Sensoryo ng Volt: Prinsipyo ng Paggana, Uri, at Diagram ng Sirkwito

Ano ang Voltage Sensor

Ang voltage sensor ay isang sensor na ginagamit upang kalkulahin at monitorehin ang halaga ng voltage sa isang bagay. Ang mga voltage sensor ay maaaring tukuyin ang antas ng AC voltage o DC voltage. Ang input ng sensor na ito ay ang voltage, samantalang ang output ay maaaring switches, analog voltage signal, current signal, o audible signal.

Ang mga sensor ay mga device na maaaring mag-sense o i-identify at tumugon sa ilang uri ng electrical o optical signals. Ang pag-implementa ng voltage sensor at current sensor techniques ay naging isang mahusay na pagpipilian para sa mga konbensyonal na paraan ng pagsukat ng current at voltage.

Sa artikulong ito, maaari nating talakayin ang voltage sensor sa detalye. Ang voltage sensor ay maaaring tukuyin, monitorehin, at sukatin ang supply ng voltage. Ito ay maaaring sukatin ang antas ng AC at/o DC voltage. Ang input sa voltage sensor ay ang voltage mismo, at ang output maaaring maging analog voltage signals, switches, audible signals, analog current levels, frequency, o kahit frequency-modulated outputs.

Ibig sabihin, ang ilang voltage sensors ay maaaring magbigay ng sine o pulse trains bilang output, at iba naman ay maaaring gumawa ng amplitude modulation, pulse width modulation, o frequency modulation outputs.

Sa mga voltage sensors, ang pagsukat ay batay sa voltage divider. May dalawang pangunahing uri ng voltage sensors: capacitive type voltage sensor at resistive type voltage sensor.

Capacitive Voltage Sensor

Alam natin na ang capacitor ay binubuo ng dalawang conductor (o dalawang plates); sa pagitan ng mga plates na ito, isang non-conductor ang inilalagay.

Ang non-conducting material na ito ay tinatawag na dielectric. Kapag isinagot ang isang AC voltage sa pagitan ng mga plates, sisimulan ang pagdaan ng current dahil sa attraction o repulsion ng mga electron sa pamamagitan ng voltage sa kabilang plate.

Ang field sa pagitan ng mga plates ay lalikha ng isang buong AC circuit nang walang hardware connection. Ito ang paraan kung paano gumagana ang capacitor.

Sa susunod, maaari nating talakayin ang voltage division sa dalawang capacitors na nasa series. Karaniwan, sa mga series circuits, ang mataas na voltage ay mabubuo sa component na may mataas na impedance. Sa kaso ng capacitors, ang capacitance at impedance (capacitive reactance) ay palaging inversely proportional.

Ang relasyon sa pagitan ng voltage at capacitance ay

Q → Charge (Coulomb)
C → Capacitance (Farad)
XC → Capacitive reactance (Ω)
f → Frequency (Hertz)

Mula sa dalawang relasyon sa itaas, maaari nating malinaw na ipahayag na ang pinakamataas na voltage ay mabubuo sa pinakamaliit na capacitor. Ang mga capacitor voltage sensors ay gumagana batay sa simpleng prinsipyo na ito. Isipin natin na kami ay hawak ang sensor at pagkatapos ay ilagay ang dulo nito malapit sa isang live conductor.

Dito, kami ay inilalagay ang sensing element na may mataas na impedance sa isang series capacitive coupling circuit.

Ngayon, ang dulo ng sensor ay ang pinakamaliit na capacitor na coupled sa live voltage. Kaya, ang lahat ng voltage ay mabubuo sa sensing circuit, kung saan maaaring detekta ang voltage, at ang light o buzzer indicator ay i-turn on—ito ang likod ng mga non-contact voltage sensors na ginagamit ninyo sa bahay.

Resistive Voltage Sensor

May dalawang paraan upang i-convert ang resistance ng sensing element sa voltage. Ang unang paraan ay ang pinakasimpleng paraan, kung saan isinasagot ang isang voltage sa resistor divider circuit na binubuo ng isang sensor at isang reference resistor, na inilalarawan sa ibaba.

Ang voltage na nabuo sa reference resistor o sensor ay buffered at pagkatapos ay ibinigay sa amplifier. Ang output voltage ng sensor ay maaaring ipahayag bilang

Ang drawback ng circuit na ito ay ang amplifier na naroroon ay mag-aamplify ng lahat ng voltage na nabuo sa sensor. Gayunpaman, mas mahusay na lamang i-amplify ang voltage change dahil sa pagbabago sa resistance ng sensor, na ito ang nailalabas ng ikalawang paraan sa pamamagitan ng resistance bridge, tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Dito, ang output voltage ay

Kapag R1 = R, ang output voltage ay naging kasarinlan

A → Gain ng instrumentation amplifier
δ → Pagbabago sa resistance ng sensor, na katumbas ng ilang pisikal na aksyon

Sa equation na ito, ang gain ay dapat itakda na mataas dahil lamang ang voltage change dahil sa pagbabago sa resistance ng sensor ang inaamplify.