سنسور ولتاژ: اصل کار، انواع و دیاگرام مدار

چه چیزی است سنسور ولتاژ

سنسور ولتاژ یک سنسور است که برای محاسبه و نظارت بر مقدار ولتاژ در یک شیء استفاده می‌شود. سنسورهای ولتاژ می‌توانند سطح ولتاژ جریان متناوب یا مستقیم را تعیین کنند. ورودی این سنسور ولتاژ است، در حالی که خروجی می‌تواند تعدادی از سوئیچ‌ها، سیگنال ولتاژ آنالوگ، سیگنال جریان یا سیگنال صوتی باشد.

سنسورها دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند حس یا شناسایی و واکنش به انواع معینی از سیگنال‌های الکتریکی یا نوری داشته باشند. پیاده‌سازی سنسور ولتاژ و تکنیک‌های سنسور جریان گزینه‌ای عالی برای روش‌های متعارف اندازه‌گیری جریان و ولتاژ شده‌اند.

در این مقاله، می‌توانیم به طور دقیق درباره سنسور ولتاژ صحبت کنیم. سنسور ولتاژ می‌تواند سطح، نظارت و اندازه‌گیری تأمین ولتاژ را تعیین کند. می‌تواند سطح ولتاژ جریان متناوب و/یا مستقیم را اندازه بگیرد. ورودی به سنسور ولتاژ خود ولتاژ است و خروجی می‌تواند شامل سیگنال‌های ولتاژ آنالوگ، سوئیچ‌ها، سیگنال‌های صوتی، سطوح جریان آنالوگ، فرکانس یا حتی خروجی‌های فرکانس مدوله شده باشد.

به عبارت دیگر، بعضی از سنسورهای ولتاژ می‌توانند سینوس یا قطارهای پالس را به عنوان خروجی ارائه دهند و بعضی دیگر می‌توانند خروجی‌های مدولاسیون دامنه، مدولاسیون پهنای پالس یا مدولاسیون فرکانس ایجاد کنند.

در سنسورهای ولتاژ، اندازه‌گیری بر اساس تقسیم‌کننده ولتاژ است. دو نوع اصلی سنسور ولتاژ موجود است: سنسور ولتاژ نوع ظرفیتی و سنسور ولتاژ نوع مقاومتی.

سنسور ولتاژ نوع ظرفیتی

ما می‌دانیم که یک خازن از دو ماده رسانا (یا دو صفحه) تشکیل شده است؛ بین این صفحات، یک ماده غیررسانا قرار دارد.

آن ماده غیررسانا به عنوان دی الکتریک شناخته می‌شود. وقتی یک ولتاژ جریان متناوب به این صفحات اعمال می‌شود، جریان به دلیل جذب یا دفع الکترون‌ها از طریق ولتاژ صفحه مقابل شروع به عبور می‌کند.

میدان بین صفحات یک مدار جریان متناوب کامل بدون هیچ اتصال سخت‌افزاری ایجاد می‌کند. این نحوه عملکرد یک خازن است.

بعداً می‌توانیم به تقسیم ولتاژ در دو خازن سری بپردازیم. معمولاً در مدارهای سری، ولتاژ بالا در مولفه با امپدانس بالا توسعه می‌یابد. در مورد خازن‌ها، ظرفیت و امپدانس (واکنش خازنی) همیشه به صورت عکس تناسب دارند.

رابطه بین ولتاژ و ظرفیت به صورت زیر است

Q → بار (کولن)
C → ظرفیت (فاراد)
XC → واکنش خازنی (اهم)
f → فرکانس (هرتز)

از این دو رابطه، می‌توانیم به روشنی بگوییم که بالاترین ولتاژ در خازن کوچکتر تجمع می‌یابد. سنسورهای ولتاژ خازنی بر اساس این اصل ساده کار می‌کنند. فرض کنید ما سنسور را در دست داریم و سپس نوک آن را نزدیک یک رسانا زنده قرار می‌دهیم.

در اینجا، ما عنصر حس‌گر با امپدانس بالا را در یک مدار کوپل‌کننده خازنی سری وارد می‌کنیم.

در حال حاضر، نوک سنسور کوچکترین خازنی است که با ولتاژ زنده کوپل شده است. بنابراین، تمام ولتاژ در مدار حس‌گر که می‌تواند ولتاژ را تشخیص دهد توسعه می‌یابد و نشان‌گر نور یا بلندگو روشن می‌شود—این پشتیبانی از سنسورهای ولتاژ بدون تماسی است که در خانه استفاده می‌کنید.

سنسور ولتاژ نوع مقاومتی

دو روش برای تبدیل مقاومت عنصر حس‌گر به ولتاژ وجود دارد. اولین روش ساده‌ترین روش است که شامل اعمال ولتاژ به مدار تقسیم‌کننده مقاومتی متشکل از سنسور و مقاومت مرجع است که در زیر نمایش داده شده است.

ولتاژی که در مقاومت مرجع یا سنسور ایجاد می‌شود بافر شده و سپس به تقویت‌کننده داده می‌شود. ولتاژ خروجی سنسور می‌تواند به صورت زیر بیان شود

عیب این مدار این است که تقویت‌کننده موجود کل ولتاژ ایجاد شده در سنسور را تقویت می‌کند. اما بهتر است فقط ولتاژ تغییر یافته به دلیل تغییر در مقاومت سنسور تقویت شود که این امر با استفاده از روش دوم با استفاده از پل مقاومتی که در زیر نمایش داده شده است، انجام می‌شود.

در اینجا، ولتاژ خروجی است