Thermistance: appareil, principe de fonctionnement, objectif, types

Lors de la réparation d'appareils électroménagers, vous devez faire face à une grande variété de pièces et de composants. Souvent, les débutants ne savent pas ce qu'est une thermistance et ce qu'elle est. Ce sont des composants semi-conducteurs dont la résistance change avec la température. En raison de ces propriétés, ils ont trouvé un large éventail d'applications. En commençant par les thermomètres, en terminant par les limiteurs de courant d'appel. Dans cet article, nous répondrons à toutes vos questions avec des mots simples.

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 (Coefficient de température négatif) - avec un coefficient de température de résistance négatif (TCR). Ils sont souvent appelés "Thermistors".
• PTC (Coefficient de Température Positif) - avec un TCS positif. Ils sont aussi appelés "Posistors".

Important! Le coefficient de température de la résistance électrique est la relation entre la résistance et la température. Décrit de combien d'ohms ou de pourcentage de la valeur nominale la résistance de l'élément change lorsque sa température augmente de 1 degré Celsius. Par exemple, ordinaire résistances TCS positif (lorsqu'il est chauffé, la résistance des conducteurs augmente).

Les thermistances sont à basse température (jusqu'à 170K), à moyenne température (170-510K) et à haute température (900-1300K). Le corps de la cellule peut être en plastique, en verre, en métal ou en céramique.

La désignation graphique conventionnelle des thermistances dans le diagramme ressemble à des résistances ordinaires, et la seule différence est qu'elles sont barrées d'une bande et que la lettre t est indiquée à côté.

À propos, c'est ainsi que sont désignées toutes les résistances, dont la résistance change sous l'influence de l'environnement, et le type de grandeurs influentes est indiqué par la lettre, t est la température.

Caractéristiques principales:

• Résistance nominale à 25 degrés Celsius.
• Courant ou puissance dissipée maximum.
• Plage de température de fonctionnement.
• TCS.

Fait intéressant: La thermistance a été inventée en 1930 par le scientifique Samuel Ruben.

Examinons de plus près comment chacun d'eux est organisé et à quoi il sert.

CTN

Informations de base

La résistance des thermistances NTC diminue lorsqu'elles sont chauffées, leur TCR est négatif. La résistance en fonction de la température est indiquée dans le graphique ci-dessous.

Ici, vous pouvez vous assurer que la résistance de la thermistance NTC diminue lorsqu'elle chauffe.

Ces thermistances sont fabriquées à partir de semi-conducteurs. Le principe de fonctionnement est que lorsque la température augmente, la concentration en 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 que le 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 pour calculer à l'aide de microcontrôleurs. L'équation bêta pour approximer la courbe de résistance de la thermistance est illustrée ci-dessous.

Intéressant: dans la plupart des cas, les thermistances sont utilisées dans une plage de température de 25 à 200 degrés Celsius. Par conséquent, ils peuvent être utilisés pour des mesures dans ces plages, tandis que les thermocouples fonctionnent à 600 degrés Celsius.

Où est utilisé

Les thermistances NTC sont souvent utilisées pour limiter les courants de démarrage des moteurs électriques, des relais de démarrage, par protection contre la surchauffe des batteries au lithium 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 chauffe de lui-même lorsque le courant le traverse). Sur la carte d'alimentation, la résistance NTC ressemble à ceci.

Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir à quoi ressemble une thermistance NTC. Il peut différer en taille, en forme et moins souvent en couleur, les plus courants sont le vert, le bleu et le noir.

La limitation du courant de démarrage des moteurs électriques à l'aide d'une thermistance NTC s'est généralisée dans les appareils électroménagers en raison de sa facilité de mise en œuvre. On sait qu'au démarrage du moteur, celui-ci peut consommer un courant plusieurs fois et des dizaines de fois supérieur à sa consommation nominale, surtout si le moteur est démarré non pas au ralenti, mais en charge.

Le principe de fonctionnement d'un tel régime:

Lorsque la thermistance est froide, sa résistance est élevée, nous mettons le moteur en marche et le courant dans le circuit est limité par la résistance active de la thermistance. Progressivement, cet élément se réchauffe et sa résistance diminue, et le moteur entre en mode de fonctionnement. La thermistance est choisie de telle sorte qu'à l'état chaud la résistance soit proche de zéro. Sur la photo ci-dessous, vous voyez une thermistance grillée sur la carte du hachoir à viande Zelmer, où cette solution est utilisée.

L'inconvénient de cette conception est qu'au redémarrage, lorsque la thermistance est encore chaude, aucune limitation de courant ne se produit.

Il n'y a pas tout à fait l'usage amateur habituel d'une thermistance pour protéger les lampes à incandescence. Le schéma ci-dessous montre une variante de limitation de la surtension lorsque de telles ampoules 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 dans les circuits CC et CA sans crainte d'inversion de polarité.

Marquage

Les thermistances peuvent être étiquetées à la fois en lettres et codées par couleur sous forme de cercles, d'anneaux ou de rayures. Dans le même temps, de nombreuses méthodes de marquage des lettres sont distinguées - cela dépend du fabricant et du type d'un élément particulier. L'une des options :

En pratique, s'il est utilisé pour limiter le courant d'appel, on trouve le plus souvent des thermistances à disque, qui sont étiquetées comme suit :

5D-20

Là où le premier nombre indique une résistance à 25 degrés Celsius - 5 ohms, et "20" est 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 codage couleur, vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous.

En raison de l'abondance d'options d'étiquetage, vous pouvez vous tromper lors du décodage. Par conséquent, pour la précision du décodage, il est préférable de rechercher la documentation technique d'un composant spécifique sur le site Web du fabricant.

CTP

Informations de base

Les positeurs, comme mentionné, ont un TCR positif, c'est-à-dire que leur résistance augmente lorsqu'ils sont chauffés. 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 :

• La section linéaire est utilisée pour mesurer la température;
• La section descendante est utilisée dans les relais de démarrage, relais temporisé, mesurant la puissance de l'EMP sur le micro-ondes, l'alarme incendie et d'autres choses.

La vidéo ci-dessous décrit ce que sont les positeurs :

Où est appliqué

Le champ d'application des posistors est suffisamment large. Ils sont principalement utilisés dans les circuits pour protéger les équipements et les appareils contre la surchauffe ou surcharge, moins souvent pour la mesure de la température, et aussi comme élément chauffant auto-stabilisant. Citons brièvement des exemples d'utilisation :

1. Protection des moteurs électriques. Installé dans la partie frontale de chaque bobinage du moteur électrique (pour le triphasé à une vitesse 3, pour le 6 à deux vitesses, etc.), La thermistance PTC empêche le grillage de l'enroulement en cas de blocage du rotor ou en cas de défaillance de la force refroidissement. Comment fonctionne ce schéma? Le posistor est utilisé comme un capteur connecté à un dispositif de contrôle avec des relais exécutifs, des démarreurs et des contacteurs. En cas de situation anormale, sa résistance augmente et ce signal est transmis à l'organe de commande, le moteur est coupé.
2. Pour protéger les enroulements du transformateur contre la surchauffe et (ou) la surcharge, la thermistance PTC est installée en série avec l'enroulement primaire.
3. Système de démagnétisation pour téléviseurs et moniteurs CRT. Soit dit en passant, cette pièce tombe souvent en panne et vous devez gérer ce cas lors des réparations, alors que le fusible tombe en panne.
4. Élément chauffant dans les pistolets à colle. Dans les voitures pour chauffer le conduit d'admission, par exemple, la photo ci-dessous montre le chauffage du canal XX du carburateur Pierburg.

Les thermistances sont un groupe d'appareils capables de 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. Alternativement, ils peuvent eux-mêmes être un organisme de réglementation, si ses paramètres le permettent. La simplicité et la disponibilité de ces appareils leur permettent d'être largement utilisés à la fois pour la conception professionnelle d'appareils et pour la pratique radioamateur.

Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo qui explique en détail ce qu'est une thermistance, comment elle fonctionne et où elle est utilisée :

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