Résistance automatique : résistances contrôlées par l'environnement

Les résistances sont l'un des composants fondamentaux utilisés dans les circuits électroniques. Ils font une chose : résister au flux de courant électrique. Il existe plusieurs façons d’écorcher un chat, et il existe plusieurs façons de faire fonctionner une résistance. Dans des articles précédents, j'ai parlé des résistances à valeur fixe ainsi que des résistances variables.

Il existe un autre grand groupe de résistances variables dans lequel je n'ai pas abordé : les résistances qui changent de valeur sans intervention humaine. Ceux-ci changent par des facteurs environnementaux : température, tension, lumière, champs magnétiques et contraintes physiques. Ils sont couramment utilisés pour l'automatisation et sans eux, nos vies seraient très différentes.

Ils sont de deux types :

De nombreux lecteurs de Hackaday connaissent peut-être les thermistances NTC des imprimantes 3D, où elles sont utilisées pour mesurer la température de l'extrémité chaude de l'extrudeuse. Si votre imprimante dispose d'un lit chauffant, il est probablement également surveillé par un NTC.

Et il existe de nombreuses autres applications où ils sont utilisés pour mesurer la température, comme dans les thermomètres numériques, les grille-pain, les cafetières, les congélateurs, etc.

Mais en plus de mesurer la température, les thermistances NTC sont également utilisées pour limiter le courant. En tant que limiteurs de courant d'appel, ils limitent toute poussée de courant élevé lors de la première mise sous tension d'un appareil. Fondamentalement, lorsque l'appareil est allumé, la thermistance est encore relativement froide et agit donc comme une résistance élevée, limitant le courant. Au fil du temps, à mesure que le courant circule dans la thermistance, sa température augmente et donc sa résistance diminue. Cela permet à plus de courant de le traverser, ce qui est bien puisque la poussée initiale de courant élevé est terminée à ce moment-là.

Ma seule expérience avec les thermistances NTC a été de jouer avec une thermistance faisant partie d'un capteur automobile. Le capteur devait être vissé dans le compartiment moteur, éventuellement pour mesurer la température du liquide de refroidissement ou de l'huile. Bien entendu, cela ne mesure pas directement la température. Au lieu de cela, une tension est appliquée à ses bornes. À mesure que la température change, la résistance change, tout comme la tension. L'ordinateur du véhicule utilise ensuite un tableau ou une formule pour mapper cette tension à une température.

Je n'ai pas trouvé la fiche technique de la pièce automobile et je ne connaissais pas la relation entre la température et la résistance de la thermistance, alors je l'ai mise dans une casserole d'eau sur la cuisinière. Alors que je portais lentement l'eau à ébullition, j'ai mesuré la température de l'eau et la résistance de la thermistance, obtenant ainsi le tableau présenté ici.

Les thermistances à coefficient de température positif (PTC), dont la résistance augmente à mesure que la température augmente, ont également leur utilité.

Un exemple est le remplacement d’un fusible. À mesure que le courant dans un circuit augmente, la température de la thermistance augmente en raison du chauffage résistif normal. Cette chaleur est perdue dans l'environnement. Mais si le courant est supérieur à ce qu'il devrait être, à un moment donné, il chauffera plus vite qu'il ne perdra cette chaleur. À ce stade, la résistance augmentera, limitant le courant.

Avec l'avènement des écrans plats, il y a de moins en moins d'écrans CRT, mais certains lecteurs se souviendront que des thermistances PTC étaient utilisées dans les circuits de bobine de démagnétisation de l'écran. La bobine de démagnétisation devra être mise sous tension brièvement et éteinte progressivement. Le courant traversant la bobine créerait le champ magnétique nécessaire à la démagnétisation et chaufferait également la thermistance. Ce faisant, la résistance de la thermistance augmenterait de la manière progressive souhaitée, réduisant ainsi le courant traversant la bobine jusqu'à ce que le circuit soit coupé.

La plupart des applications des varistances concernent la protection contre les surtensions, protégeant les circuits des transitoires du secteur, des charges inductives et de la foudre. Ils sont généralement placés à travers le circuit à protéger, de sorte que si la tension augmente suffisamment à travers celui-ci, la varistance conduira et agira comme un court-circuit pour le courant, au lieu que le courant traverse le circuit.

Ma propre expérience avec les varistances vient de mon époque en tant qu'entrepreneur solaire. Nous attachions des parafoudres à divers composants du système solaire : deux parafoudres pour l'onduleur, où un ensemble de fils passait à l'extérieur vers un générateur et un autre ensemble sortait vers les charges du chalet, et un parafoudre pour le contrôleur de charge où les fils allaient jusqu'aux panneaux solaires. Ce sont tous des câbles où la tension peut être induite à des niveaux dommageables par la foudre à proximité.