ポリスイッチなどのPTCサーミスタをシナモンブレードに取り付けてみた

LEDサイリウムがショートしても、保護できるようにヒューズやポリスイッチなどの保護回路を入れる、ということを推奨していましたが、ポリスイッチについて、便利そうですが、使えるかどうかよくわからないので、実験をしました。
そもそも、ポリスイッチというのは、PTCサーミスタの一種です。この「ポリスイッチ」は、タイコエレクトロニクスの商標です。
電子部品メーカー各社も、PTCサーミスタを製造しています。
PTCサーミスタとは、温度が上昇すると、電気抵抗も大きくなる素子です。特に、特定の温度を超えると急に抵抗が大きくなることで、ヒューズの代わりにすることも可能です。

これを、実際にシナモンブレードIIに接続して、実験しました。

実験：
電源とPTCサーミスタを直列につなぎ、シナモンブレードに取り付ける
その時の、サーミスタにかかる電圧と、回路の電流を測定する。
シナモンブレードIIは、緑と黄色で光らせました。
また、シナモンブレードのLEDの代わりに、2Ωの抵抗をつけたものと
LEDをショートさせたときの電流も測定しました。

条件：
気温：22度
電源：Eneloop単3x2

使用したサーミスタ

１）村田製作所　PRG21BC0R6MM1RA　（以下、PRG21)　写真中央
最大電圧　6V
不動作電流　420mA（25度）
動作開始電流　920mA（25度）
抵抗値　0.6Ω（誤差20%)　
無荷電時0.50Ω

２）tyco Electronics RXE050　（以下、XF050)　写真左
保持電流値　500mA
無荷電時0.50Ω

３）tyco Electronics RXE075　（以下、XF075)　写真右
保持電流値　750mA
無荷電時0.30Ω

実験風景はこんな感じです。あんまり片付いていません。

結果：
緑、黄色、2Ω接続は、電圧・電流が安定した時の値です。
ショート時は、10秒後の値です。
電流、電圧から、抵抗値および消費電力を計算しました。

サーミスタなし
電源電圧・電流・消費電力
緑　2.352V　0.12A　0.28W
黄　2.282V　0.42A　0.96W

RPG21

条件	サーミスタ電圧	電流	抵抗Ω	電力W
黄色	0.50	0.52	0.96	0.26
緑	0.09	0.11	0.79	0.01
2Ω負荷	1.27	0.42	3.02	0.53
ショート	2.01	0.33	6.09	0.66

XF050

条件	サーミスタ電圧	電流	抵抗Ω	電力W
黄色	0.40	0.52	0.77	0.21
緑	0.10	0.12	0.86	0.01
2Ω負荷	0.73	0.79	0.92	0.58
ショート　10秒後	1.13	0.99	1.15	1.11

XF075

条件	サーミスタ電圧	電流	抵抗Ω	電力W
緑	0.05	0.11	0.50	0.01
黄色	0.23	0.52	0.44	0.12
2Ω負荷	0.46	1.00	0.46	0.46
ショート　10秒後	0.70	1.52	0.46	1.07

この時、特性グラフの上にプロットすると、このような感じです。
グラフから外れたものは省略しています。
tyco Electroicsのものは、HがXF050、JがXF075です。

結論：
今回の実験で使った、XF050およびXF075は、今回の電流値の条件より大きなため、ショートしても電気が流れており、ヒューズのような効果はありませんでした。
グラフから読み取ると、切断されるまで約100秒かかり、この間にも大きな電力が消費されてしまいます。

RPG21は、ショート時にある程度電流が制限できているものの、通常動作でも遮断のしきい値の領域に入ってしまており、サーミスタ内で大きな電力が消費されてしまう計算となりました。
したがって、遮断するというよりも、ショートのために電線で消費される電力が、そのままサーミスタで消費することで「保護する」状態で、シナモンブレードIIには使えない、という結論でした。

元々、電池から取り出せる電力には限界があり、電流を大きくしようとすると、電圧が低下します。今回は、単3電池でもだいぶ容量が減っていたので、なおさら電圧降下が大きかったと思います。
さらに、シナモンブレードは、電圧を上げてLEDを光らせています。

krkrさんのほうで考察されている内容を引用すると、
ショートさせると、電流が大きくなります。
電流が大きいと、電池の電圧が下がります。
電池の電圧が下がると、必要な電圧を取り出すために、大きな電流が必要になります。
ある程度電圧が下がると、今度は効率が大きく落ちてしまい、さらに大きな電流が必要になります。
サーミスタがなかったら、ショートを解消することで電流が小さくなり、効率の良い領域に戻りますが、サーミスタがあると、先の回路にかかる電圧が低いままで、効率の悪い状態が続き、結局戻らないことになります。

色によって電流の変化を少なくしたり、電圧を上げずに、例えば単4x3本にすることでサーミスタの効果がでてくると思います。
電圧を上げているシナモンブレードでは、安全性はサーミスタではなくヒューズで対応したいと思います。