Gerilim Sensörü: Çalışma Prensibi Türleri ve Devre Şeması

Bir Voltaj Sensörü Nedir

Bir voltaj sensörü, bir nesnede bulunan voltaj miktarını hesaplamak ve izlemek için kullanılan bir sensördür. Voltaj sensörleri, AC voltaj veya DC voltaj seviyesini belirleyebilir. Bu sensörün girişi voltaj iken, çıkışı anahtarlardır, analoğu voltaj sinyali, akım sinyali veya ses sinyalidir.

Sensörler, belirli türde elektriksel veya optik sinyalleri algılayıp tanımlayabilen ve buna tepki verebilen cihazlardır. voltaj sensörü ve akım sensörü tekniklerinin uygulanması, geleneksel akım ve voltaj ölçüm yöntemleri için mükemmel bir seçenek haline gelmiştir.

Bu makalede, bir voltaj sensörünü detaylı olarak tartışabiliriz. Bir voltaj sensörü, voltajın sağlanması, izlenmesi ve ölçülmesini belirleyebilir. AC seviyesini ve/veya DC voltaj seviyesini ölçebilir. Voltaj sensörüne giren voltaj kendisidir ve çıkış analog voltaj sinyalleri, anahtarlar, ses sinyalleri, analog akım seviyeleri, frekans veya hatta frekans modüle edilmiş çıkışlar olabilir.

Yani, bazı voltaj sensörleri, çıkış olarak sinüzoidal veya pulstrant sağlayabilirken, diğerleri genlik modülasyonu, pul genişliği modülasyonu veya frekans modülasyonu çıkışları üretebilir.

Voltaj sensörlerinde, ölçüm bir voltaj bölücüye dayanır. İki ana tip voltaj sensörü mevcuttur: kapasitif tip voltaj sensörü ve rezistif tip voltaj sensörü.

Kapasitif Voltaj Sensörü

Bildiğimiz gibi, bir kapasitör iki iletken (veya iki plaka) içerir; bu plakalar arasında bir iletken olmayan malzeme bulunur.

O iletken olmayan malzeme dielektrik olarak adlandırılır. Bu plakalara bir AC voltajı sağlanırsa, elektronların karşı plakadaki voltaj tarafından çekimi veya itilmesi nedeniyle akım başlayacaktır.

Plakalar arasındaki alan, herhangi bir donanım bağlantısı olmadan tam bir AC devresi oluşturur. İşte böyle bir kapasitör çalışır.

Şimdi, serideki iki kapasitördeki voltaj bölünmesini tartışabiliriz. Genellikle, seri devrelerde yüksek voltaj, yüksek impedanslı bileşende geliştirilir. Kapasitörlerin durumunda, kapasitans ve impedans (kapasitif reaktans) her zaman ters orantılıdır.

Voltaj ile kapasitans arasındaki ilişki

Q → Şarj (Kulomb)
C → Kapasitans (Farad)
XC → Kapasitif reaktans (Ω)
f → Frekans (Hertz)

Yukarıdaki iki ilişkiden, en yüksek voltajın en küçük kapasitörde toplandığını açıkça söyleyebiliriz. Kapasitif voltaj sensörleri bu basit prensiple çalışır. Düşünelim ki, sensörü tutuyor ve canlı bir iletkenin yanına yerleştiriyoruz.

Burada, yüksek impedanslı algılama elemanını seri kapasitif kopuplaj devresine yerleştiriyoruz.

Şu anda, sensör ucunun en küçük kapasitörü canlı voltaja bağlıdır. Böylece, tüm voltaj algılama devresinde gelişir, voltaj algılanır ve ışık veya zillerin göstergesi açılır—bu, evde kullandığınız temassız voltaj sensörlerinin arkasındaki prensiptir.

Rezistif Voltaj Sensörü

Algılama elemanın rezistansını voltaja dönüştürmek için iki yolu vardır. İlk olanı en basit yöntemdir, bu, sensör ve referans dirençten oluşan bir direnç bölücü devresine bir voltaj sağlamakla ilgilidir, aşağıdaki gibi gösterilmiştir.

Referans direncin veya sensörün üzerinden geçen voltaj, arabelleğe alınır ve daha sonra amplifikatöre verilir. Sensörün çıkış voltajı şu şekilde ifade edilebilir

Bu devrenin dezavantajı, var olan amplifikatörün sensörün üzerinden geçen tüm voltajı amplifikasyona almasıdır. Ancak, sensörün rezistansındaki değişim nedeniyle oluşan voltaj değişikliğini amplifikasyona almak daha iyidir, bu, ikinci yöntemle, aşağıda gösterildiği gibi direnç köprüsü uygulayarak elde edilir.

Burada, çıkış voltajı

R1 = R olduğunda, çıkış voltajı yaklaşık olarak

A → Ölçüm amplifikatörünün kazancı
δ → Algılama elemanın rezistansındaki değişim, bu fiziksel bir hareketle analojiktir

Bu denklemde, kazanç yüksek ayarlanmalıdır çünkü sadece algılama elemanın rezistansındaki değişim nedeniyle oluşan voltaj değişikliği amplifikasyona alınır.