Thermistor est un appareil conçu pour mesurer la température et composé d'un matériau semi-conducteur, qui modifie considérablement sa résistance avec un petit changement de température. Généralement, les thermistances ont des coefficients de température négatifs, ce qui signifie que leur résistance diminue avec l'augmentation de la température.
Caractéristiques générales de la thermistance
Le mot "thermistance" est l'abréviation de son terme complet: résistance thermiquement sensible. Cet appareil est un capteur précis et facile à utiliser pour tout changement de température. En général, il existe deux types de thermistances: coefficient de température négatif et coefficient de température positif. Le plus souvent, le premier type est utilisé pour mesurer la température.
La désignation de la thermistance dans le circuit électrique est indiquée sur la photo.
Le matériau des thermistances est constitué d'oxydes métalliques aux propriétés semi-conductrices. Lors de la production, ces appareils prennent la forme suivante:
- disque;
- tige;
- sphérique comme une perle.
La thermistance est basée sur le principe de la fortechangement de résistance avec un petit changement de température. Dans le même temps, à une intensité de courant donnée dans le circuit et à une température constante, une tension constante est maintenue.
Pour utiliser l'appareil, il est connecté à un circuit électrique, par exemple à un pont de Wheatstone, et le courant et la tension sur l'appareil sont mesurés. Selon la loi simple d'Ohm R=U/I déterminer la résistance. Ensuite, ils regardent la courbe de dépendance de la résistance à la température, selon laquelle il est possible de dire exactement à quelle température correspond la résistance résultante. Lorsque la température change, la valeur de résistance change considérablement, ce qui permet de déterminer la température avec une grande précision.
Matériau thermistance
Le matériau de la grande majorité des thermistances est la céramique semi-conductrice. Le procédé de sa fabrication consiste à fritter des poudres de nitrures et d'oxydes métalliques à haute température. Le résultat est un matériau dont la composition en oxyde a la formule générale (AB)3O4 ou (ABC)3O4, où A, B, C sont des éléments chimiques métalliques. Les plus couramment utilisés sont le manganèse et le nickel.
Si la thermistance doit fonctionner à des températures inférieures à 250 °C, le magnésium, le cob alt et le nickel sont inclus dans la composition céramique. Les céramiques de cette composition montrent la stabilité des propriétés physiques dans la plage de température spécifiée.
Une caractéristique importante des thermistances est leur conductivité spécifique (l'inverse de la résistance). La conductivité est contrôlée en ajoutant de petitesconcentrations de lithium et de sodium.
Processus de fabrication d'instruments
Les thermistances sphériques sont fabriquées en les appliquant à deux fils de platine à haute température (1 100 °C). Le fil est ensuite coupé pour façonner les contacts de la thermistance. Un revêtement de verre est appliqué sur l'instrument sphérique pour le scellement.
Dans le cas des thermistances à disque, le processus de création de contacts consiste à déposer un alliage métallique de platine, de palladium et d'argent dessus, puis à le souder au revêtement de la thermistance.
Différence avec les détecteurs de platine
Outre les thermistances à semi-conducteurs, il existe un autre type de détecteurs de température, dont le matériau de travail est le platine. Ces détecteurs changent leur résistance lorsque la température change de manière linéaire. Pour les thermistances, cette dépendance des grandeurs physiques a un tout autre caractère.
Les avantages des thermistances par rapport à leurs homologues en platine sont les suivants:
- Résistance plus sensible aux changements de température sur toute la plage de fonctionnement.
- Haut niveau de stabilité de l'instrument et répétabilité des lectures.
- Petite taille pour réagir rapidement aux changements de température.
Résistance thermistance
Cette quantité physique diminue avec l'augmentation de la température, et il est important de tenir compte de la plage de température de fonctionnement. Pour les limites de température de -55 °C à +70 °C, des thermistances avec une résistance de 2200 à 10000 ohms sont utilisées. Pour des températures plus élevées, utilisez des appareils avec une résistance supérieure à 10 kOhm.
Contrairement aux détecteurs de platine et aux thermocouples, les thermistances n'ont pas de normes spécifiques pour les courbes de résistance en fonction de la température, et il existe une grande variété de courbes de résistance parmi lesquelles choisir. En effet, chaque matériau de thermistance, comme un capteur de température, a sa propre courbe de résistance.
Stabilité et précision
Ces instruments sont chimiquement stables et ne se dégradent pas avec le temps. Les capteurs à thermistance font partie des instruments de mesure de température les plus précis. La précision de leurs mesures sur toute la plage de fonctionnement est de 0,1 à 0,2 °C. Veuillez noter que la plupart des appareils fonctionnent dans une plage de température de 0 °C à 100 °C.
Paramètres de base des thermistances
Les paramètres physiques suivants sont de base pour chaque type de thermistance (le décodage des noms en anglais est donné):
- R25 - résistance de l'appareil en Ohms à température ambiante (25 °С). La vérification de cette caractéristique de thermistance est simple à l'aide d'un multimètre.
- Tolérance de R25 - la valeur de la tolérance d'écart de résistance sur l'appareil par rapport à sa valeur de consigne à une température de 25 °С. En règle générale, cette valeur ne dépasse pas 20 % de R25.
- Max. Courant d'état stable - maximumla valeur du courant en ampères qui peut traverser l'appareil pendant une longue période. Le dépassement de cette valeur menace d'une chute rapide de la résistance et, par conséquent, d'une défaillance de la thermistance.
- Env. R de Max. Courant - cette valeur indique la valeur de la résistance en Ohms, que l'appareil acquiert lorsque le courant maximum le traverse. Cette valeur doit être inférieure de 1 à 2 ordres de grandeur à la résistance de la thermistance à température ambiante.
- Dissip. Coef. - un coefficient qui traduit la sensibilité thermique de l'appareil à la puissance absorbée par celui-ci. Ce facteur indique la quantité de puissance en mW que la thermistance doit absorber pour augmenter sa température de 1 °C. Cette valeur est importante car elle indique la quantité d'énergie que vous devez dépenser pour chauffer l'appareil à sa température de fonctionnement.
- Constante de temps thermique. Si la thermistance est utilisée comme limiteur de courant d'appel, il est important de savoir combien de temps il faudra pour refroidir après la mise hors tension afin d'être prêt à la rallumer. Étant donné que la température de la thermistance après son extinction diminue selon une loi exponentielle, le concept de "constante de temps thermique" est introduit - le temps pendant lequel la température de l'appareil diminue de 63,2% de la différence entre la température de fonctionnement de l'appareil et la température ambiante.
- Max. Capacité de charge en ΜF - la quantité de capacité en microfarads qui peut être déchargée à travers cet appareil sans l'endommager. Cette valeur est indiquée pour une tension spécifique,par exemple 220 V.
Comment tester le fonctionnement de la thermistance ?
Pour une vérification approximative de la thermistance pour son bon fonctionnement, vous pouvez utiliser un multimètre et un fer à souder ordinaire.
Tout d'abord, activez le mode de mesure de la résistance sur le multimètre et connectez les contacts de sortie de la thermistance aux bornes du multimètre. Dans ce cas, la polarité n'a pas d'importance. Le multimètre affichera une certaine résistance en ohms, elle doit être enregistrée.
Ensuite, vous devez brancher le fer à souder et l'amener à l'une des sorties de la thermistance. Veillez à ne pas brûler l'appareil. Au cours de ce processus, vous devez observer les lectures du multimètre, il doit afficher une résistance décroissante en douceur, qui se stabilisera rapidement à une valeur minimale. La valeur minimale dépend du type de thermistance et de la température du fer à souder, généralement elle est plusieurs fois inférieure à la valeur mesurée au début. Dans ce cas, vous pouvez être sûr que la thermistance fonctionne.
Si la résistance du multimètre n'a pas changé ou, au contraire, a fortement chuté, l'appareil n'est pas adapté à son utilisation.
Notez que cette vérification est approximative. Pour un test précis de l'appareil, il est nécessaire de mesurer deux indicateurs: sa température et la résistance correspondante, puis de comparer ces valeurs avec celles indiquées par le fabricant.
Applications
Les thermistances sont utilisées dans tous les domaines de l'électronique dans lesquels il est important de surveiller les conditions de température. Ces domaines comprennentordinateurs, équipements de haute précision pour installations industrielles et dispositifs de transmission de données diverses. Ainsi, la thermistance de l'imprimante 3D est utilisée comme capteur qui contrôle la température du lit chauffant ou de la tête d'impression.
L'une des utilisations les plus courantes d'une thermistance est de limiter le courant d'appel, comme lors de la mise sous tension d'un ordinateur. Le fait est qu'au moment de la mise sous tension, le condensateur de démarrage, qui a une grande capacité, est déchargé, créant un courant énorme dans tout le circuit. Ce courant est capable de brûler toute la puce, donc une thermistance est incluse dans le circuit.
Cet appareil au moment de la mise en marche avait la température ambiante et une énorme résistance. Une telle résistance peut réduire efficacement l'appel de courant au moment du démarrage. De plus, l'appareil chauffe en raison du courant qui le traverse et du dégagement de chaleur, et sa résistance diminue fortement. L'étalonnage de la thermistance est tel que la température de fonctionnement de la puce informatique entraîne la résistance de la thermistance à pratiquement zéro et qu'il n'y a pas de chute de tension à travers elle. Après avoir éteint l'ordinateur, la thermistance refroidit rapidement et restaure sa résistance.
Ainsi, l'utilisation d'une thermistance pour limiter le courant d'appel est à la fois rentable et assez simple.
Exemples de thermistances
Actuellement, une large gamme de produits est en vente, voici les caractéristiques et les domaines d'utilisation de certains d'entre eux:
- Thermistor B57045-K avec fixation par écrou, a une résistance nominale de 1kOhm avec une tolérance de 10 %. Utilisé comme capteur de mesure de température dans l'électronique grand public et automobile.
- Instrument à disque B57153-S, a un courant nominal maximum de 1,8 A à 15 ohms à température ambiante. Utilisé comme limiteur de courant d'appel.
