自動抵抗: 環境によって制御される抵抗

抵抗器は電子回路で使用される基本部品の 1 つです。 それらが行うことは 1 つです。それは、電流の流れに抵抗することです。 猫の皮を剥ぐ方法は複数あり、抵抗器が機能する方法も複数あります。 前回の記事では、固定値抵抗器と可変抵抗器について説明しました。

私が触れなかったもう 1 つの主要な可変抵抗器グループがあります。それは、人間の介入なしに値を変更する抵抗器です。 これらは、温度、電圧、光、磁場、物理的歪みなどの環境手段によって変化します。 これらは自動化によく使用されており、それらがなければ私たちの生活は大きく変わっていたでしょう。

これらには次の 2 つのタイプがあります。

Hackaday の読者の多くは、押出機のホットエンドの温度を測定するために使用される 3D プリンターの NTC サーミスターに精通しているかもしれません。 プリンターに加熱ベッドがある場合は、NTC によっても監視されている可能性があります。

また、デジタル温度計、トースター、コーヒーメーカー、冷凍庫など、温度測定に使用される用途は他にもたくさんあります。

ただし、NTC サーミスタは温度の測定に加えて、電流を制限するためにも使用されます。 突入電流リミッターとして、デバイスが最初にオンになったときの高電流の突入を制限します。 基本的に、デバイスの電源がオンになっているとき、サーミスタはまだ比較的低温であるため、高抵抗として機能し、電流を制限します。 時間の経過とともに、サーミスタに流れる電流が増えると温度が上昇し、抵抗が減少します。 これにより、より多くの電流が流れるようになりますが、最初の高電流の突入はその時点までに終了するため、これは問題ありません。

NTC サーミスタに関する私の唯一の経験は、車載センサーの一部である NTC サーミスタを試してみたことです。 センサーはおそらく冷却水または油の温度を測定するためにエンジンルームにねじ込まれる予定でした。 もちろん、これは温度を直接測定するものではありません。 代わりに、電圧が両端に印加されます。 温度が変化すると抵抗が変化し、電圧も変化します。 次に、車両のコンピュータはテーブルまたは式を使用して、その電圧を温度にマッピングします。

自動車部品のデータシートが見つからず、サーミスタの温度と抵抗の関係がわからなかったので、ストーブの上の水の入ったポットにサーミスタを入れました。 水をゆっくり沸騰させながら、水の温度とサーミスターの抵抗を測定し、ここに示すグラフを得ました。

温度が上昇すると抵抗が増加する正温度係数 (PTC) サーミスタにも用途があります。

一例として、ヒューズの代替として使用できます。 回路内の電流が増加すると、通常の抵抗加熱によりサーミスタの温度が上昇します。 この熱は周囲に失われます。 しかし、電流が必要以上に高い場合、ある時点で熱を失うよりも早く加熱されてしまいます。 その時点で抵抗が増加し、電流が制限されます。

フラット パネル ディスプレイの出現により、CRT ディスプレイはますます少なくなっていますが、ディスプレイの消磁コイル回路に PTC サーミスタが使用されていることを覚えている読者もいるでしょう。 消磁コイルは短時間通電し、徐々にオフにする必要があります。 コイルを流れる電流は消磁に必要な磁場を生成し、電流によってサーミスターも加熱されます。 そうすることで、サーミスタの抵抗が望ましい段階で増加し、回路が遮断されるまでコイルを流れる電流が減少します。

バリスタのほとんどの用途はサージ保護であり、主電源過渡現象、誘導負荷、雷から回路を保護します。 それらは通常、保護される回路の両端に配置され、その両端の電圧が十分に高くなった場合、バリスタが導通して、回路を流れる電流の代わりに電流の短絡として機能します。

私自身のバリスタに関する経験は、太陽光発電請負業者として働いていたときに得たものです。 私たちは、ソーラーシステムのさまざまなコンポーネントに避雷器を取り付けます。インバータ用に 2 つの避雷器を取り付け、1 セットのワイヤを屋外の発電機に接続し、もう 1 セットをコテージ内の負荷に接続します。もう 1 つの避雷器は充電コントローラー用に取り付けます。配線がソーラーパネルまで伸びていました。 これらはすべて、近くの雷によって電圧が有害なレベルまで誘導される可能性がある配線です。