Capteur de tension : principe de fonctionnement types et diagramme de circuit

Qu'est-ce qu'un capteur de tension

Un capteur de tension est un capteur utilisé pour calculer et surveiller la quantité de tension dans un objet. Les capteurs de tension peuvent déterminer le niveau de tension CA ou CC. L'entrée de ce capteur est la tension, tandis que la sortie peut être des commutateurs, un signal de tension analogique, un signal de courant ou un signal audible.

Les capteurs sont des dispositifs qui peuvent détecter ou identifier et réagir à certains types de signaux électriques ou optiques. La mise en œuvre d'un capteur de tension et de techniques de capteurs de courant est devenue un excellent choix pour les méthodes conventionnelles de mesure du courant et de la tension.

Dans cet article, nous pouvons discuter en détail d'un capteur de tension. Un capteur de tension peut déterminer, surveiller et mesurer l'alimentation en tension. Il peut mesurer le niveau de tension CA et/ou CC. L'entrée du capteur de tension est la tension elle-même, et la sortie peut être des signaux de tension analogiques, des commutateurs, des signaux audibles, des niveaux de courant analogiques, une fréquence ou même des sorties modulées en fréquence.

C'est-à-dire que certains capteurs de tension peuvent fournir des trains de sinus ou de pulsations en sortie, et d'autres peuvent produire des sorties en modulation d'amplitude, en modulation de largeur d'impulsion ou en modulation de fréquence.

Dans les capteurs de tension, la mesure est basée sur un diviseur de tension. Deux principaux types de capteurs de tension sont disponibles : capteur de tension de type capacitif et capteur de tension de type résistif.

Capteur de tension capacitif

Nous savons qu'un condensateur est composé de deux conducteurs (ou deux plaques) ; entre ces plaques, un non-conducteur est maintenu.

Ce matériau non conducteur est appelé diélectrique. Lorsqu'une tension CA est appliquée à travers ces plaques, le courant commencera à passer en raison de l'attraction ou de la répulsion des électrons via la tension de la plaque opposée.

Le champ entre les plaques créera un circuit CA complet sans aucune connexion matérielle. C'est ainsi que fonctionne un condensateur.

Ensuite, nous pouvons discuter de la division de tension entre deux condensateurs en série. Généralement, dans les circuits en série, la haute tension se développe à travers le composant ayant une impédance élevée. Dans le cas des condensateurs, la capacité et l'impédance (réactance capacitive) sont toujours inversement proportionnelles.

La relation entre la tension et la capacité est

Q → Charge (Coulomb)
C → Capacité (Farad)
XC → Réactance capacitive (Ω)
f → Fréquence (Hertz)

À partir des deux relations ci-dessus, nous pouvons clairement affirmer que la plus haute tension s'accumulera à travers le plus petit condensateur. Les capteurs de tension capacitifs fonctionnent sur ce principe simple. Supposons que nous tenons le capteur et que nous placions son extrémité près d'un conducteur sous tension.

Ici, nous insérons l'élément de détection à haute impédance dans un circuit de couplage capacitif en série.

Actuellement, l'extrémité du capteur est le plus petit condensateur couplé à la tension sous tension. Ainsi, toute la tension se développera à travers le circuit de détection, qui peut détecter la tension, et l'indicateur lumineux ou sonore sera allumé—c'est derrière les capteurs de tension sans contact que vous utilisez à la maison.

Capteur de tension résistif

Deux méthodes existent pour convertir la résistance de l'élément de détection en tension. La première est la méthode la plus simple, qui consiste à fournir une tension au circuit diviseur de résistance composé d'un capteur et d'une résistance de référence, comme représenté ci-dessous.

La tension développée à travers la résistance de référence ou le capteur est tamponnée puis donnée à l'amplificateur. La tension de sortie du capteur peut être exprimée par

L'inconvénient de ce circuit est que l'amplificateur présent amplifiera toute la tension développée à travers le capteur. Cependant, il serait préférable d'amplifier uniquement la variation de tension due à la variation de la résistance du capteur, ce qui est réalisé par la deuxième méthode implémentant le pont de résistance, comme montré ci-dessous.

Ici, la tension de sortie est

Lorsque R1 = R, alors la tension de sortie devient approximativement

A → Gain de l'amplificateur instrumentation
δ → Variation de la résistance du capteur, qui est analogue à une action physique

Dans cette équation, le gain doit être élevé car seule la variation de tension due à la variation de la résistance du capteur est amplifiée.