Напряжение сензор: принцип на действие, видове и схема на връзките

Какво е сензор за напрежение

Сензорът за напрежение е устройство, използвано за изчисляване и мониторинг на количеството напрежение в обект. Сензорите за напрежение могат да определят нивото на алтернативно или постоянна напрежение. Входът на този сензор е напрежението, докато изходът може да бъде превключвател, аналогов сигнал на напрежение, токов сигнал или звуков сигнал.

Сензорите са устройства, които могат да усещат или разпознават и да реагират на определени видове електрически или оптически сигнали. Приложението на сензор за напрежение и методи за измерване на тока станали отличен избор вместо традиционните методи за измерване на напрежение и ток.

В тази статия ще обсъдим подробно сензора за напрежение. Сензорът за напрежение може да определя, мониторира и измерва доставката на напрежение. Той може да измерва нивото на алтернативно и/или постоянна напрежение. Входът към сензора за напрежение е самото напрежение, а изходът може да бъде аналогов сигнал на напрежение, превключватели, звукови сигнали, аналогови токови нива, честота или дори модулирана по честота изход.

Тоест, някои сензори за напрежение могат да предоставят синусоидни или импулсни редици като изход, а други могат да произвеждат амплитудна модулация, широчина на импулса или модулация по честота.

При сензорите за напрежение, измерването е основано на делител на напрежение. Два основни типа сензори за напрежение са налични: капацитивен тип сензор за напрежение и резистивен тип сензор за напрежение.

Капацитивен сензор за напрежение

Знаем, че кондензаторът се състои от два проводника (или две плочки); между тези плочки се намира не-проводящ материал.

Този не-проводящ материал се нарича диелектрик. Когато се приложи алтернативно напрежение между тези плочки, токът започва да минава поради привличане или отблъскване на електрони през напрежението на противоположната плочка.

Полето между плочките създава пълен алтернативен цикъл без никакви хардуерни връзки. Така работи кондензаторът.

След това можем да обсъдим делението на напрежението в два кондензатора, които са в сериозна връзка. Обикновено, в сериозни вериги, високото напрежение се развива в компонента с високо импеданс. В случая с кондензатори, капацитетът и импедансът (капацитивна реактивност) винаги са обратнопропорционални.

Отношението между напрежението и капацитета е

Q → Заряд (Кулон)
C → Капацитет (Фарад)
XC → Капацитивна реактивност (Ом)
f → Честота (Херц)

От горните две отношения можем ясно да заявим, че най-високото напрежение ще се натрупа в най-малкия кондензатор. Сензорите за напрежение работят на базата на този прост принцип. Представете си, че държим сензора и поставяме неговия връх близо до жив проводник.

Тук включваме сензорния елемент с висок импеданс в сериозна капацитивна съпазваща верига.

В момента, връхът на сензора е най-малкият кондензатор, свързан с живото напрежение. Следователно, цялото напрежение ще се развие в сензорната верига, която може да детектира напрежението, и светлинният или звуков индикатор ще се включи—това е зад невъзлъчните сензори за напрежение, които използвате в дома.

Резистивен сензор за напрежение

Има два начина да се преобразува съпротивлението на сензорния елемент в напрежение. Първият е най-простият метод, който е да се подаде напрежение към делителна верига, състояща се от сензор и референтен резистор, както е показано по-долу.

Напрежението, развито върху референтния резистор или сензор, се буферира и след това се дава на усилителя. Изходното напрежение на сензора може да се изрази като

Недостатъкът на тази верига е, че усилителят, който е наличен, ще усили цялото напрежение, развито върху сензора. Но по-добре е да се усили само промяната в напрежението, причинена от промяната в съпротивлението на сензора, което се постига с втория метод, използващ мостовата верига, както е показано по-долу.

Тук, изходното напрежение е

Когато R