La valeur d'une résistance ordinaire n'est pas rigoureusement
constante. Elle varie plus ou moins avec sa température.
Certains éléments résistifs comme les ampoules
à incandescence à filament de tungstène peuvent
voir leur résistance varier dans un rapport de 1 à
10 tandis qu'à l'inverse, les premières ampoules
à filament de carbone avait une résistance qui diminuait
avec la température. Certains capteurs de température
utilisent cette propriété des conducteurs métalliques
voir cette page.
A côté de ces éléments thermo-résistants
il existe des composants électroniques baptisés
"thermistances" dont la technologie et les variations
de résistance en fonction de la température sont
différents, ce sont les "thermistances".
Les thermistances
Contrairement aux thermomètres
à résistance métallique qui utilisent des
métaux comme le platine (sonde thermométrique Pt100,
par exemple), les thermistances peuvent être fabriquées
selon différents procédés :
- oxydes métalliques ou titanate de baryum dopé
frittés sous forme de céramique
- particules de carbone incluses dans un polymère (PTC)
Le coefficient de température d'une thermistance peut varier
fortement en valeur absolue et s'inverser à certaines température.
Pour une plage de température donnée (par exemple
0-100°C) on trouve des thermistances de type :
- CTN : coefficient de température négatif (NTC
thermistor en anglais) dont la résistance diminue quand
sa température augmente
- CTP : coefficient de température positif (PTC thermistor)
dont la resistance augmente avec la température
Elle sont utilisées comme :
- capteurs de température
- élément de protection contre les surintensités
et les surchauffe à la matière d'un fusible.
- élément de chauffage s'auto-régulant
Photo ci-contre : la thermistance se présente généralement
sous la forme d'un disque. Le marquage peut se faire sous la forme
de bandes de couleurs ou en clair (résistance à
25°C ou référence du fabricant.
Essai d'une CTN
La thermistance dont on a mesuré la courbe de réponse
a une résistance de 100 ohms à 25°C. Voir :
méthode de mesure.
Variation de la valeur d'une
thermistance en fonction de la température
Sur une faible plage de température
on peut considérer que la variation est linéaire
Utilisation d'une CTP comme élément
de protection
La résistance d'une CTP
augmente lorsque sa température augmente.
L'échauffement de la thermistance peuvent être dus
à l'augmentation de la température ambiante ou encore
à cause de l'effet Joule lié au courant qui la traverse.
Ce sont ces deux facteurs qui sont contrôlés par
la CTP mise en série avec l'enroulement primaire du transformateur
de la photo ci-contre.
a) si le secondaire du transformateur est surchargé, le
courant qui traverse le primaire va augmenter et la puissance
dissipée dans la CTP provoquera son échauffement.
Sa résistance augmentera alors et tendra à limiter
le courant dans le primaire. La CTP agira également en
cas de surtension du secteur.
b) si le transformateur s'échauffe anormalement (mauvaise
ventilation, défaut, surcharge...) la CTP limitera le courant
dans le primaire donc la puissance appliquée au transformateur.
Dans les deux cas la CTP agit comme le ferait un fusible avec
toutefois quelques différences :
- son temps de réponse est plus grand que celui d'un fusible
- il n'est pas nécessaire de la remplacer après
un défaut important
- elle agit progressivement, en douceur.
La CTN capteur de température
Même si la variation de résistance
en fonction de la température d'une thermistance n'est
pas linéaire, il est tout à fait possible de l'utiliser
pour faire des mesures de température avec une grande précision
si la loi de variation est connue. Un des avantages de la CTN
sur les thermomètres à résistance métallique
(sonde platine par exemple) est que l'on peut réaliser
des capteurs présentant des caractéristiques très
variées, en particulier avec un coefficient de température
important, une faible variation de témpérature pouvant
provoquer une forte variation de résistance.
Une des applications particulière des thermistances dans
la mesure de températures est le radiosondage.
Les qualités d'un capteur de température embarqué
sur une radiosonde sont les suivantes :
- gamme de température variant de -90 à +60°C
- inertie la plus faible possible pour un temps de réponse
(<0,5 sec à basse altitude) de façon à
restituer la température de la masse d'air avec une grande
finesse en altitude
- grande précision (meilleure que 0,5°C)
- grande fiabilité
- insensibilité au rayonnement. Une peinture métallisée
réfléchissante est appliquée non seulement
sur le corps du composant mais aussi sur ses connexions.
La photo ci-contre représente le capteur de température
de la M2K2DC, radiosonde fabriquée par la firme française
Météo-MODEM