Commutateur SPDT : compréhension des fonctionnalités, des applications et des types

Introduction

SPDT interrupteur est important en électronique, où deux liaisons de sortie sont fournies pour permettre à une entrée de deux sorties différentes. Ils peuvent être adaptés à presque tous les systèmes électriques, de l'éclairage résidentiel aux appareils électroniques complexes. Ils ont trois bornes, dont l'une est connectée à l'une des bornes de sortie. Le nom « ON/ON » est inventé parce qu'ils ferment un circuit à un moment donné. Les interrupteurs à ouverture avant fermeture fonctionnent de manière à ce que les informations provenant d'une source soient transférées vers deux circuits différents, de manière similaire au fonctionnement des aiguillages ferroviaires.

Quelle est l’importance du commutateur SPDT ?

L'interrupteur unipolaire à deux directions (SPDT) est un composant très adaptable et largement utilisé dans le domaine de l'électrotechnique et de l'électronique. Son architecture et sa conception permettent à cet interrupteur de modifier, moduler, contrôler ou commuter des signaux, ou encore de gérer deux voies dans un système de gestion de l'alimentation ou de redondance. Outre son utilisation courante dans les appareils électroménagers, les systèmes automobiles et les commandes industrielles, l'interrupteur SPDT est essentiel dans les circuits logiques pour la fabrication de portes logiques simples ou la commutation d'état. Peu coûteux et fiables, les interrupteurs SPDT offrent une large plage de fonctionnement, ce qui permet de les utiliser facilement dans presque toutes les situations, aussi bien dans les produits grand public que dans les machines industrielles. Ils trouvent de nombreuses applications dans divers systèmes électriques. numérique et analogiqueEn général, les commutateurs SPDT augmentent la fonctionnalité et la fiabilité des systèmes électroniques.

Composants d'un interrupteur unipolaire bidirectionnel (SPDT)

Un interrupteur unipolaire à deux directions possède trois connexions, dont une connexion d'entrée et deux connexions de sortie. Cependant, pour fonctionner comme interrupteur, le milieu doit être un port d'entrée. Les deux ports de sortie sont décrits comme « normalement ouverts » et « normalement fermés », qui correspondent respectivement aux états « connectés » et « non connectés ». L'appareil est équipé d'une connexion commune située sous son composant mobile. Au fur et à mesure que le mécanisme passe d'un état de fermeture normale à un état d'ouverture normale, le contact mutuel entre les deux extrémités change progressivement. L'interrupteur agit comme un pont en laissant passer l'électricité d'une extrémité à l'autre.

Comment fonctionne le commutateur SPDT ?

Un commutateur SPDT relie une entrée à deux sorties. Cette connexion permet de contrôler les circuits via différentes méthodes.

Présentation du commutateur unipolaire bidirectionnel (SPDT)

• Borne commune (C) : Le « pôle » du commutateur, reliant le signal source.
• Borne normalement fermée (NF) : Borne commune connectée pendant les conditions de fonctionnement normales, permettant le passage du courant.
• Borne normalement ouverte (NO) : Lorsqu'on commute les interrupteurs, la connexion passe de NC à NO, créant ainsi un nouveau circuit.
• L'interrupteur SPDT ouvre ou ferme deux connexions, faisant passer le courant là où passent les deux connexions lorsqu'il est « activé ».

La borne commune du commutateur SPDT se connecte pendant les états d'inactivité au contact normalement fermé. Par conséquent, dans cette position, le courant électrique est délivré au circuit. La connexion passe de la borne NC à la borne NO lorsque le relais est sous tension (contact NO). Ce mode de liaison change, détruisant le circuit au niveau de la borne NC et en installant un nouveau au niveau de la borne NO, inversant ainsi le sens du courant qui circule.

Types de commutateurs SPDT

Il existe deux types d'interrupteurs SPDT : Make Before Break et Break Before Make.

• BBM : par défaut, un commutateur SPDT BBM entre en contact avec le pôle du circuit normalement fermé, mais pas avec le circuit normalement ouvert. Lors de la mise sous tension, il coupe le circuit normalement fermé et se connecte ensuite au circuit normalement ouvert.
• MBB : Normalement, un pôle de commutation SPDT MBB est connecté au circuit fermé et non au circuit ouvert. Lorsqu'il est désactivé, il se connecte d'abord au circuit normalement ouvert avant de se déconnecter du circuit normalement fermé.

Câblage d'un commutateur SPDT dans un circuit de base

Il est beaucoup plus facile de réaliser un plan de câblage pour un commutateur SPDT dans les circuits les plus simples. Il peut être décomposé plus en détail pour être élaboré dans les étapes suivantes :

• Déterminez exactement où le circuit commence et se termine.
• Connectez la borne d'entrée au contact commun du commutateur SPPT du transistor bipolaire à grille coulissante.
• Connectez l'appareil ou la charge au contact normalement ouvert ou normalement fermé sur une borne de sortie.
• Connectez l'autre borne de sortie au côté d'alimentation négatif ou au beouf .
• Allumer pour vérifier la connexion.
• Vérifiez que l'interrupteur peut maintenir le courant et la tension d'alimentation.
• Assurez-vous que tout le câblage est bien fixé ; éliminez toute possibilité de court-circuit dû à des conducteurs exposés ou à des connexions défectueuses entre les fils.

Schéma de circuit d'un interrupteur unipolaire bidirectionnel (SPDT)

Les interrupteurs de commande sont très importants dans les systèmes électriques car ils constituent le moyen le plus simple de mettre hors tension et sous tension. Un interrupteur à bascule SPDT est doté de trois bornes avec une entrée et deux sorties, désignées par A et B. Les connexions doivent résider entre COM et A ou B, car des changements se produisent aux deux extrémités, ce qui conduit au contrôle de l'équipement à partir de deux emplacements différents, un scénario qui se produit toujours dans les circuits à trois voies.

Une source d'alimentation de 12 volts, une ampoule, un moteur électrique et un interrupteur unipolaire à deux directions sont câblés dans le circuit illustré. Cela permet à l'interrupteur à bascule de contrôler deux charges : une lumière et un moteur. Dans une position de l'interrupteur, l'ampoule doit s'allumer et le moteur doit être éteint, et l'inverse est possible dans l'autre position.

Structure d'un commutateur unipolaire bidirectionnel (SPDT)

Vous trouverez ci-dessous un exemple de la manière dont cet interrupteur est assemblé dans sa forme la plus simple. Certains composants de cet interrupteur comprennent un pôle, une course et des réglages d'ouverture et de fermeture.

• Le pôle : Le pôle fait référence au circuit interne de l'interrupteur. Selon le nombre de circuits distincts qu'il contrôle, un interrupteur est appelé unipolaire ou bipolaire.
• Le lancer : ce nombre vous indique le nombre de cycles contrôlés par la perche. « Lancer simple » ou « lancer double » fait généralement référence au nombre de cycles distincts qu'une perche peut gérer.
• L'Open : Lorsque la perche n'est pas liée à un seul lancer, on l'appelle « ouvert » ou « ouvert ».
• La fermeture : qu'est-ce que la fermeture ? Un état avec un seul lancer lié au poteau est appelé l'état fermé ou clos.

Une configuration SPDT comporte trois bornes. L'une est marquée comme étant normalement ouverte, une autre comme étant normalement fermée et la troisième est la connexion commune. Ce commutateur est doté de cinq bornes : deux entrées et trois sorties. Ces types de commutateurs peuvent toutefois être importants dans d'autres situations, par exemple lorsqu'il faut basculer entre différentes sources d'alimentation. Le SPDT fonctionne presque de la même manière que le commutateur SPST.

Lecture d'un commutateur unipolaire bidirectionnel (SPDT)

Connaître les sorties des commutateurs SPDT fait partie de toute programmation de microcontrôleur. Avec une broche centrale partagée et deux terminaux supplémentaires, ces appareils sont relativement faciles à comprendre et donc utiles dans les situations où des options binaires doivent être saisies.

Outils et accessoires

Les outils les plus couramment utilisés pour lire un commutateur SPDT incluront Arduino 101 ou Arduino Uno, un commutateur SPDT, un breadboard, des fils de liaison, des LED bleues et jaunes et deux 100 Ω résistances.

Composants de circuits

Arduino peut influencer la LED et le commutateur, cependant, étant donné ce fait, il est suggéré d'utiliser le rail d'alimentation pour contribuer à une alimentation stable de 3.3 V à ces trois appareils en même temps.

Ce sont:

Borne de terre (GND)

• À l'aide d'un fil, reliez la sortie 3.3 V de l'Arduino au rail d'alimentation rouge de la planche à pain.
• Utilisez un cavalier noir pour connecter le rail noir de la platine d'expérimentation à la broche de terre d'un Arduino

Configuration du microcontrôleur

• Connectez la borne centrale du commutateur SPDT avec la broche huit sur Arduino.
• Une jambe du commutateur externe doit être connectée au rail d’alimentation rouge sur la platine d’expérimentation.
• Un fil supplémentaire doit être utilisé pour connecter la deuxième broche externe au rail de terre noir sur ce type particulier d'appareil électronique.

Intégration de LED avec microcontrôleur

• Soudez les broches négatives de la LED sur le rail noir de la platine d'expérimentation.
• Rattachez les bornes positives aux résistances de 100 ohms.
• Respectivement, les cinquième et sixième broches sont celles qui accueillent ces résistances.

Code

Demo

La valeur de sortie modifie le signal de sortie en connectant le commutateur à la source de 3.3 V et à la terre, contrôlant ainsi la manière dont un DEL agit. Lorsqu'il est dans sa position initiale, la LED bleue s'allume ; ainsi, l'interrupteur forme un signal d'entrée utile en robotique.

Utilisations courantes des commutateurs SPDT ?

Les applications les plus courantes des commutateurs SPDT concernent la commande de la puissance et de la tension des moteurs réversibles, des sélecteurs, des circuits de commande, des équipements audio, des interrupteurs de sécurité et des alimentations. Ils permettent de contrôler le sens de rotation d'un moteur à courant continu, de sélectionner une entrée ou une sortie, d'allumer ou d'éteindre un appareil, d'acheminer un signal audio et de couper l'alimentation en cas de danger. Les commutateurs SPDT commutent entre différentes tensions de sortie ou activent/désactivent l'alimentation. Cette polyvalence les rend indispensables dans les appareils électriques et électroniques.

Applications/utilisations des commutateurs SPDT

• Contrôle la charge à partir de deux emplacements différents dans un circuit à trois voies.
• Permet de contrôler deux circuits différents avec une seule entrée.
• Circuit de commande pour les commutateurs de sortie d'ABB/Siemens VFD et un système PLC.
• Tous les commutateurs d’accès partagent une disposition commune.

Interrupteur SPDT pour contrôler plusieurs circuits

Le texte fournit une explication systématique de la manière de configurer un commutateur SPDT pour réguler plusieurs circuits en connectant chaque circuit à l'une des bornes de sortie du commutateur.

• Pour les circuits qui ont une entrée et une sortie, isolez le circuit.
• L'entrée du circuit doit être connectée à la borne commune du commutateur SPDT.
• La liaison de sa sortie à une extrémité à une borne de commutation doit être effectuée sur votre circuit.
• Lorsque vous connectez un autre circuit, vous devez prendre l'autre borne de sortie du commutateur avant de le connecter.
• Continuez avec les étapes 3 et 4 pour plus de circuits.
• Testez les circuits en actionnant l'interrupteur.
• Assurez-vous que la puissance et l’ampérage de votre système électrique correspondent à l’interrupteur que vous souhaitez utiliser.
• Évitez les courts-circuits en fixant solidement chaque fil à son point de connexion approprié.
• Soyez toujours prudent lorsque vous travaillez avec de l’électricité.

Avantages désavantages

Le commutateur SPDT est économique, très fiable, fonctionne à des tensions et des courants élevés et fournit des courants largement suffisants pour commander des relais, des pompes et des moteurs. Son principal inconvénient est son incapacité à contrôler deux charges simultanément, ce qui engendre des coûts importants.

En quoi les commutateurs SPDT diffèrent-ils des SPST et DPDT ?

Pour être mieux compris, les SPDT doivent être comparés à de nombreuses autres configurations courantes de pressostats :

unipolaire unidirectionnel

Un type d'interrupteur électrique est appelé interrupteur SPST. Il est doté d'une liaison qui peut être activée ou désactivée à partir d'une source d'entrée. Le fait d'avoir des points de contact appelés « normalement ouverts » ou « normalement fermés » réduit le coût de l'observation de cette pression.

Double jet double pôle

DPDT signifie « Double Pole Double Throw ». Il s'agit de pressostats électriques capables de connecter deux sources d'entrée différentes à deux sorties. L'appareil ne comprend que deux composants de commutation SPDT qui sont connectés.

Choisissez le bon commutateur SPDT pour le travail

Choisissez le bon interrupteur SPDT à utiliser avec vos outils ou à des fins professionnelles en fonction de spécifications telles que la tension actuelle, la température, l'environnement, la taille, la position de fixation, les matériaux de construction et les actionneurs. Applications Engineering propose une large gamme d'interrupteurs électriques de bonne qualité disponibles dans plusieurs conceptions de jet : interrupteurs à semi-conducteurs, SPST et à pression différentielle.

Taille

Comme nous l'avons déjà mentionné, certains interrupteurs sont si petits qu'on les voit à peine ; d'autres sont si gros qu'il faut un camion pour les déplacer. En revanche, une installation industrielle robuste n'a pas besoin d'un interrupteur surdimensionné ; cependant, il peut être préférable pour deux raisons : ce type d'interrupteur peut être utilisé avec des gants ou lorsque le contrôle de la motricité fine est limité. Les petits produits intégrés veulent généralement être aussi petits que possible.

Etat par défaut

La plupart des interrupteurs n'ont pas d'état défini, bien que certains types d'interrupteurs momentanés aient un réglage par défaut. Ces interrupteurs reviennent immédiatement à leur état normal dès que la force extérieure cesse. Ces interrupteurs temporaires peuvent également être réglés pour être activés ou désactivés par défaut.

Positions

Cela indique le nombre d'interrupteurs intégrés dans un seul appareil. Chaque interrupteur est commandé individuellement et se trouve à l'intérieur de l'appareil, mais diffère par sa course et sa position.

Options de montage

Les commutateurs peuvent être montés sur des circuits imprimés. à travers le trou et montage en surface configurations ; le pas est important pour la comptabilité de la maquette. Des supports de panneau ou des rails DIN sont disponibles pour divers cas. La méthode de montage est généralement déterminée par le type d'installation et la taille du commutateur. Les petits commutateurs sont montés directement sur des circuits imprimés tandis que les plus grands sont montés sur des panneaux ou sur des rails DIN.

Options d'actionnement

Des interrupteurs manuels ou électroniques peuvent être nécessaires, avec de grands gants, de petits tournevis ou d'autres outils spéciaux. Le choix le plus courant qu'une entreprise doit généralement faire est le niveau des actionneurs. Cependant, d'autres options disponibles pour l'actionnement sont les niveaux d'actionneur surélevés ou plats.

Courant et tension nominale

Les commutateurs peuvent être conçus pour des tensions allant de quelques volts à des centaines ou des milliers d'ampères. Bien qu'il existe une correspondance générale entre les valeurs nominales de courant et de tension, il ne s'agit en aucun cas d'une règle. Des commutateurs de conception physique très similaire, capables de supporter des courants élevés, peuvent ne pas supporter une tension élevée. Il faut veiller à ce que le commutateur soit adapté à la fois au courant et à la tension prévus dans une application particulière.

Facteurs environnementaux

Le Note IP La protection contre les infiltrations d'eau ou de poussière d'un commutateur identifie le niveau de pénétration de poussière ou d'eau, de vibrations ou d'impacts physiques auquel il est conçu pour résister. Les commutateurs anti-vandalisme ou renforcés sont ceux qui continuent de fonctionner en cas de dommages délibérés de la part d'un utilisateur. Tous ces facteurs sont pris en compte dans la fabrication de chaque commutateur, et différentes fonctionnalités sont ajoutées à diverses séries ou applications.

Erreurs courantes lors du câblage d'un commutateur SPDT

Consignes de sécurité pour la connexion des commutateurs SPDT

1. Pas de câblage en arrière : toutes les bornes de sortie, NO et NC, doivent être correctement connectées, et il faut savoir de quelle ligne de sortie il s'agit par rapport à l'état du commutateur.
2. Fixation des fils : Tous les fils doivent être correctement fixés et recouverts pour éviter les courts-circuits.
3. Pas de fils fins : les fils doivent être d’une taille capable de transporter la puissance et la tension du circuit pour éviter d’endommager les pièces électriques.
4. Choix d'un interrupteur approprié : La tension et l'intensité nominales de l'interrupteur doivent être adaptées au circuit afin d'éliminer les risques d'électrocution.
5. Testez le circuit avant d'appliquer l'alimentation : utilisez un voltmètre ou un autre équipement de test pour sonder le circuit à la recherche de problèmes avant d'appliquer des composants coûteux ou sensibles.
6. Règles de sécurité de base : Assurez-vous que l'alimentation électrique est toujours coupée lorsque vous travaillez dessus. Portez un équipement de sécurité approprié pour vous protéger des décharges électriques. Conservez les câbles et les composants à l'intérieur du boîtier.

Comment résoudre les problèmes de câblage des commutateurs SPDT

Voici quelques stratégies de résolution des problèmes de câblage des commutateurs SPDT :

• Intégrité du câblage : il convient de s'assurer que toutes les connexions sont bien serrées afin que les fils ou pièces nus ne se desserrent pas.
• Alignement de l'interrupteur : Assurez-vous que l'interrupteur est au bon endroit ; prolongeant ainsi sa durée de vie en service.
• Potentiel électrique et vitesse : La quantité de courant et d'ampérage dans le circuit doit être vérifiée par rapport aux spécifications données.
• Rechercher des positions courtes : Les courts-circuits doivent être trouvés pour isoler les circuits défectueux.

Testez le circuit : vérifiez les problèmes de câblage ou de connexions à l'aide d'un multimètre ou d'autres outils de test. Remplacez le commutateur s'il ne fonctionne toujours pas correctement.

En suivant ces étapes de dépannage, vous pouvez diagnostiquer et résoudre efficacement les problèmes liés au câblage du commutateur SPDT.

Le respect de ces directives vous permettra d’identifier et de résoudre efficacement les problèmes de câblage avec les commutateurs SPDT.

Conclusion

Les commutateurs SPDT sont largement utilisés et demeurent des composants essentiels de nombreuses conceptions électriques et électroniques grâce à la flexibilité qu'ils offrent dans la gestion de l'alimentation et/ou le contrôle des circuits. Leur capacité à connecter une entrée commune à l'une ou l'autre de deux sorties distinctes explique leur utilisation dans des applications allant des produits grand public aux applications industrielles. La compréhension des différentes catégories, des caractéristiques de coût d'exploitation et des connexions électriques des commutateurs SPDT est fondamentale pour tout utilisateur ou étudiant en électronique souhaitant concevoir correctement des circuits et réussir leur mise au point. Le choix judicieux du commutateur adapté aux exigences de l'application, associé au respect des normes de câblage et d'installation, contribue à améliorer la fiabilité et l'efficacité des systèmes électroniques.