Que sont les thermistances et à quoi servent-elles?
Appareil et types
Une thermistance est un dispositif semi-conducteur dont la résistance dépend de sa température. Selon le type d'élément, la résistance peut augmenter ou diminuer lorsqu'elle est chauffée. Il existe deux types de thermistances:
- NTC (Negative Temperature Coefficient) - avec un coefficient de température de résistance négatif (TCS). Ils sont souvent appelés «thermistances».
- PTC (coefficient de température positif) - avec TKS positif. Ils sont aussi appelés «Posistors».
Important! Le coefficient de température de la résistance électrique est la dépendance de la résistance à la température. Décrit combien d'Ohm ou de pourcentage de la valeur nominale modifie la résistance de l'élément avec une augmentation de sa température de 1 degré Celsius. Par exemple, ordinaire résistances TKS positif (lorsqu'il est chauffé, la résistance des conducteurs augmente).
Les thermistances sont à basse température (jusqu'à 170K), moyenne température (170-510K) et haute température (900-1300K). Le corps de l'élément peut être en plastique, en verre, en métal ou en céramique.
La désignation graphique conditionnelle des thermistances dans le diagramme ressemble à des résistances ordinaires, et la seule différence est qu'elles sont barrées par une bande et que la lettre t est indiquée à côté.
Soit dit en passant, toutes les résistances sont indiquées de cette manière, dont la résistance change sous l'influence de l'environnement, et le type de quantités actives est indiqué par la lettre, t est la température.
Caractéristiques clés:
- Résistance nominale à 25 degrés Celsius.
- Dissipation maximale de courant ou de puissance.
- La plage de températures de fonctionnement.
- Tks.
Fait intéressant: La thermistance a été inventée en 1930 par le scientifique Samuel Ruben.
Examinons de plus près comment cela fonctionne et à quoi sert chacun d'eux.
NTC
Informations basiques
La résistance des thermistances NTC diminue lorsqu'elles sont chauffées, leur TCS est négatif. La dépendance de la résistance à la température est indiquée dans le graphique ci-dessous.
Ici, vous pouvez vous assurer que lors du chauffage, la résistance de la thermistance NTC diminue.
Ces thermistances sont constituées de semi-conducteurs. Le principe d'action est qu'avec l'augmentation de la température, la concentration des porteurs de charge augmente, les électrons passent dans la bande de conduction. En plus des semi-conducteurs, des oxydes de métaux de transition sont utilisés.
Faites attention à un paramètre tel qu'un coefficient bêta.Il est pris en compte lors de l'utilisation d'une thermistance pour mesurer la température, pour faire la moyenne du graphique de résistance en fonction de la température et effectuer des calculs à l'aide de microcontrôleurs. L'équation bêta pour approximer la courbe du changement de résistance de la thermistance que vous voyez ci-dessous.
Intéressant: dans la plupart des cas, les thermistances sont utilisées dans la plage de température de 25-200 degrés Celsius. En conséquence, ils peuvent être utilisés pour des mesures dans ces plages, tandis que les thermocouples fonctionnent à 600 degrés Celsius.
Où est utilisé
Les thermistances TCS négatives sont souvent utilisées pour limiter les courants de démarrage des moteurs électriques, les relais de démarrage, pour protéger les batteries au lithium contre la surchauffe et dans les alimentations pour réduire les courants de charge du filtre d'entrée (capacitif).
Le schéma ci-dessus montre un exemple d'utilisation d'une thermistance dans une alimentation. Cette application est appelée chauffage direct (lorsque l'élément lui-même se réchauffe lorsque le courant le traverse). Sur la carte d'alimentation, la résistance NTC est la suivante.
Dans la figure ci-dessous, vous voyez à quoi ressemble la thermistance NTC. Il peut différer en taille, en forme et moins souvent en couleur, les plus courants étant le vert, le bleu et le noir.
La limitation du courant de démarrage des moteurs électriques à l'aide d'une thermistance NTC est très répandue dans les appareils électroménagers en raison de la facilité de mise en œuvre. On sait qu'au démarrage du moteur, il peut consommer du courant plusieurs fois et des dizaines de fois plus que sa consommation nominale, surtout si le moteur est démarré non pas au ralenti, mais sous charge.
Le principe de fonctionnement d'un tel régime:
Lorsque la thermistance est froide, sa résistance est élevée, nous allumons le moteur et le courant dans le circuit est limité par la résistance active de la thermistance. Progressivement, cet élément se réchauffe et sa résistance baisse, et le moteur passe en mode de fonctionnement. La thermistance est sélectionnée de telle sorte qu'à chaud, la résistance est proche de zéro. Sur la photo ci-dessous, vous voyez une thermistance grillée sur la carte du hachoir à viande Zelmer, où une telle solution est utilisée.
L'inconvénient de cette conception est qu'au redémarrage, lorsque la thermistance n'a pas encore refroidi, aucune limitation de courant ne se produit.
Il existe une utilisation amateur peu familière d'une thermistance pour protéger les lampes à incandescence. Le diagramme ci-dessous montre la possibilité de limiter la surtension lorsque de telles lampes sont allumées.
Si une thermistance est utilisée pour mesurer la température, ce mode de fonctionnement est appelé chauffage indirect, c'est-à-dire Il est chauffé par une source de chaleur externe.
Intéressant: les thermistances n'ont pas de polarité, elles peuvent donc être utilisées à la fois dans les circuits CC et CA sans crainte d'une inversion de polarité.
Marquage
Les thermistances peuvent être marquées à la fois de manière alphabétique et contenir un marquage de couleur sous forme de cercles, anneaux ou rayures. Dans le même temps, il existe de nombreuses façons de marquer les lettres - cela dépend du fabricant et du type d'élément spécifique. Une option:
En pratique, s'il est utilisé pour limiter le courant d'appel, les plus courants sont les thermistances à disque, qui sont marquées comme suit:
5D-20
Lorsque le premier chiffre indique une résistance à 25 degrés Celsius - 5 Ohms et «20» - le diamètre, plus il est grand - plus il peut dissiper de puissance. Vous en voyez un exemple dans la figure ci-dessous:
Pour déchiffrer le marquage couleur, vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous.
En raison de l'abondance d'options de marquage, vous pouvez faire une erreur de décodage.Par conséquent, pour la précision du déchiffrement, il est préférable de rechercher la documentation technique d'un composant spécifique sur le site Web du fabricant.
PTC
Informations basiques
Comme on l'a dit, les posistors ont un TCS positif, c'est-à-dire que leur résistance augmente avec le chauffage. Ils sont fabriqués à base de titanate de baryum (BaTiO3) Le posistor a un tel graphique de température et de résistance:
De plus, vous devez faire attention à sa caractéristique courant-tension:
Le mode de fonctionnement dépend du choix du point de fonctionnement du posistor sur la caractéristique I-V, par exemple:
- Une section linéaire est utilisée pour mesurer la température;
- La section aval est utilisée pour le démarrage des relais, relais temporisé, mesurer la puissance de l'EMP sur les micro-ondes, l'alarme incendie et d'autres choses.
La vidéo ci-dessous décrit ce que sont les posistors:
Le cas échéant
La portée des posistors est suffisamment large. Ils sont principalement utilisés dans les systèmes de protection des équipements et appareils contre la surchauffe ou surcharge, moins souvent pour la mesure de la température, et aussi comme élément chauffant auto-stabilisant. Énumérez brièvement des exemples d'utilisation:
- Protection moteur. Installée dans la partie frontale de chaque enroulement du moteur (pour monophasé triphasé 3, pour deux vitesses 6, etc.), la thermistance PTC empêche le bobinage de brûler en cas de blocage du rotor ou en cas de défaillance du système de refroidissement forcé. Comment fonctionne ce circuit? Le posistor est utilisé comme capteur connecté à un dispositif de commande avec relais d'actionnement, démarreurs et contacteurs. En cas d'urgence, sa résistance augmente et ce signal est transmis à l'organe directeur, le moteur est coupé.
- Protégez les enroulements du transformateur contre la surchauffe et (ou) la surcharge, puis la résistance est installée en série avec l'enroulement primaire.
- Le système de démagnétisation des kinéscopes pour téléviseurs et moniteurs CRT. Soit dit en passant, cette pièce échoue souvent et vous devez faire face à ce cas lors de la réparation, tandis que la défaillance du fusible est caractéristique.
- Élément chauffant dans les pistolets à colle. Dans les voitures pour chauffer le conduit d'admission, par exemple, la photo ci-dessous montre le canal de chauffage XX du carburateur Pierburg.
Les thermistances sont un groupe d'appareils qui peuvent convertir la température en un signal électrique, qui est lu en mesurant la chute de tension ou le courant dans le circuit où il est installé. Ou ils peuvent eux-mêmes être un organisme de réglementation, si ses paramètres le permettent. La simplicité et l'accessibilité de ces appareils leur permettent d'être largement utilisés à la fois pour la conception professionnelle d'appareils et pour la pratique de la radio amateur.
Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo sur laquelle il est décrit en détail ce qu'est une thermistance, comment elle fonctionne et où elle est utilisée:
Vous ne savez sûrement pas:
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