La résistance de tout conducteur dépend généralement de la température. La résistance des métaux augmente avec la chaleur. Du point de vue de la physique, cela s'explique par une augmentation de l'amplitude des vibrations thermiques des éléments du réseau et une augmentation de la résistance au flux directionnel des électrons. La résistance des électrolytes et des semi-conducteurs diminue lorsqu'ils sont chauffés - ceci s'explique par d'autres processus.
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Comment fonctionne une thermistance
Dans de nombreux cas, le phénomène de la résistance à la température est préjudiciable. Par exemple, la faible résistance du filament d'une lampe à incandescence lorsqu'il est froid fait qu'elle s'éteint lorsqu'elle est allumée. La modification de la valeur de la résistance des résistances fixes lors du chauffage ou du refroidissement entraîne des changements dans les paramètres du circuit.
Des résistances avec un TCR - coefficient de température de la résistance - réduit ont été développées pour combattre ce phénomène. Ces éléments sont plus chers que les éléments conventionnels. Mais il existe des composants électroniques, qui ont une dépendance prononcée à la température et un coefficient de résistance normalisé. Ces éléments sont appelés thermistances ou thermoéléments.
Types et construction des thermistances
Les thermistances peuvent être divisées en deux grands groupes en fonction de leur réaction aux changements de température :
- Si la résistance diminue lorsqu'elle est chauffée, de telles thermistances sont appelées Thermistances NTC (coefficient de température négatif de la résistance) ;
- Si la résistance augmente lorsqu'elle est chauffée, la thermistance a une caractéristique CTP positive (caractéristique CTP) - de tels éléments sont également appelés Les éléments CTP tels que ceux-ci sont également appelés thermistances CTP ..
Le type de thermistance est déterminé par les propriétés du matériau de la thermistance. Les métaux augmentent leur résistance lorsqu'ils sont chauffés, c'est pourquoi ils (ou plutôt les oxydes métalliques) sont utilisés comme base pour les thermorésistances avec un TKC positif. Les semi-conducteurs ont la dépendance inverse, c'est pourquoi ils sont utilisés pour fabriquer des éléments CTN. Les éléments résistifs thermostatiques à TKC négatif peuvent théoriquement être fabriqués sur la base d'électrolytes, mais cette variante est très peu pratique en pratique. Son créneau est la recherche en laboratoire.
La conception des thermistances peut être différente. Ils se présentent sous la forme de cylindres, de billes, de rondelles, etc. avec deux fils (comme un résistance conventionnelle). Il est possible de choisir la forme la plus pratique pour l'installation sur le lieu de travail.
Caractéristiques principales
La caractéristique la plus importante de toute thermistance est son coefficient de température de résistance (TCR). Cela indique de combien la résistance change lorsqu'elle est chauffée ou refroidie de 1 degré Kelvin.
Bien que le changement de température, exprimé en degrés Kelvin, soit égal au changement en degrés Celsius, les thermorésistances sont toujours caractérisées en Kelvin. Cela est dû à l'utilisation répandue de l'équation de Steinhart-Hart dans les calculs, et elle inclut la température en K.
Le TCS est négatif pour les thermistances de type NTC et positif pour les posistances.
Une autre caractéristique importante est l'indice de résistance. Il s'agit de la valeur de la résistance à 25°C. En connaissant ces paramètres, il est facile de déterminer l'applicabilité d'une thermistance à un circuit particulier.
La tension nominale et la tension maximale de fonctionnement sont également importantes pour l'utilisation des thermistances. Le premier paramètre détermine la tension à laquelle l'élément peut fonctionner pendant une longue période, tandis que le second paramètre détermine la tension au-dessus de laquelle les performances de la thermistance ne sont pas garanties.
Pour les posistors, un paramètre important est la température de référence - le point de la courbe résistance-chaleur auquel se produit la rupture caractéristique. Cela détermine la plage de fonctionnement de la résistance PTC.
Lors du choix d'une thermistance, il convient également de prêter attention à sa plage de température. En dehors des spécifications du fabricant, la courbe caractéristique n'est pas normalisée (cela peut provoquer un mauvais fonctionnement de l'appareil) ou la thermistance ne fonctionnera pas du tout.
Désignation de l'unité
Les symboles graphiques peuvent varier légèrement, mais la caractéristique principale d'une thermistance est le symbole t à côté du rectangle symbolisant la résistance. Sans ce symbole, il est impossible de déterminer le type de résistance - des symboles BRE similaires sont utilisés, par exemple varistances (la résistance est déterminée par la tension appliquée) et d'autres éléments.
Parfois, un symbole supplémentaire est attaché à l'UGO, indiquant la catégorie de la thermistance :
- NTC pour les cellules avec un SCT négatif ;
- PTC pour les posistors.
Cette caractéristique est parfois indiquée par des flèches :
- unidirectionnel pour le CTP ;
- omnidirectionnel pour NTC.
La désignation des lettres peut être différente - R, RK, TH, etc.
Comment tester le bon fonctionnement d'une thermistance
Le premier contrôle de fonctionnement d'une thermistance consiste à mesurer la résistance nominale à l'aide d'un multimètre standard. Si elle est mesurée à la température ambiante, qui ne diffère pas beaucoup de +25 °C, la résistance mesurée ne doit pas être très différente de celle indiquée sur le boîtier ou dans la documentation.
Si la température ambiante est supérieure ou inférieure à la valeur spécifiée, une petite correction doit être apportée.
On peut tenter de relever la caractéristique de température d'une thermistance - pour la comparer avec celle donnée dans la documentation ou pour la reconstituer pour un composant d'origine inconnue.
Il est possible de créer trois températures avec une précision suffisante sans instruments de mesure :
- glace fondante (peut être prise dans un réfrigérateur) - environ 0 °C ;
- le corps humain - environ 36 °C ;
- eau bouillante - environ 100 °C.
D'après ces points, il est possible de dessiner une dépendance approximative de la résistance en fonction de la température, mais pour les posistors, cela peut ne pas fonctionner - sur le graphique de leur SCT, il y a des zones où R n'est pas définie par la température (en dessous de la température de référence). Si l'on dispose d'un thermomètre, il est possible de prendre une caractéristique de plusieurs points - en plongeant la thermistance dans l'eau et en la chauffant. La résistance doit être mesurée tous les 15...20 degrés et la valeur doit être tracée. S'il est nécessaire de lire des paramètres supérieurs à 100 degrés, on peut utiliser de l'huile (par exemple de l'huile de voiture ou de l'huile de transmission) au lieu de l'eau.
Le diagramme montre les dépendances typiques de la résistance à la température - la ligne continue est pour PTC et la ligne pointillée est pour NTC.
Où utiliser
L'application la plus évidente des thermistances est la suivante capteurs de température. Les thermistances NTC et PTC conviennent toutes deux à cet effet. Il suffit de choisir l'élément en fonction de la zone de travail et de tenir compte de la caractéristique de la thermistance dans l'appareil de mesure.
Il est possible de construire un relais thermique - lorsque la résistance (plus précisément, la chute de tension à travers elle) est comparée à la valeur de consigne et la sortie est commutée lorsque le seuil est dépassé. Un tel dispositif peut être utilisé comme un dispositif de surveillance thermique ou comme un détecteur d'incendie. Les capteurs de température sont basés sur le phénomène du chauffage indirect, où la thermistance est chauffée par une source externe.
Chauffage direct - la thermistance est chauffée par le courant qui la traverse. Les résistances NTC peuvent être utilisées de cette manière pour limiter le courant - par exemple lors de la charge de condensateurs à haute capacité à la mise sous tension, ainsi que pour limiter le courant de démarrage des moteurs, etc. Les éléments thermodépendants ont une résistance élevée lorsqu'ils sont froids. Lorsqu'un condensateur est partiellement chargé (ou qu'un moteur atteint sa vitesse nominale), la thermistance a le temps d'être chauffée par le courant qui circule, sa résistance diminue et elle n'affecte plus le fonctionnement du circuit.
De la même manière, vous pouvez prolonger la durée de vie d'une ampoule à incandescence en plaçant une thermistance en série avec elle. Cela limitera le courant au moment le plus difficile - lorsque vous allumez la tension (c'est à ce moment que la plupart des ampoules tombent en panne). Une fois qu'il aura chauffé, il n'aura plus d'effet sur l'ampoule.
En revanche, les thermistances à caractéristique positive sont utilisées pour protéger les moteurs électriques pendant leur fonctionnement. Si le courant de l'enroulement augmente en raison d'un blocage du moteur ou d'un dépassement de la charge de l'arbre, la résistance CTP chauffera et limitera ce courant.
Les thermistances avec un CTP négatif peuvent également être utilisées comme compensateurs de chaleur pour d'autres composants. Par exemple, si une thermistance NTC avec une CTP positive est insérée en parallèle avec la résistance de réglage de mode du transistor, le changement de température affectera chaque composant de manière opposée. Par conséquent, l'effet de la température est compensé et le point de fonctionnement du transistor n'est pas décalé.
Il existe des dispositifs combinés appelés thermistances à chauffage indirect. Un élément dépendant de la température et un dispositif de chauffage sont situés dans le même boîtier d'un tel élément. Il y a un contact thermique entre eux mais ils sont isolés galvaniquement. En faisant varier le courant qui traverse l'élément chauffant, on peut contrôler la résistance.
Des thermistances aux caractéristiques différentes sont largement utilisées dans la technologie. En plus des applications standard, leur champ d'action peut être étendu. Tout n'est limité que par l'imagination et les qualifications du concepteur.
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