Sensoryang Volt: Prinsipyong Paggana, Mga Uri at Diagrama ng Sirkuito

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 matukoy ang antas ng AC voltage o DC voltage. Ang input ng sensor na ito ay ang voltage, samantalang ang output ay maaaring mga switch, analog voltage signal, current signal, o audible signal.

Ang mga sensor ay mga aparato na maaaring makilala o tuklasin at tumugon sa tiyak na uri ng electrical o optical signals. Ang pag-implementa ng voltage sensor at current sensor techniques ay naging magandang pagpipilian para sa mga tradisyonal na paraan ng pagsukat ng current at voltage.

Sa artikulong ito, mapapagusapan natin ang voltage sensor nang detalyado. Ang isang voltage sensor ay maaaring matukoy, 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 ay maaaring 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 lumikha ng amplitude modulation, pulse width modulation, o frequency modulation outputs.

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

Capacitive Voltage Sensor

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

Ang hindi nagcoconduct na materyal na ito ay tinatawag na dielectric. Kapag isinama ang AC voltage sa mga plato, magsisimula ang current dahil sa attraction o repulsion ng mga electron sa pamamagitan ng voltage ng kabilang plato.

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

Susundin natin 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 na ito, malinaw nating maaaring ipahayag na ang pinakamataas na voltage ay mabubuo sa pinakamaliit na capacitor. Ang mga capacitor voltage sensors ay gumagana batay sa simpleng prinsipyong ito. Konsiderin natin na hawak natin ang sensor at idinidikit ang dulo nito malapit sa live conductor.

Dito, inilalagay natin 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 nakakonekta sa live voltage. Samantala, ang buong voltage ay mabubuo sa sensing circuit, na maaaring matukoy ang voltage, at ang light o buzzer indicator ay bubukas—ito ang likod ng mga non-contact voltage sensors na ginagamit mo sa bahay.

Resistive Voltage Sensor

May dalawang paraan upang i-convert ang resistance ng sensing element sa voltage. Ang unang paraan ay ang pinakamadaling paraan, na siyang ibinibigay ang voltage sa resistor divider circuit na binubuo ng sensor at reference resistor, na inilalarawan sa ibaba.

Ang voltage na nabuo sa reference resistor o sensor ay buffered at ibinibigay sa amplifier. Ang output voltage ng sensor ay maipapahayag bilang

Ang drawback ng circuit na ito ay ang amplifier na naroroon ay lalaking lahat ng voltage na nabuo sa sensor. Gayunpaman, mas mahusay na lamang palaking ang voltage change dahil sa pagbabago sa resistance ng sensor, na ito ang natutugunan 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 maging humigit-kumulang

A → Gain ng instrumentation amplifier
δ → Pagbabago sa resistance ng sensor, na katumbas ng tiyak na 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 nalalaking.