Thermistances PTC
(56)Thermistances – qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?
Les thermistances sont des éléments résistifs dont la résistance augmente ou diminue avec les changements de température. Il est naturel que la résistance augmente avec l’augmentation de la température. Les particules soumises à des vibrations de plus en plus fortes déterminent la résistance à l’écoulement croissante du fluide. Lorsque la température augmente, la résistance augmente, dont nous pouvons mesurer la valeur avec un ohmmètre. Les thermistances appartiennent à la famille des résistances à très haute sensibilité aux changements de température. Grâce à ce comportement, ces éléments électroniques bon marché et simples d’utilisation permettent une détermination très précise de la température de l’élément mesuré ou de l’environnement. Une large plage de mesure et une résistance mécanique élevée sont un avantage important des thermistances.
Cependant, avec l’augmentation de la température, la résistance de la thermistance ne doit pas forcément augmenter. Pour savoir d’où résultent les différences entre les différents types de thermistances et ce qu’elles signifient dans le contexte d’utilisation, il faut analyser plus profondément les caractéristiques les plus importantes de celles-ci.
Construction et types de thermistances – thermistances PTC et NTC
La division des thermistances est préparée sur la base de la réaction au changement de température. Il existe deux types de thermistances les plus populaires, dont le comportement diffère radicalement en fonction du changement de température :
- Thermistances PTC (Positive Temperature Coefficient) – thermistance à coefficient de température positif;
- Thermistances NTC (Negative Temperature Coefficient) – thermistance à coefficient de température négatif.
La première est le cas classique où la valeur de la résistance augmente avec l’augmentation de la température. Cependant, l’effet exactement opposé est obtenu dans le cas de la thermistance NTC. La hausse de la température réduit la résistance. La dépendance du changement de résistance de l’élément au changement de température est décrite par la caractéristique thermométrique, présentée plus tard.
Les thermistances doivent leurs propriétés à l’utilisation de matériaux appropriés. Le processus de fabrication de la thermistance consiste à plonger les fils dans un mélange d’oxydes métalliques en poudre et de composés chimiques appropriés et à les assembler à l’aide d’un liant approprié. Les thermistances préparées de cette manière sont soumises à un processus de frittage ce qui perme de sécher et durcir le joint et de protéger le liant créé avec un revêtement de verre spécial.
Pour la production de thermistances PTC les oxydes de vanadium et de titane les plus couramment utilisés, dopés avec des composés chimiques sélectionnés, tandis que les capteurs NTC sont généralement constitués d’un mélange de composés chimiques tels que: chrome, manganèse, cobalt, fer, cuivre, lithium ou nickel. Les matériaux utilisés pour construire les thermistances en question leur confèrent des propriétés caractéristiques d’un assortiment donné qui déterminent leur destination.
La large gamme de produits disponibles sur le marché comprend des thermistances de différentes formes. Elles peuvent se présenter sous la forme de sphères, de plaques comprimées en forme de tablettes ou sous la forme d’un cylindre miniature. Dans chaque cas, il y a des extrémités sous la forme de deux conducteurs. Grâce à leur structure simple et à leur taille compacte, les thermistances sont des composants extrêmement bon marché des circuits électroniques.
La résistance mécanique des thermistances permet une mesure de température dans la plage de -150°C à même 800°C, et la haute sensibilité de la mesure les rend adaptées à de nombreuses applications exigeantes.
La limitation pour les thermistances est la tension nominale maximale, c’est-à-dire adaptée au fonctionnement continu de l’appareil ainsi que la tension de fonctionnement maximale qui est une condition pour son fonctionnement correct et sûr. Lors de la sélection du produit approprié, les valeurs limites recommandées par le fabricant doivent être prises en compte, car le dépassement de la tension peut entraîner des dommages à l’élément.
Caractéristique thermométrique
La caractéristique thermométrique est une équation de base décrivant le changement de résistance du capteur en fonction du changement de sa température.
dont:
RT – résistance de la thermistance à une certaine température [Ω] ;
T – température de la thermistance [K] ;
T0 – température de référence [K] ;
RT0 – résistance de la thermistance à la température de référence[Ω] ;
B – constante matérielle de la thermistance, dans la plage de 2000÷6000 [K]. La taille de ce paramètre dépend étroitement des matériaux utilisés et détermine la sensibilité de l’appareil. Plus la valeur est élevée, plus la sensibilité de la thermistance est élevée.
Application des thermistances PTC
Les thermistances PTC (également appelées posistors) sont utilisées comme protection contre les surcharges et les surchauffes. Avec l’augmentation de l’intensité du courant, la température de la thermistances augmente, et avec elle la résistance augmente dans la fonction logarithmique. En raison de l’augmentation de la résistance, l’intensité du courant dans le système diminue et se stabilise au niveau requis. Nous pouvons le rencontrer, entre autres, dans les moteurs électriques, dans les produits ménagers couramment utilisés (par exemple, les micro-ondes ou les fours), les systèmes d’automatisation ou dans l’industrie automobile.
Un type spécial de thermistances PTC sont les fusibles polymères. Ils sont construits comme les thermistances – le dépassement du courant maximal provoque une augmentation brutale de la température de l’élément et de la résistance ce qui entraîne une coupure du circuit (bien qu’un petit courant le traverse encore).
Les thermistances remplissent également une importante fonction d’alerte précoce d’un incendie étant la partie la plus importante des systèmes de protection contre les incendies. Lorsque la température dépasse la valeur définie, le système d’alarme envoie un signal d’avertissement concernant la possibilité d’un incendie. Dans ce cas, la sensibilité et la fiabilité extraordinaires de la mesure sont très importantes, ce qui est garanti par les éléments de thermistance présentés dans l’article.
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