Датчики напряжения:подробное руководство

Непрерывный технологический прогресс в области передачи сигналов, электрических или оптических, требует более совершенных устройств обнаружения сигналов. Поэтому датчики напряжения попадают в эту категорию.

Это небольшие, легкие, высокоточные и экологичные устройства, которые пригодятся при мониторинге электрических цепей. Следовательно, подходящие датчики напряжения должны быть чувствительны к измеряемым параметрам, нечувствительны к окружающей среде и не вмешиваться в параметры.

В сегодняшней статье мы узнаем о датчиках напряжения, их работе, типах и областях применения.

Что такое датчик напряжения?

Рис. 1. Датчики давления пара и электрического напряжения в центральном пункте управления теплоцентрали

Датчик напряжения — это беспроводное сенсорное устройство для обнаружения, измерения и передачи данных о напряжении в устройствах. Кроме того, он может определять уровень оптического сигнала в цепях (датчик оптического напряжения) и реагировать соответствующим образом.

Датчики напряжения имеют входные сигналы напряжения, в то время как выходной сигнал зависит от их конструкции. Следовательно, выходы могут быть аналоговыми сигналами напряжения, переключателями, сигналами тока или звуковыми сигналами.

Кроме того, группам технического обслуживания полезно обнаруживать наличие и уровни как постоянного, так и переменного напряжения в цепях. Кроме того, они обеспечивают непрерывный мониторинг курсов для обнаружения любых изменений напряжения, которые могут указывать на наличие неисправности.

Внедрение технологии датчика напряжения отвечает за улучшение традиционных методов измерения напряжения.

Типы датчиков напряжения

Рис. 2. Белый датчик напряжения на приборной панели

Датчики переменного тока

Датчики напряжения переменного тока полезны в электроустановках и автоматическом управлении в силовых и телекоммуникационных электрических системах. Мы можем разделить их на трехфазные и однофазные датчики или преобразователи напряжения.

Кроме того, их типичные области применения включают измерение нагрузки, обнаружение потери мощности и контроль потребляемой мощности. Кроме того, вы можете использовать датчики переменного тока для безопасного переключения и контроля случаев перегрузки двигателя.

Датчики постоянного тока

Судя по названию, датчики постоянного напряжения обнаруживают и контролируют постоянное напряжение в электрических системах.

Они полезны в контрольно-измерительных приборах, системах автоматизации, обнаружении неисправностей, контроле температуры, изоляции и управлении питанием.

Кроме того, другие приложения включают удаленный мониторинг постоянного тока и управление энергопотреблением в системах управления.

Специализированные датчики

Специализированные датчики напряжения — это датчики напряжения, которые служат для определенных целей или нишевых применений в электрических системах. Они помогают в системах управления для конкретных приложений и могут быть частью контура управления с обратной связью в электромеханических системах.

Примеры включают специализированные емкостные датчики, специальные датчики качества воздуха, автомобильные датчики и специальные датчики давления.

Датчики резистивного типа

Датчики резистивного типа состоят из схемы моста и делителя напряжения.

Мостовая схема более эффективна, чем делитель напряжения с последовательным сопротивлением, поскольку она только усиливает изменение сопротивления датчика.

Рис. 3. Принципиальная схема резистивного датчика напряжения с мостовым сопротивлением

Мы рассчитываем выходное напряжение, используя приведенное ниже уравнение.

Где,

• A – это выигрыш инструментального усилителя
• δ — изменение сопротивления датчика

Не забудьте установить высокий коэффициент усиления, так как вы усиливаете изменение напряжения в результате изменения сопротивления датчика.

Датчик типа конденсатора

Рис. 4. Конденсаторы на печатной плате

В отличие от своего аналога резистивного датчика, датчик конденсаторного типа использует два конденсатора для емкостной связи. Поэтому, чтобы понять емкостную связь, давайте посмотрим на работу конденсатора.

Конденсатор имеет непроводящий материал (диэлектрик) между двумя проводящими пластинами. Если мы пропустим переменное напряжение через конденсатор, переменное напряжение потечет через диэлектрик.

Ток протекает за счет попеременного отталкивания или притяжения электронов противоположными пластинами. Следовательно, поток носителей заряда через диэлектрик замыкает цепь без аппаратного соединения между пластинами.

Рассмотрим деление напряжения между двумя последовательно соединенными конденсаторами.

Рис. 5. Принципиальная схема емкостного датчика напряжения

Помните из закона Ома, что наиболее значительное напряжение возникает на конденсаторе с наибольшим импедансом в последовательных конденсаторах.

• Xc → емкостное реактивное сопротивление (Ом)
• f → Частота (Герц)

И чем меньше конденсатор, тем больше емкостное сопротивление.

Для датчика конденсаторного типа меньший конденсатор находится на чувствительном наконечнике. Поэтому вы помещаете наконечник (точку с высоким импедансом) в последовательную емкостную цепь под напряжением при обнаружении напряжения.

В цепи датчика возникает большое напряжение, и включается зуммер или свет.

Особенности и характеристики модуля датчика напряжения

Принцип работы датчика напряжения

Модуль датчика напряжения представляет собой устройство контроля напряжения с диапазоном входного напряжения от 0 до 25 Вольт. Кроме того, он использует схему резистивного делителя напряжения, чтобы минимизировать входное напряжение в 5 раз.

Затем он формирует аналоговый сигнал или выходное напряжение, соответствующее коэффициенту понижения входного сигнала. В большинстве случаев его схема миниатюрна и может обнаруживать неисправности пониженного и повышенного напряжения в электрических системах.

Цепь напряжения состоит из схемы делителя напряжения из двух последовательных резисторов. Поэтому при подаче входного напряжения между двумя сопротивлениями происходит деление напряжения.

Рис. 6. Принципиальная схема резистивного делителя напряжения

Следующее уравнение принимает напряжение выходного сигнала от второго резистора.

Выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и соотношению последовательных сопротивлений.

Преимущества датчиков напряжения

Приложения датчиков напряжения

Ниже приведены основные области применения датчиков напряжения.

Датчики напряжения переменного тока

Управление потребляемой мощностью, обнаружение неисправностей, контроль перегрузки двигателя, безопасное переключение, определение нагрузки

Датчики постоянного напряжения

Сбор данных、Системы управления зданием (BCS)、Контроль температуры、Энергия、системы управления (EMCS)、Обнаружение неисправностей、Контроль мощности

Заключение

В заключение, датчики напряжения являются очень важными компонентами электрических цепей. Они имеют решающее значение в схемах высокой мощности и небольших печатных платах, которые можно найти в нашей домашней электронике.

Свяжитесь с нами, если вы хотите узнать больше о датчиках напряжения, их аксессуарах или хотите заказать компоненты.