Sensor de Voltaxe: Principio de Funcionamento Tipos e Diagrama de Circuíto

Qué é un sensor de voltaxe

Un sensor de voltaxe é un sensor que se usa para calcular e monitorizar a cantidade de voltaxe nun obxecto. Os sensores de voltaxe poden determinar o nivel de voltaxe AC ou DC. A entrada deste sensor é a voltaxe, mentres que a saída son interruptores, sinais analóxicos de voltaxe, un sinal de corrente ou un sinal audible.

Os sensores son dispositivos que poden detectar ou identificar e reaccionar a certos tipos de señales eléctricas ou ópticas. A implementación dun sensor de voltaxe e técnicas de sensor de corrente converteuse nunha excelente opción para os métodos convencionais de medida de corrente e voltaxe.

Neste artigo, podemos discutir un sensor de voltaxe en detalle. Un sensor de voltaxe pode determinar, monitorizar e medir o suministro de voltaxe. Pode medir o nivel AC e/o nivel de voltaxe DC. A entrada ao sensor de voltaxe é a propia voltaxe, e a saída pode ser sinais analóxicos de voltaxe, interruptores, sinais audibles, niveis de corrente analóxicos, frecuencia ou incluso salidas moduladas en frecuencia.

É dicir, algúns sensores de voltaxe poden proporcionar trens de senos ou pulsos como saída, e outros poden producir salidas de modulación de amplitud, modulación de ancho de pulso ou modulación de frecuencia.

Nos sensores de voltaxe, a medida basease nun divisor de voltaxe. Hai dous tipos principais de sensores de voltaxe dispoñibles: sensor de voltaxe capacitivo e sensor de voltaxe resistivo.

Sensor de voltaxe capacitivo

Sabemos que un condensador compónese de dous conductores (ou dúas placas); entre estas placas, mantense un non conductor.

Ese material non conductor denomínase dieléctrico. Cando se proporciona unha voltaxe AC a través destas placas, a corrente comezará a pasar debido á atracción ou repulsión dos electróns a través da voltaxe do oposto placa.

O campo entre as placas creará un circuito AC completo sen conexión de hardware. Así é como funciona un condensador.

A continuación, podemos discutir a división de voltaxe en dous condensadores en serie. Xeralmente, nos circuitos en serie, desenvólvese unha alta voltaxe a través do compoñente con alta impedancia. No caso dos condensadores, a capacitancia e a impedancia (reactancia capacitiva) son sempre inversamente proporcionais.

A relación entre a voltaxe e a capacitancia é

Q → Carga (Coulomb)
C → Capacitancia (Farad)
XC → Reactancia capacitiva (Ω)
f → Frecuencia (Hertz)

Dende as dúas relacións anteriores, podemos afirmar claramente que a maior voltaxe acumularase a través do menor condensador. Os sensores de voltaxe capacitivos funcionan baseándose neste simple principio. Consideramos que estamos a sostener o sensor e logo colocamos a súa punta preto dun conductor en vivo.

Aquí, estamos a inserir o elemento de detección de alta impedancia nun circuito de acoplamento capacitivo en serie.

Presentemente, a punta do sensor é o menor condensador acoplado á voltaxe en vivo. Así, a voltaxe completa desenvolverase a través do circuito de detección, que pode detectar a voltaxe, e o indicador luminoso ou de zumbido activarase. Este é o principio detrás dos sensores de voltaxe de contacto cero que usas no teu fogar.

Sensor de voltaxe resistivo

Existen dúas formas de converter a resistencia do elemento de detección en voltaxe. A primeira é o método máis simple, que consiste en proporcionar unha voltaxe ao circuito divisor de resistencias composto polo sensor e unha resistencia de referencia, que se representa a continuación.

A voltaxe que se desenvolve a través da resistencia de referencia ou do sensor é amplificada e despois dada ao amplificador. A voltaxe de saída do sensor pode expresarse como

O inconveniente deste circuito é que o amplificador presente amplificará a voltaxe completa que se desenvolve a través do sensor. No entanto, sería mellor amplificar só a variación de voltaxe debido á variación da resistencia do sensor, o cal lograse co segundo método que implementa o puente de resistencia, como se mostra a continuación.

Aquí, a voltaxe de saída é

Cando R1 = R, entón a voltaxe de saída converteuse aproximadamente en

A → Ganancia do amplificador de instrumentación
δ → Cambio na resistencia do sensor, que é análogo a algúnha acción física

Nesta ecuación, a ganancia debe establecerse alta porque só se está amplificando a variación de voltaxe debido ao cambio na resistencia do sensor.