Thèmes:
- thermistance
- Résistance PTC
- Résistance CTN
- Détermination de la caractéristique NTC
Thermistance:
Une thermistance est le nom d'un composant dont la valeur de résistance dépend de la température. Le mot anglais est une combinaison des mots thermal et résistance. Les thermistances sont utilisées entre autres dans la technologie automobile capteurs de température en protections contre les surcharges.
Les thermistances peuvent être divisées en 2 groupes ; à savoir que la valeur de la résistance augmente avec l'augmentation de la température (PTC) ou que la valeur de la résistance diminue avec l'augmentation de la température (NTC). Les termes NTC et PTC sont expliqués plus en détail ci-dessous.
Résistance PTC :
Une résistance PTC est une résistance à coefficient de température positif. Ils sont principalement utilisés comme protection contre la température dans les appareils électriques. À mesure que la température augmente, la résistance augmente également. La relation entre la résistance et la température a une relation linéaire avec une résistance PTC. Autrement dit, la résistance augmente proportionnellement à l’augmentation de la température. Cela peut être vu dans l’image ci-dessous par la ligne exactement droite.
Les résistances PTC sont utilisées, entre autres, pour le chauffage des miroirs. Sans cette résistance de protection, une tension constante (maximale) de 12 volts et un courant de 1,25 ampères resteraient sur les éléments chauffants après la mise sous tension. Ceux-ci finiraient par griller, car le courant fourni continue de provoquer un échauffement. La surcharge peut être évitée en ajoutant une résistance PTC dans le fil positif. Cette résistance surveille la température de l'élément chauffant. Si l'épuisement des miroirs est activé pendant la période hivernale, la résistance PTC ne fonctionnera pas dans un premier temps. La température est alors trop basse. Le plein 12 V / 1,25 A circule désormais à travers les éléments chauffants, provoquant un réchauffement rapide du verre du miroir au début. (L'humidité disparaîtra alors le plus rapidement possible du verre du miroir).
À mesure que la température augmente, la résistance augmente (voir l'image ci-dessous). Lorsque le verre du miroir atteint une température de 20 degrés, le PTC aura une valeur de résistance de 20 ohms. Le courant est désormais passé de 1,25 A à 0,6 A. Cela peut être calculé avec le La loi d'Ohm :
Je=U/R
je = 12 / 20
I = 0,6A
Le courant a désormais été réduit de moitié, ce qui garantit que le verre du miroir chauffe moins rapidement. Si la température du verre atteint 40 degrés, le PTC a une valeur de résistance de 40 ohms. Le courant est désormais tombé à 0,3A.
À une température maximale de 60 degrés Celsius, la résistance PTC sera de 60 Ohm. Le courant n'est plus que de 0,18 A. La puissance de chauffage est désormais constante et n’augmentera plus en raison du faible courant. La température du verre du miroir reste désormais constante et ne peut pas surchauffer. Les valeurs ci-dessus sont inventées et servent uniquement d'exemple pour que ce soit aussi clair que possible. Chaque fabricant utilisera ses propres ampérages (et donc valeurs de résistance) pour le chauffage de ses miroirs.
Il existe également d'autres composants dans la voiture dotés d'une résistance PTC, comme un moteur de vitre. Si le mécanisme de la fenêtre est très lourd (en raison d'une charge mécanique élevée) ou si la fenêtre est ouverte et fermée plusieurs fois de suite, la température du moteur de commande de la fenêtre augmente. Ce moteur électrique est également surveillé par une résistance PTC. Lorsque la température devient trop élevée, ce signal est envoyé via la résistance PTC à une unité de contrôle. Cela coupe temporairement l'alimentation électrique du moteur jusqu'à ce que la température ait baissé. Ceci est uniquement pour des raisons de sécurité afin d'éviter une surchauffe
Résistance CTN :
Une résistance NTC est une résistance avec un coefficient de température négatif. Ces résistances sont appliquées comme capteurs de température du liquide de refroidissement et de l'air d'admission, entre autres. À mesure que la température augmente, la résistance diminue (voir image). Souvent, une tension constante comprise entre 1 et 5 Volts est appliquée au capteur. À basse température, la valeur de la résistance sera élevée, donc la tension sera faible. À mesure que la température augmente, la résistance diminue et la tension augmente.
L'augmentation de la tension est contrôlée par le dispositif de contrôle des champs caractéristiques, qui détermine entre autres la quantité injectée par les injecteurs. La valeur peut également être transmise au compteur de température du liquide de refroidissement sur le tableau de bord ou à la température de l'air extérieur sur l'écran de la climatisation.
La relation entre la résistance et la température n'a pas de relation linéaire avec une résistance NTC. Cela signifie que la résistance ne diminue pas proportionnellement à l’augmentation de la température. Cela peut être vu sur l’image par la ligne courbe. Cette droite est appelée « caractéristique » et est logarithmique.
Détermination de la caractéristique NTC :
La caractéristique NTC peut être partiellement définie en déterminant la valeur de résistance correspondante à trois températures. À cette fin, le capteur de température peut être mesuré avec un ohmmètre lorsqu'il est suspendu dans une bouilloire chauffée.
Les points peuvent être dessinés à différentes températures et valeurs de résistance. Des lignes peuvent être tracées entre ces points (voir image ci-dessous). En principe, cela permet d'estimer équitablement l'évolution de la caractéristique en dessous de 20 et au-dessus de 100 degrés Celsius.
Il est intéressant d’approfondir cela. Grâce aux trois valeurs de résistance mesurées, la résistance exacte peut être déterminée à l'aide de « l'équation de Steinhart-Hart sur une plage de température infiniment large ». La caractéristique peut également être déterminée avec précision. Un fichier Excel peut être téléchargé en bas de cette page avec lequel la caractéristique peut être constituée.
L'équation de Steinhart-Hart est la suivante :
- T est la température en Kelvin ;
- R est la résistance à T en Ohms ;
- A, B et C sont les coefficients de Steinhart-Hart qui dépendent des valeurs de résistance à une certaine température.
Pour trouver la résistance d'un semi-conducteur à une température donnée, il faut utiliser l'inverse (R) de l'équation de Steinhart-Hart. Cette équation est la suivante :
où x et y sont déterminés à l'aide des formules suivantes :
Pour trouver les coefficients A, B et C du Steinhart-Hart, trois valeurs de résistance (R1, R2 et R3) à une température (T1, T2 et T3) doivent être déterminées. Ceux-ci doivent être recherchés dans les spécifications du semi-conducteur ou mesurés avec un thermomètre et un ohmmètre. L1, L2 et R3 sont calculés en déterminant l'inverse des valeurs de résistance. Y1, Y2 et Y3 sont déterminés en calculant la température en Kelvin à la puissance -1.
Ensuite, les coefficients de Steinhart-Hart (A, B et C) peuvent être calculés :
La saisie de ces coefficients et du ln (R) donne la température correcte. Lorsque les formules ci-dessus sont complétées, cela donne :
Remplir toutes les données dans l'équation de Steinhart-Hart :
donne :
La variable « T » permet de modifier la température souhaitée. Le calcul montrera qu'à une température de 120 degrés Celsius, la résistance est de 122 Ohm.
La formule peut être complétée par les trois températures mesurées précédemment avec lesquelles la caractéristique peut être dessinée :
- 2500 20 ohms à XNUMX °C ;
- 626 60 ohms à XNUMX °C ;
- 200 Ohms à 100°C.
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