas la télécommande ou le téléviseur, mais ils démarrent ou arrêtent le flux de courant, ce qui indique à la télécommande de faire quelque chose en signalant à un circuit intégré de transmettre un code IR. En fait, nous avons un tutoriel sur la construction de circuits infrarouges et une télécommande TV B-Gone !
Différents types d’interrupteurs
Différents types d’interrupteurs ont différentes catégories. Il y a deux catégories principales d’interrupteurs que vous rencontrerez. Ce sont les interrupteurs mécaniques et les interrupteurs électriques. Les interrupteurs mécaniques nécessitent un fonctionnement physique par un humain, un animal, ou même un dispositif mécanique. Les interrupteurs électriques sont des interrupteurs qui sont contrôlés dans le cadre d’un circuit, comme un relais ou un transistor. Les commutateurs électriques peuvent ou non être à l’état solide (c’est-à-dire à base de semi-conducteurs).
Types de commutateurs mécaniques
Couvrons les types de base de commutateurs mécaniques. Bien qu’il existe des centaines de types d’interrupteurs mécaniques en fonctionnement et en production dans le monde entier, par souci de concision, nous allons nous concentrer sur les principaux types que vous êtes susceptibles de rencontrer.
Pôles vs lancers
Les interrupteurs mécaniques sont généralement décrits par une combinaison de deux de leurs principales caractéristiques : les pôles et les lancers.
- Pôles : Un pôle fait référence au nombre de circuits qu’un interrupteur peut commander. Un interrupteur unipolaire ne peut contrôler qu’un seul circuit, tandis qu’un interrupteur bipolaire peut contrôler deux circuits. La limite du nombre de pôles est fondamentalement illimitée en fonction des méthodes de construction de l’interrupteur. Si vous le décomposez à leur plus simple expression, un interrupteur bipolaire n’est rien d’autre que deux interrupteurs unipolaires séparés qui sont mécaniquement liés ensemble.
- Les lancers : Un throw fait référence au nombre de connexions de sortie auxquelles un interrupteur peut connecter son entrée. Un simple interrupteur unidirectionnel est simplement un interrupteur marche/arrêt. Lorsque l’interrupteur est éteint, le courant ne peut pas circuler. Un interrupteur à deux positions connecte l’entrée à l’une des deux bornes de sortie. Il peut être utilisé pour commuter entre une lumière rouge et une lumière verte, par exemple. L’un ou l’autre reçoit du courant, mais pas les deux en même temps.
À cause de cela, vous verrez couramment des interrupteurs appelés par le nombre de pôles et de lancers. Voici quelques exemples courants :
- SP-ST : unipolaire, unidirectionnel
- DP-ST : bipolaire, unidirectionnel
- DP-DT : bipolaire, bidirectionnel
Cette illustration montre la différence entre unidirectionnel et bidirectionnel (tous deux unipolaires) :
Cette illustration montre la différence entre unipolaire et bipolaire (tous deux unidirectionnels) :
Exemples courants de pôles et de lancers
Regardons quelques exemples très courants de ces combinaisons de pôles et de lancers tels qu’ils s’appliquent à différents types d’interrupteurs. Les plus courants sont le simple et le double. Cependant, il existe des interrupteurs avec beaucoup plus de pôles et/ou beaucoup plus de lancers.
Un interrupteur unipolaire unidirectionnel (SPST) est le type d’interrupteur le plus courant que vous rencontrerez. Il contrôle simplement le flux de courant d’une seule entrée. Marche ou arrêt. Rien de plus.
Un interrupteur de type DPST (double-pole single-throw) ressemble beaucoup à un interrupteur SPST, mais il contrôle deux entrées séparément. C’est très pratique lorsque vous avez deux appareils distincts qui doivent être contrôlés par un seul interrupteur. Dans une salle d’arcade, vous pouvez avoir besoin d’éteindre le Raspberry Pi alimenté en 5 volts et le rétro-éclairage de la marquise en 120 volts. Un interrupteur DPST vous permet de contrôler deux appareils avec des tensions et des spécifications de courant différentes.
Un interrupteur unipolaire à deux positions (SPDT) ne contrôle qu’une seule entrée, mais la commute entre deux sorties. Cela pourrait vous permettre de commuter entre une LED rouge et et une LED verte en basculant un interrupteur. Aucune des deux ne reçoit de courant en même temps. Un interrupteur SPDT peut remplacer un interrupteur SPST en ne connectant qu’une des deux sorties.
Il existe bien sûr de nombreuses autres combinaisons de pôles et de lancers. Voici une illustration pratique de certains des types les plus courants :
Interrupteurs momentanés vs interrupteurs à verrouillage
Alors que nous continuons à explorer les différents types d’interrupteurs, une autre distinction importante des interrupteurs que vous rencontrerez est la polarisation. Certains interrupteurs conservent l’état dans lequel vous les avez placés, jusqu’à ce que vous changiez physiquement l’état, c’est ce qu’on appelle un interrupteur à verrouillage (parfois appelé interrupteur maintenu). Un interrupteur momentané, quant à lui, ne maintient son état que lorsque vous l’enfoncez et revient à son état normal lorsque vous le relâchez. Les interrupteurs momentanés sont généralement activés par pression (c’est-à-dire en appuyant sur le bouton de votre jeu d’arcade), cependant, ils pourraient être activés par d’autres moyens tels que la température, ou la lumière.
Types d’interrupteurs électriques
Maintenant, passons en revue les types d’interrupteurs électriques. Comme nous l’avons mentionné précédemment, les interrupteurs électriques sont contrôlés par un changement électrique. Ils peuvent être soit de conception électromécanique, soit basés sur les semi-conducteurs.
Les relais
Les relais sont des types d’interrupteurs électromécaniques. Ils sont généralement constitués d’une bobine qui génère une charge magnétique lorsque le courant la traverse. Cette charge magnétique attire ou repousse un aimant de type fixe qui est connecté à un interrupteur mécanique. Les relais sont parfaits pour permettre à des dispositifs à basse tension de contrôler des circuits à haute tension. Par exemple, une broche GPIO de 5 volts d’un Arduino ou d’un Raspberry Pi peut contrôler une lampe de 120 volts à l’aide d’un relais.
Bien sûr, selon le type de relais, il pourrait s’agir de n’importe quelle combinaison de haute-basse tension/tension-courant ! Il pourrait s’agir de 240 volts AC activant une LED !
RELATED : Tutoriel Arduino sur les relais
Transistors bipolaires
Certaines personnes passent des années à bricoler de l’électronique avant de comprendre qu’un transistor est (ou peut être) un interrupteur électrique ! Les transistors ont trois fils appelés base, collecteur et émetteur. Nous passerons sur la complexité des transistors pour les besoins de ce tutoriel, mais il suffit de dire que le niveau de saturation du transistor est atteint, il agira comme un simple interrupteur électrique.
Autres interrupteurs électriques
Bien sûr, il existe de nombreux autres types de composants électriques qui peuvent être un interrupteur électrique. Comme les thyristors, les redresseurs contrôlés par le silicium et les MOSFETs. Même une diode est un type d’interrupteur électrique quand on y pense. Lorsqu’elle limite le courant dans sa direction inverse, elle agit comme un interrupteur !