Capteur de température NTC

Introduction

Un NTC - Thermistance (Negative Temperature Coefficient Thermistor) est un type de résistance qui diminue sa résistance lorsque la température augmente.

(Negative Temperature Coefficient Thermistor) est un type de résistance qui diminue sa résistance lorsque la température augmente.

L'élément SMD a l'avantage de pouvoir être intégré directement sur le circuit imprimé du moteur.

L'inconvénient est qu'il n'y a pas de contact direct avec le bobinage (par rapport à la PTC dans l'EC 60). Cela conduit à une constante de temps thermique plus élevée ( délai plus long ) et à une résistance thermique plus élevée ( température mesurée plus basse ). Le SMD NTC sur un PCB sans contact direct avec le bobinage est donc une solution pour contrôler le fonctionnement continu et nécessite un test dans l'application du client. Pour le fonctionnement en rotation, un capteur est suffisant. Pour le fonctionnement à l'arrêt (positionnement), deux capteurs sont nécessaires pour contrôler la température de tous les bobinages.

Moteurs maxon avec CTN intégrée

• EC frameless (standard du catalogue)
• ECX SPEED 16, 19, 20 (option configurable)

Informations pratiques sur les NTC

La résistance NTC n'est pas une fonction linéaire de la température comme on peut le voir dans les deux graphiques ci-dessous (qui se réfèrent à une NTC spécifiée R25 = 10 kΩ et beta 25..85 = 3490K). Même en restreignant la plage de température (disons de 0 à 50 °C), la fonction peut difficilement être estimée par une ligne. Comme expliqué précédemment, dans un CTN, la résistance diminue lorsque la température augmente.

Les CTN ont deux paramètres principaux : la résistance nominale R25, qui est leur résistance à la température standard de 25 °C (T25 = 25 °C = 298,15 K) et leur constante bêta, qui représente en quelque sorte le "coefficient de température". La valeur bêta est optimisée pour une certaine plage de fonctionnement, par exemple 25°C..85°C.

Avec ces paramètres, la température peut être calculée comme suit :

Avec : 

• beta : Constante (coefficient de température) optimisée pour la plage de fonctionnement du moteur (valeur catalogue)
• R₂₅ : Résistance nominale à la température standard R25 (valeur catalogue)
• T₂₅ : Température standard de 25 °C (298.15 K)

Ou utilisez cette feuille de calcul pour voir comment la résistance évolue en fonction de la température :
NTC Calc Sheet 20150706.xlsx

Les CTN sont des capteurs de température largement utilisés en raison de leur faible coût et de leur disponibilité dans de nombreuses tailles et formes. Avec les microcontrôleurs modernes, il est facile de programmer l'équation expliquée ci-dessus et d'obtenir des lectures directes en °C (ou toute autre unité de température) sans avoir besoin de circuits de linéarisation analogiques complexes.

Il y a quelques inconvénients qu'il convient de mentionner :

• la plage de température de travail est limitée à environ -50 à +150 °C. Cela dépend, bien sûr, du modèle particulier de CTN. Comme la majorité des CTN utilisent du silicium, ces limites ne peuvent être dépassées.
• En raison de la variation logarithmique de la résistance, plus la plage de température acceptée par le circuit est large, plus la précision est faible.

Les CTN ne sont généralement pas étalonnés en usine : les valeurs réelles de R25 et Beta peuvent varier d'un CTN à l'autre et une sorte de réglage du circuit est toujours nécessaire pour effectuer des relevés de température absolus.

Une dernière remarque : lorsqu'on utilise un CTN comme capteur de température, il faut veiller à ne pas faire passer trop de courant à travers le CTN, car le courant chaufferait le CTN et introduirait une erreur de mesure. Pour cette raison, les CTN à haute résistance (10 kΩ ou plus) sont préférables pour les thermomètres.

Deux CTN sur les moteurs EC frameless

Sur les moteurs EC frameless, deux NTC en parallèle sont utilisés pour obtenir une indication de la température du bobinage :

Dans cette configuration, NTC1 et NTC2 sont placés sur le circuit imprimé sous deux bobinages différents du moteur.

En fonctionnement en rotation continue, les deux NTC ont la même température. La résistance mesurée entre NTC IN et NTC OUT est :

Ainsi, avec la formule T(R) =... vous pouvez calculer la température pour ce type de fonctionnement.

A l'arrêt (tâches de positionnement), la résistance totale va dans le sens de la résistance individuelle la plus faible (plus critique). Ainsi, seule la moitié de la résistance mesurée doit être utilisée pour déterminer la température.