Napetostni senzor: Delovanje načela vrste in shema vezja

Kaj je napetostni senzor

Napetostni senzor je senzor, ki se uporablja za izračun in nadzor količine napetosti v predmetu. Napetostni senzorji lahko določijo nivo stikala ali enosmerne napetosti. Vhod tega senzorja je napetost, medtem ko je izhod preklopljale, analogni napetostni signal, tokovni signal ali zvočni signal.

Senzorji so naprave, ki lahko zaznajo ali identificirajo in reagirajo na določene vrste električnih ali optičnih signalov. Uporaba napetostnega senzorja in tehnike toka so postali odlična izbira za konvencionalne metode merjenja toka in napetosti.

V tem članku bomo podrobno razpravljali o napetostnem senzorju. Napetostni senzor lahko določa, spremlja in meri oskrbo z napetostjo. Lahko meri nivo stikala in/ali enosmerno napetost. Vhod v napetostni senzor je sam napetost, medtem ko je izhod lahko analogni napetostni signali, preklopljale, zvočni signali, analogni tokovni nivoji, frekvence ali celo frekvenčno modulirani izhodi.

To pomeni, da nekateri napetostni senzorji lahko zagotavljajo sinusne ali pulsnike kot izhod, drugi pa lahko ustvarjajo amplitudno modulacijo, širinsko modulacijo pulza ali frekvenčno modulacijo izhodov.

Pri napetostnih senzorjih je meritev temeljena na delilniku napetosti. Dve glavni vrsti napetostnih senzorjev sta na voljo: kapacitivni tip napetostnega senzorja in uporni tip napetostnega senzorja.

Kapacitivni napetostni senzor

Vemo, da kondenzator sestavlja dva vodila (ali dva platna); med temi platnoma je nevodilo.

To nevedno material se imenuje dielektrik. Ko je stikalna napetost podana preko teh platnov, bo tok začel tekti zaradi privlačenja ali odboja elektronov preko napetosti nasprotnega platna.

Polje med platnoma bo ustvarilo popoln stikalni obroč brez kakršnekoli strojne povezave. Tako deluje kondenzator.

Naslednje lahko razpravljamo o delitvi napetosti v dveh kondenzatorjih, ki sta zaporedno povezana. Običajno v zaporednih vezjih visoka napetost nastane na komponenti z visokim upornostjo. V primeru kondenzatorjev je kapacitivnost in upornost (kapacitivna reaktivnost) vedno obratno sorazmerna.

Relacija med napetostjo in kapacitivnostjo je

Q → Naboje (Coulomb)
C → Kapacitivnost (Farad)
XC → Kapacitivna reaktivnost (Ω)
f → Frekvenca (Hertz)

Iz zgornjih dveh relacij jasno vidimo, da bo najvišja napetost nastala na najmanjšem kondenzatorju. Kondenzatorski napetostni senzorji delujejo na tej preprosti principu. Predstavljajmo si, da držimo senzor in ga postavimo blizu živega vodnika.

Tukaj vstavljamo element z visoko upornostjo v zaporedno vezavo kapacitivne sklopitve.

Zdaj je vrh senzorja najmanjši kondenzator, povezan z živo napetostjo. Torej bo celotna napetost nastala v sklopitvenem vezju, ki lahko zazna napetost, in svetlobni ali zvočni kazalec se vklopi. To je za idejo nekontaktnih napetostnih senzorjev, ki jih uporabljate doma.

Uporni napetostni senzor

Obstaja dva načina pretvorbe upornosti čutnega elementa v napetost. Prvi je najpreprostejši, in sicer podajanje napetosti vezju delilnika upornosti, sestavljenemu iz senzorja in referenčnega upora, ki je prikazan spodaj.

Napetost, ki nastane na referenčnem uporu ali senzorju, je poobdelana in nato podana posiljevalniku. Izhodna napetost senzorja se lahko izrazi kot

Nedostatek tega vezja je, da posiljevalnik, ki je prisoten, posili celotno napetost, ki nastane na senzorju. Bolje bi bilo, da bi posilil le spremembo napetosti zaradi spremembe upornosti senzorja, kar dosežemo s drugim načinom, ki implementira upornostni most, kot je prikazano spodaj.

Tu je izhodna napetost

Ko je R1 = R, potem se izhodna napetost približno