Resistência Automática: Resistores Controlados pelo Ambiente

Os resistores são um dos componentes fundamentais utilizados em circuitos eletrônicos. Eles fazem uma coisa: resistir ao fluxo de corrente elétrica. Há mais de uma maneira de esfolar um gato e há mais de uma maneira de um resistor funcionar. Em artigos anteriores falei sobre resistores de valor fixo e também sobre resistores variáveis.

Há um outro grupo importante de resistores variáveis ​​que não abordei: resistores que mudam de valor sem intervenção humana. Estes mudam por meios ambientais: temperatura, voltagem, luz, campos magnéticos e tensão física. Eles são comumente usados ​​para automação e sem eles nossas vidas seriam muito diferentes.

Eles vêm em dois tipos:

Muitos leitores do Hackaday podem estar familiarizados com termistores NTC em impressoras 3D, onde são usados ​​para medir a temperatura da extremidade quente da extrusora. Se a sua impressora tiver uma base aquecida, provavelmente também será monitorada por um NTC.

E há muitas outras aplicações onde eles são usados ​​para medir temperatura, como em termômetros digitais, torradeiras, cafeteiras, freezers e assim por diante.

Mas, além de medir a temperatura, os termistores NTC também são usados ​​para limitar a corrente. Como limitadores de corrente de partida, eles limitam qualquer pico de corrente alta quando um dispositivo é ligado pela primeira vez. Basicamente, quando o dispositivo é ligado, o termistor ainda está relativamente frio e atua como uma alta resistência, limitando a corrente. Com o tempo, à medida que mais corrente flui através do termistor, sua temperatura aumenta e sua resistência diminui. Isso permite que mais corrente flua através dele, o que é bom, já que o fluxo inicial de alta corrente já terminou nesse momento.

Minha única experiência com termistores NTC foi brincar com um que fazia parte de um sensor automotivo. O sensor deveria ser parafusado no compartimento do motor, possivelmente para medir a temperatura do líquido refrigerante ou do óleo. É claro que isso não mede a temperatura diretamente. Em vez disso, uma tensão é aplicada a ele. À medida que a temperatura muda, a resistência muda e a tensão também. O computador do veículo usa então uma tabela ou fórmula para mapear essa tensão até uma temperatura.

Não consegui encontrar a ficha técnica da peça automotiva e não sabia a relação entre a temperatura e a resistência do termistor, então coloquei em uma panela com água no fogão. À medida que fervia lentamente a água, medi a temperatura da água e a resistência do termistor, obtendo o gráfico mostrado aqui.

Os termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC), cuja resistência aumenta com o aumento da temperatura, também têm sua utilização.

Um exemplo é a substituição de um fusível. À medida que a corrente num circuito aumenta, a temperatura do termistor aumenta devido ao aquecimento resistivo normal. Este calor é perdido para o ambiente. Mas se a corrente for mais alta do que deveria, em algum momento ela aquecerá mais rápido do que poderá perder esse calor. Nesse ponto a resistência aumentará, limitando a corrente.

Com o advento dos monitores de tela plana, há cada vez menos monitores CRT disponíveis, mas alguns leitores se lembrarão de que termistores PTC foram usados ​​nos circuitos de bobina de desmagnetização do monitor. A bobina de desmagnetização precisaria ser energizada brevemente e desligada gradualmente. A corrente através da bobina criaria o campo magnético necessário para a desmagnetização e também aqueceria o termistor. Ao fazer isso, a resistência do termistor aumentaria da maneira gradual desejada, reduzindo a corrente através da bobina até que o circuito fosse desligado.

A maioria das aplicações dos varistores é na proteção contra surtos, protegendo circuitos contra transientes da rede elétrica, cargas indutivas e raios. Eles geralmente são colocados ao longo do circuito a ser protegido, de modo que, se a tensão aumentar o suficiente, o varistor conduzirá e atuará como um curto-circuito para a corrente, em vez de a corrente passar pelo circuito.

Minha própria experiência com varistores vem de minha época como empreiteiro solar. Fixaríamos pára-raios em vários componentes do sistema solar: dois pára-raios para o inversor, onde um conjunto de fios ia para fora até um gerador e outro conjunto ia para as cargas na casa de campo, e um pára-raios para o controlador de carga onde fios iam até os painéis solares. Todos esses são cabos onde a tensão pode ser induzida a níveis prejudiciais por raios próximos.