Interrupteur de Pression Expliqué

Un interrupteur de pression contrôle un circuit électrique en fonction de la pression du fluide dans un système en activant ou désactivant le circuit lorsqu'un niveau de pression prédéfini est atteint. Les interrupteurs de pression fonctionnent dans diverses applications industrielles et résidentielles telles que les systèmes CVC, les pompes de puits et les chaudières. Il existe des interrupteurs de pression mécaniques et électriques, chacun 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.

Table des matières

• Interrupteur de pression mécanique
• Interrupteur de pression électronique
• Comment ajuster un interrupteur de pression
• Comment sélectionner un interrupteur de pression
• Applications courantes
• Dépannage des interrupteurs de pression
• FAQs

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 (NC) et contacts de commutation (SPDT).

Comment fonctionne un interrupteur de pression mécanique

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

• Micro-interrupteur (A) : Le micro-interrupteur ouvre et ferme le circuit électrique. Il s'active lorsque l'interrupteur de pression détecte que la pression du fluide a atteint le niveau prédéterminé.
• Broche de fonctionnement (B) : La broche de fonctionnement connecte le mouvement mécanique des composants internes de l'interrupteur de pression (comme le piston de fonctionnement) au micro-interrupteur. Lorsque la pression déplace le piston, la broche de fonctionnement traduit ce mouvement en action du micro-interrupteur.
• Ressort de gamme (C) : Le ressort de gamme est réglable et détermine la plage de pression dans laquelle l'interrupteur fonctionne.
• Piston de fonctionnement (D) : Le piston est un composant mobile qui réagit aux changements de pression. Lorsque la pression dans le système atteint un certain niveau, elle pousse le piston. Ce mouvement est ensuite traduit en un signal électrique par le micro-interrupteur.
• Bouton de déclenchement isolé (E) : Cette fonction permet de tester ou de réinitialiser manuellement l'interrupteur de pression. Il est isolé pour garantir la sécurité pendant le fonctionnement.
• Boîtier de l'interrupteur (F) : Le boîtier de l'interrupteur abrite tous les composants internes, les protégeant des éléments extérieurs et assurant la durabilité de l'interrupteur.
• Écrou de réglage de déclenchement (G) : L'écrou de réglage de déclenchement est utilisé pour ajuster le ressort de gamme, permettant aux utilisateurs de définir le niveau de pression souhaité auquel l'interrupteur s'activera.
• Pression d'entrée (H) : La pression du fluide entre dans l'interrupteur de pression par l'entrée. L'interrupteur surveille le niveau de pression à ce point.

En bref, la pression d'entrée exerce une pression sur le piston de fonctionnement, générant une force opposée au ressort de gamme. Une fois que la force du piston d'entrée est supérieure à la force du ressort opposé, elle pousse la broche de fonctionnement dans le bouton de déclenchement isolé. Ce bouton déplace ensuite le micro-interrupteur de fermé à ouvert. 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 ouverte à fermée. Lisez notre article sur l'installation d'un interrupteur de pression pour plus d'informations sur la façon d'installer un interrupteur de pression dans un système.

Interrupteur de pression électronique

Un interrupteur de pression électronique (Figure 4) surveille la pression d'un fluide et active un signal électrique ou une sortie 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
• La capacité de gérer une large gamme de pressions
• Programmabilité
• Sorties numériques pour l'intégration avec des systèmes de contrôle industriel modernes

Les interrupteurs de pression électroniques conviennent aux systèmes d'équipements automatisés et contrôlés qui nécessitent une fonction programmable, affichage numérique, flexibilité, précision, protection contre l'entrée et stabilité.

Comment fonctionne un interrupteur de pression électronique

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

1. Capteur de pression : Le capteur de pression est le composant central qui détecte les changements de pression, convertissant la pression physique en un signal électrique. Les types courants de capteurs 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 de 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 tels que 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 définir 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 divers mécanismes de détection utilisés dans un interrupteur de pression électronique.

Comment ajuster un interrupteur de pression

L'ajustement d'un interrupteur de pression implique de définir les niveaux de pression souhaités auxquels l'interrupteur s'activera et se désactivera. Pour un interrupteur de pression mécanique, la pression peut être ajustée à l'aide d'une clé hexagonale ou d'un bouton rotatif. Les interrupteurs de pression électroniques ont un affichage numérique pour configurer la fonction de commutation. Les paramètres suivants peuvent généralement être ajustés par l'utilisateur en fonction des exigences :

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

Comment sélectionner un interrupteur de pression

Choisir le bon interrupteur de pression pour une application implique de prendre en compte les paramètres suivants :

1. Interrupteur de pression mécanique vs électrique : Lors du choix entre les interrupteurs de pression mécaniques et électriques, considérez les besoins spécifiques de l'application, tels que la précision, le temps de réponse et les capacités d'intégration (Tableau 1). Par exemple, un interrupteur de pression électronique est plus cher mais offre plus de contrôle sur les réglages, comme le point de consigne de l'interrupteur de pression et l'hystérésis, par rapport à un interrupteur de pression mécanique.
2. Type de média : Le type de média doit être compatible avec le matériau du boîtier et du joint. Le caoutchouc nitrile butadiène (NBR) convient pour une utilisation avec de l'air et de l'huile hydraulique/de machine. Le caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) est préféré pour les systèmes d'eau potable car il n'affecte pas le goût de l'eau. Les médias courants utilisés avec les interrupteurs de pression sont :
   1. Huile hydraulique
   2. Huile de chauffage
   3. Térébenthine
   4. Essence
   5. Air
   6. Eau

3. Pression : L'interrupteur de pression doit être capable de supporter la pression de travail maximale. Les interrupteurs de basse pression utilisent généralement un diaphragme comme élément de détection, tandis que les interrupteurs de haute pression utilisent un design de piston.
4. Température : La plage de température de l'interrupteur de pression doit inclure les températures minimales et maximales de l'application. Les interrupteurs de pression haute température doivent utiliser des matériaux capables de résister à des températures élevées sans se dégrader.
5. Précision et répétabilité : La précision se réfère à la proximité du point d'activation de l'interrupteur par rapport à la valeur de pression réelle, 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 de diaphragme offrent généralement plus de précision que le design de piston.
6. Hystérésis : L'hystérésis est la différence entre le point de commutation et le point de réinitialisation. L'interrupteur reste actif pendant 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 prédéfinie par le fabricant dans un interrupteur de pression mécanique.
7. Connexion de processus : La taille et le type de connexion de processus doivent correspondre à la tuyauterie ou à l'équipement du système. Les types courants incluent NPT, BSP et connexions à bride.
8. Approbations : Choisissez des interrupteurs de pression avec des certifications ATEX pour une utilisation dans une atmosphère potentiellement explosive.

Tableau 1 : Interrupteur de pression mécanique vs électronique

Critères	Interrupteur de pression mécanique	Interrupteur de pression électronique
Coût	Plus abordable	Coût plus élevé
Complexité de l'application	Meilleur pour un contrôle simple et basique	Idéal pour un contrôle complexe et précis
Précision	Précision de base	Haute précision
Durabilité	Robuste dans des conditions difficiles	Sensible aux environnements extrêmes
Besoins en énergie	Aucune alimentation externe nécessaire	Nécessite une source d'énergie
Adaptabilité environnementale	Gère bien les conditions difficiles	Nécessite une protection contre les éléments
Entretien	Faible entretien	Peut nécessiter plus d'entretien
Caractéristiques	Fonctionnalité de base marche/arrêt	Fonctionnalités avancées comme les affichages et la programmabilité
Temps de réponse	Réponse plus lente	Réponse plus rapide
Applications d'exemple	CVC, pompes de puits, compresseurs d'air	Automatisation industrielle, contrôle de processus, systèmes CVC avancés

Applications courantes

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

• CVC, cylindres de gaz, pompes à air, etc. utilisent des interrupteurs de pression de compresseur d'air pour surveiller et contrôler la pression de l'air des systèmes. Lisez notre article sur l'ajustement des interrupteurs de pression de compresseur d'air pour en savoir plus sur la façon 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 chaudière agissent comme dispositifs de sécurité pour des fins industrielles ainsi que résidentielles. Ils détectent la pression négative lors du démarrage de la chaudière et arrêtent la chaudière s'il y a une basse pression d'air.
• Les interrupteurs de pression de pompe de puits sont utilisés dans les bâtiments résidentiels et commerciaux pour extraire 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 débit 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 des interrupteurs de pression pour plus de détails sur les symboles et les diagrammes des interrupteurs de pression.

Dépannage des interrupteurs de pression

Il existe plusieurs signes indiquant qu'un interrupteur de pression peut être défectueux. Les indicateurs courants incluent :

• L'interrupteur de pression n'active ou ne désactive pas le système connecté comme prévu
• Fonctionnement erratique ou incohérent
• Bruits inhabituels provenant de l'interrupteur

Suivez ces étapes pour dépanner un interrupteur de pression défectueux :

1. Assurez-vous que toutes les connexions sont sécurisées et exemptes de corrosion.
2. Utilisez un multimètre pour tester la continuité de l'interrupteur.
3. Si l'interrupteur ne montre pas de continuité lorsqu'il devrait être fermé, il peut être défectueux.
4. Vérifiez le diaphragme ou le piston pour tout signe d'usure ou de dommage.
5. Pour les interrupteurs de pression mécaniques, assurez-vous que le ressort de gamme et la vis de réglage sont correctement réglés et ne sont pas usés.
6. Pour les interrupteurs de pression électroniques, inspectez le capteur et le circuit de traitement du signal pour toute défaillance.
7. Assurez-vous que les réglages sont corrects et n'ont pas été modifiés.

Si ces étapes ne résolvent pas le problème, il peut être nécessaire de remplacer complètement l'interrupteur de pression.

FAQs

Quelles caractéristiques un interrupteur de pression extérieur doit-il avoir pour résister à des environnements difficiles ?

Un interrupteur de pression extérieur doit avoir un boîtier robuste avec un indice de protection IP élevé, tel que IP65 ou supérieur, pour se protéger contre la poussière et l'entrée d'eau.

Un interrupteur de pression peut-il être réparé ?

Oui, un interrupteur de pression peut souvent être réparé si le problème est mineur, comme le remplacement d'un diaphragme défectueux ou le nettoyage des contacts électriques, mais des dommages graves peuvent nécessiter un remplacement.

Quel interrupteur de pression convient à une pompe de puits ?

Un interrupteur de pression mécanique convient à une pompe de puits, car il fournit un contrôle marche/arrêt fiable pour maintenir la pression de l'eau.

Qu'est-ce qu'un interrupteur de pression sur une chaudière ?

Un interrupteur de pression dans une chaudière assure une ignition sécurisée en vérifiant la ventilation appropriée des gaz de combustion à travers la pression de tirage (le flux d'air créé par le moteur d'induction pour expulser les gaz) du moteur d'induction.