Interrupteur de pression - Fonctionnement

Un interrupteur de pression est un dispositif qui contrôle un contact électrique lorsque une pression de fluide prédéfinie est atteinte (augmentation ou diminution de pression à partir d'un certain niveau de pression préréglé). Les interrupteurs de pression sont utilisés dans diverses applications industrielles et résidentielles telles que les systèmes HVAC, les pompes de puits et les fours. Ils se présentent sous deux types principaux - mécanique et électrique, chacun étant adapté à différentes applications et offrant des avantages uniques. Cet article explore les mécanismes de fonctionnement des types d'interrupteurs de pression, leurs critères de sélection typiques et leurs applications.

Types d'interrupteurs de pression

Interrupteur de pression mécanique

Un interrupteur de pression mécanique (Figure 2) fonctionne sur la base du mouvement physique de ses composants internes, principalement un ressort et soit un diaphragme soit un piston, pour activer un micro-interrupteur électrique à des niveaux de pression prédéterminés. Ces interrupteurs de pression ont généralement trois types de contact différents : normalement ouvert (NO), normalement fermé (NF) et inverseur (SPDT). Lisez notre article sur l'installation d'interrupteur de pression pour un processus d'installation étape par étape.

Principe de fonctionnement

La structure d'un interrupteur de pression mécanique est conçue pour surveiller et répondre aux niveaux de pression dans divers systèmes.

1. Micro-interrupteur (A) : Le micro-interrupteur est responsable de l'ouverture ou de la fermeture du circuit électrique. Il s'active lorsque l'interrupteur de pression détecte que la pression du fluide a atteint le niveau prédéfini.
2. Broche de commande (B) : La broche de commande relie le mouvement mécanique des composants internes de l'interrupteur de pression (comme le piston de commande) au micro-interrupteur. Lorsque la pression déplace le piston, la broche de commande traduit ce mouvement en action du micro-interrupteur.
3. Ressort de plage (C) : Le ressort de plage est ajustable et détermine la plage de pression dans laquelle l'interrupteur fonctionne. En ajustant la tension du ressort (à l'aide de l'écrou de réglage de déclenchement), on peut définir le niveau de pression auquel l'interrupteur activera le micro-interrupteur.
4. Piston de commande (D) : Le piston est un composant mobile qui réagit aux changements de pression. Lorsque la pression au sein du système atteint un certain niveau, elle pousse contre le piston. Ce mouvement est ensuite traduit en signal électrique par le micro-interrupteur.
5. Bouton de déclenchement isolé (E) : Cette fonctionnalité permet un test ou une réinitialisation manuelle de l'interrupteur de pression. Il est isolé pour garantir la sécurité pendant l'opération.
6. Boîtier d'interrupteur (F) : Le boîtier d'interrupteur contient tous les composants internes, les protégeant des éléments extérieurs et assurant la durabilité de l'interrupteur.
7. Écrou de réglage de déclenchement (G) : L'écrou de réglage de déclenchement est utilisé pour ajuster le ressort de plage, permettant aux utilisateurs de définir le niveau de pression souhaité auquel l'interrupteur s'activera.
8. Pression d'entrée (H) : C'est là que la pression du fluide entre dans l'interrupteur de pression. Le niveau de pression à ce point est ce que l'interrupteur surveille et auquel il répond.

En résumé, la pression d'entrée exerce une pression sur le piston de commande, générant une force opposée au ressort de plage. Une fois que la force du piston d'entrée est supérieure à la force opposée du ressort, elle pousse la broche de commande dans le bouton de déclenchement isolé. Ce bouton déplace ensuite le micro-interrupteur de la position NF à la position NO. Si la pression diminue en dessous de la force du ressort, le bouton, la broche et le piston s'éloignent du micro-interrupteur, rompant la connexion. La connexion passe alors de la position NO à la position NF. D'autres composants cruciaux dans un interrupteur de pression mécanique incluent :

• Vis de réglage : Ce composant est utilisé pour calibrer l'interrupteur de pression. En tournant la vis de réglage, les opérateurs peuvent définir la pression à laquelle l'interrupteur s'active ou se désactive. Cette ajustabilité est cruciale pour contrôler la réponse de l'interrupteur aux besoins spécifiques du système.
• Connexion électrique : La connexion électrique est l'endroit où l'interrupteur interface avec le circuit du système. L'interrupteur transmet ses signaux en ouvrant ou fermant un circuit électrique, en fonction de la pression qu'il détecte.
• Joint torique : Le joint torique est un petit composant essentiel qui assure une étanchéité serrée aux points de connexion de l'interrupteur. Il prévient les fuites et la contamination, qui pourraient autrement compromettre la précision de l'interrupteur et l'intégrité du système.
• Port de connexion : C'est le point auquel l'interrupteur de pression est attaché au système. Il est généralement fileté pour permettre une fixation sécurisée, et c'est par ce port que l'interrupteur détecte la pression du système.

Interrupteur de pression électronique

Un interrupteur de pression électronique (Figure 3) surveille la pression d'un fluide et active une sortie électrique lorsque la pression atteint un niveau spécifié. Il combine les fonctions de détection de pression et de commutation électrique en une seule unité, offrant une approche plus sophistiquée et polyvalente du contrôle de la pression par rapport aux interrupteurs de pression mécaniques. Les interrupteurs de pression électroniques offrent des avantages par rapport aux interrupteurs de pression mécaniques :

• Plus grande précision
• Capacité à gérer une large gamme de pressions
• Programmabilité
• Sorties numériques pour l'intégration avec les systèmes de contrôle industriels modernes

Les paramètres suivants peuvent généralement être ajustés par l'utilisateur selon les besoins :

• Point de commutation
• Signaux de sortie
• Hystérésis (discuté plus tard)
• Temps de retard

Les interrupteurs de pression électroniques conviennent pour les systèmes d'équipement automatisés et contrôlés nécessitant une fonction programmable, un affichage numérique, flexibilité, précision, protection contre les intrusions, et stabilité.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'un interrupteur de pression électronique implique plusieurs composants clés et étapes :

1. Capteur de pression : Le composant central qui détecte les changements de pression. Il convertit la pression physique en un signal électrique. Les types de capteurs courants incluent les capteurs piézoélectriques, à jauge de contrainte et capacitifs.
2. Circuit de traitement du signal : Cela inclut des amplificateurs et des convertisseurs analogique-numérique qui conditionnent le signal du capteur, le rendant adapté à l'analyse par l'unité de contrôle.
3. Unité de contrôle : Souvent un microcontrôleur ou un circuit numérique qui interprète le signal du capteur en fonction des seuils programmés (points de consigne). Il décide quand activer ou désactiver l'interrupteur de sortie.
4. Interrupteur de sortie : Cela peut être un relais ou un composant à semi-conducteurs qui ouvre ou ferme un circuit électrique en réponse aux commandes de l'unité de contrôle, contrôlant ainsi des dispositifs externes comme des pompes, des vannes ou des alarmes.
5. Interface utilisateur : De nombreux interrupteurs de pression électroniques disposent d'une interface utilisateur, qui peut aller de simples cadrans pour régler les seuils de pression à des affichages numériques et des claviers pour la programmation et la surveillance.

Lisez notre article sur les interrupteurs numériques pour plus d'informations sur les différents mécanismes de détection utilisés dans un interrupteur de pression électronique.

Interrupteurs de pression mécaniques vs électriques

Lors du choix entre des interrupteurs de pression mécaniques et électriques, considérez les besoins spécifiques de l'application, y compris la précision, le temps de réponse et les capacités d'intégration. Lisez notre article sur l'interrupteur de pression numérique pour plus d'informations.

Critères de sélection

Considérez les paramètres suivants lors de la sélection d'un interrupteur de pression :

1. Type de média : Le type de média doit être compatible avec le matériel du boîtier et le matériau du joint. Le caoutchouc nitrile butadiène (NBR) convient pour une utilisation avec l'air et l'huile hydraulique/machine. Le caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) convient lorsque l'eau est le médium. Les médias couramment utilisés avec les interrupteurs de pression sont :
   1. Huile hydraulique
   2. Huile de chauffage
   3. Térébenthine
   4. Essence
   5. Air
   6. Eau

   Lisez notre tableau de compatibilité chimique pour plus d'informations sur la compatibilité de différents matériaux avec divers médias.

2. Pression : L'interrupteur de pression doit pouvoir résister à la pression maximale de travail. Les interrupteurs de basse pression utilisent généralement un diaphragme comme élément de détection, tandis que les interrupteurs de haute pression utilisent une conception à piston.
3. Température : L'interrupteur de pression doit bien fonctionner dans sa plage de température maximale et minimale.
4. Répétabilité : La précision fait référence à la proximité du point d'activation de l'interrupteur par rapport à la valeur réelle de la pression, tandis que la répétabilité est la capacité de l'interrupteur à s'activer de manière cohérente au même point de pression sur plusieurs cycles. La plage de précision requise détermine la sélection de l'interrupteur de pression pour l'application. Les conceptions à diaphragme offrent généralement plus de précision que la conception à piston.
5. Hystérésis : L'hystérésis est la différence entre le point de commutation et le point de réinitialisation. L'interrupteur reste actif longtemps si le point de réinitialisation est trop grand. Si le point de réinitialisation est trop court, l'interrupteur basculera fréquemment entre les états marche/arrêt. L'hystérésis est configurable dans un interrupteur de pression électrique mais prédéfini par le fabricant dans un interrupteur de pression mécanique.
6. Connexion de processus : La taille et le type de la connexion de processus doivent correspondre à la tuyauterie ou aux équipements du système. Les types courants incluent les connexions NPT, BSP et à bride.
7. Homologations : Choisissez des interrupteurs de pression avec des certifications ATEX pour une utilisation dans une atmosphère potentiellement explosive.
8. Interrupteur de pression électrique ou mécanique : Un interrupteur de pression électrique est plus coûteux mais offre plus de contrôle sur les réglages, comme le point de consigne de pression et l'hystérésis, par rapport à un interrupteur de pression mécanique. Certaines applications peuvent nécessiter la capacité d'ajuster le point de consigne, le point de réinitialisation ou la plage de pression de l'interrupteur. Déterminez si vous avez besoin d'un interrupteur avec des réglages ajustables pour s'adapter aux changements dans les exigences du système.

Applications courantes

Un interrupteur de pression est utilisé dans une large gamme d'applications domestiques et commerciales comme indiqué ci-dessous :

• Les systèmes HVAC, les bouteilles de gaz, les pompes à air, etc., utilisent des interrupteurs de pression pour compresseur d'air pour surveiller et contrôler la pression de l'air des systèmes. Lisez notre article sur l'ajustement de l'interrupteur de pression du compresseur d'air pour en savoir plus sur la manière de les ajuster.
• Les interrupteurs de pression d'huile sont utilisés par les moteurs comme actionneur ou capteur pour déterminer quand la pression d'huile du moteur est tombée en dessous du niveau prédéfini.
• Les interrupteurs de pression de four agissent comme des dispositifs de sécurité à des fins industrielles ainsi que résidentielles. Ils détectent la pression négative lors du démarrage du four et arrêtent le four s'il y a une faible pression d'air.
• Les interrupteurs de pression de pompe de puits sont utilisés dans les bâtiments résidentiels et commerciaux pour amener l'eau du puits et s'assurer qu'il y a suffisamment de pression d'eau dans le système pour fournir de l'eau sans être surpressurisé.
• Les interrupteurs de pression de pompe à eau dans les applications résidentielles, commerciales et agricoles régulent automatiquement le flux d'eau.
• Les interrupteurs de pression de vide mesurent le vide ou la pression négative dans le système. Ils se trouvent dans les chaudières résidentielles, les chauffages électriques, les compresseurs d'air et les systèmes de transmission.

Lisez notre article sur les symboles d'interrupteur de pression pour plus de détails sur les symboles et les schémas d'interrupteur de pression.

FAQ

Que fait un interrupteur de pression ?

Un interrupteur de pression surveille la pression du fluide du système et ouvre ou ferme une connexion électrique en fonction d'un niveau de pression prédéfini.

Comment fonctionne un interrupteur de pression mécanique ?

Un interrupteur de pression mécanique détecte les changements de pression et envoie un signal électrique pour affecter un système afin de le maintenir en fonctionnement de manière sûre et correcte.

Comment ajuster un interrupteur de pression ?

Pour un interrupteur de pression mécanique, tournez l'écrou/le bouton dans le sens des aiguilles d'une montre pour augmenter et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour diminuer le point de commutation. Un interrupteur de pression électrique dispose d'un clavier pour les ajustements.

Quelle est la différence entre un interrupteur de pression et un capteur de pression ?

Les interrupteurs de pression actionnent des interrupteurs électriques à un niveau de pression prédéfini, tandis que les capteurs de pression lisent la pression du système et la convertissent en un signal électrique.