Senzor napona: načelo rada vrste i dijagram strujne petlje

Što je senzor napona

Senzor napona je uređaj koji se koristi za izračunavanje i praćenje količine napona u nekom objektu. Senzori napona mogu odrediti nivo strujnog napon naizmjenične ili jednosmjerne struje. Ulaz ovog senzora je napon, dok je izlaz prekidač, analogni naponski signal, strujni signal ili zvučni signal.

Senzori su uređaji koji mogu otkriti ili prepoznati i reagirati na određene vrste električnih ili optičkih signala. Implementacija senzora napona i tehnika senzora struje postala je odličan izbor za konvencionalne metode mjerenja struje i napona.

U ovom članku možemo detaljno razmotriti senzor napona. Senzor napona može odrediti, pratiti i mjeriti opskrbu napona. Može mjeriti nivo naizmjenične ili jednosmjerne struje. Ulaz u senzor napona je sam napon, a izlaz može biti analogni naponski signali, prekidači, zvučni signali, analogni strujni nivo, frekvencija ili čak i frekvencijski modulirani izlazi.

To znači da neki senzori napona mogu davati sinusne ili pulsne serije kao izlaz, a drugi mogu proizvoditi amplitudnu modulaciju, širinu pulsa ili frekvencijsku modulaciju izlaza.

U senzorima napona, mjerenje temelji se na naponskom dijelu. Dostupno je dvije glavne vrste senzora napona: kapacitivni tip senzora napona i rezistivni tip senzora napona.

Kapacitivni senzor napona

Znamo da kondenzator sastoji se od dva vodilca (ili dvije ploče); između tih ploča nalazi se nevodič.

Taj nevodiči materijal naziva se dielektrik. Kada se naizmjenični napon pruži preko tih ploča, struja će početi proći zbog privlačenja ili odbijanja elektrona preko napona suprotne ploče.

Polje između ploča stvorit će potpuni naizmjenični krug bez bilo kakve hardverske veze. Tako funkcionira kondenzator.

Sljedeće možemo razmotriti podjelu napona u dva kondenzatora koji su u seriji. Ukoliko je u pitanju serijski krug, visok napon će se razviti preko komponente s visokim impedansom. U slučaju kondenzatora, kapacitet i impedans (kapacitivni reaktansi) su uvijek obrnuto proporcionalni.

Odnos između napona i kapaciteta je

Q → Naelektrivenje (Coulomb)
C → Kapacitet (Farad)
XC → Kapacitivni reaktansi (Ω)
f → Frekvencija (Hertz)

Iz gornjih dvije relacije jasno možemo reći da će najviši napon nastati preko najmanjeg kondenzatora. Senzori napona na osnovi kondenzatora rade prema tom jednostavnom principu. Pretpostavimo da držimo senzor i stavljamo njegov vrh blizu živog vodilca.

Ovdje ubacujemo element senziranja s visokim impedansom u serijski kondenzatorski spoj.

Trenutno, vrh senzora je najmanji kondenzator spojen s živim naponom. Stoga će cijeli napon nastati preko sklopovske veze koja može detektirati napon, a svjetlosni ili zvučni indikator se upali—ovo je iza senzora napona bez kontaktne veze koje koristite kod kuće.

Rezistivni senzor napona

Postoji dva načina pretvorbe otpora elementa senziranja u napon. Prvi je najjednostavniji, a to je pružanje napona rezistivnom dijelu sklopa sastavljenom od senzora i referentnog otpornika, prikazano ispod.

Napon razvijen preko referentnog otpornika ili senzora je buferiran i zatim prenesen na pojačalo. Izlazni napon senzora može se izraziti kao

Manja strana ovog sklopa jest ta što će pojačalo amplificirati cijeli napon razvijen preko senzora. Međutim, bolje je amplificirati samo promjenu napona uslijed promjene otpora senzora, što se postiže drugim metodom implementacijom otpornog mosta, prikazano ispod.

Ovdje, izlazni napon je

Kada R1 = R, tada se izlazni napon približava

A → Pojačanje instrumentacijskog pojačala
δ → Promjena otpora senzora, koja je analogna nekom fizičkom djelovanju