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Spannungssensoren:Eine detaillierte Anleitung

Kontinuierliche technologische Fortschritte bei der Signalübertragung, ob elektrisch oder optisch, erfordern bessere Signalerfassungsgeräte. Daher fallen Spannungssensoren in diese Kategorie.

Sie sind kleine, leichte, hochpräzise und umweltfreundliche Geräte, die sich bei der Überwachung elektrischer Schaltkreise als nützlich erweisen. Daher sollten geeignete Spannungssensoren empfindlich gegenüber gemessenen Parametern und unempfindlich gegenüber der Umgebung sein und die Parameter nicht manipulieren.

Im heutigen Artikel erfahren wir mehr über Spannungssensoren, ihre Funktionsweise, Typen und Anwendungen.

Was ist ein Spannungssensor?

Bild 1:Dampfdruck- und elektrische Spannungssensoren in der zentralen Leitstelle eines Heizwerks

Ein Spannungssensor ist ein drahtloses Sensorgerät zum Erfassen, Messen und Übermitteln der Spannung in Geräten. Außerdem kann es den Pegel eines optischen Signals in Schaltkreisen (einem optischen Spannungssensor) erkennen und entsprechend reagieren.

Spannungssensoren haben Spannung als Eingangssignal, während das Ausgangssignal je nach Bauart variiert. Daher können Ausgänge analoge Spannungssignale, Schalter, Stromsignale oder akustische Signale sein.

Darüber hinaus ist es für Wartungsteams hilfreich, das Vorhandensein und die Pegel von Gleich- und Wechselspannungen in Schaltkreisen zu erkennen. Außerdem bieten sie eine kontinuierliche Überwachung der Kurse, um Spannungsänderungen zu erkennen, die auf das Vorhandensein eines Fehlers hinweisen können.

Die Einführung der Spannungssensortechnologie ist für die Verbesserung herkömmlicher Spannungsmessverfahren verantwortlich.

Arten von Spannungssensoren

Abb. 2:Weißer Spannungssensor auf einer Instrumententafel

AC-Sensoren

Wechselspannungssensoren sind hilfreich bei elektrischen Installationen und der automatischen Steuerung in elektrischen Energie- und Telekommunikationssystemen. Wir können sie grob in dreiphasige und einphasige Spannungssensoren oder -wandler einteilen.

Darüber hinaus umfassen ihre typischen Anwendungen Load-Sensing, Leistungsverlusterkennung und Leistungsbedarfssteuerung. Zusätzlich können Sie AC-Sensoren zum Sicherheitsschalten und Kontrollieren von Motorüberlastungen verwenden.

DC-Sensoren

Aus der Namensgebung erkennen und überwachen Gleichspannungssensoren Gleichspannungen in elektrischen Anlagen.

Sie sind hilfreich bei Instrumentierung, Automatisierungssystemen, Fehlererkennung, Temperaturregelung sowie Stromisolierung und -steuerung.

Darüber hinaus umfassen andere Anwendungen die DC-Fernüberwachung und die Energiesteuerung in Steuersystemen.

Spezialisierte Sensoren

Spezialisierte Spannungssensoren sind Spannungssensoren, die bestimmten Zwecken oder Nischenanwendungen in elektrischen Systemen dienen. Sie unterstützen anwendungsspezifische Steuerungssysteme und können Teil eines Rückkopplungsregelkreises in elektromechanischen Systemen sein.

Beispiele sind spezialisierte kapazitive Sensoren, spezielle Luftqualitätssensoren, Automobilsensoren und spezielle Drucksensoren.

Widerstandssensoren

Widerstandssensoren umfassen eine Brücke und Spannungsteilerschaltungen.

Eine Brückenschaltung ist effektiver als ein Reihenwiderstands-Spannungsteiler, da sie nur die Widerstandsänderung des Sensors verstärkt.

Abb. 3:Schaltplan eines Widerstandsbrücken-Widerstandsspannungssensors

Wir berechnen die Ausgangsspannung mit der folgenden Gleichung.

Wo,

Denken Sie daran, die Verstärkung hoch einzustellen, da Sie eine Spannungsänderung verstärken, die sich aus einer Änderung des Sensorwiderstands ergibt.

Kondensatorsensor

Abb. 4:Kondensatoren auf einer Leiterplatte

Im Gegensatz zu seinem Gegenstück zu einem resistiven Sensor verwendet ein Sensor vom Kondensatortyp zwei Kondensatoren für die kapazitive Kopplung. Um die kapazitive Kopplung zu verstehen, schauen wir uns daher die Funktionsweise eines Kondensators an.

Ein Kondensator hat ein nicht leitendes Material (Dielektrikum) zwischen zwei leitenden Platten. Wenn wir eine Wechselspannung durch den Kondensator leiten, fließt eine Wechselspannung durch das Dielektrikum.

Der Strom fließt durch abwechselnde Abstoßung oder Anziehung von Elektronen durch die gegenüberliegenden Platten. Daher vervollständigt der Ladungsträgerfluss durch das Dielektrikum den Stromkreis ohne eine Hardwareverbindung zwischen den Platten.

Wir betrachten die Spannungsteilung zwischen den beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren.

Abb. 5:Schaltplan eines kapazitiven Spannungssensors

Denken Sie an das Ohmsche Gesetz, dass sich die signifikanteste Spannung über dem Kondensator mit der größten Impedanz in Reihenkondensatoren entwickelt.

Und je kleiner der Kondensator, desto größer die kapazitive Impedanz.

Bei einem Sensor vom Kondensatortyp befindet sich der kleinere Kondensator an der Messspitze. Daher platzieren Sie die Spitze (einen Punkt mit hoher Impedanz) in einer stromführenden kapazitiven Reihenschaltung, wenn Sie eine Spannung erkennen.

Über dem Sensorschaltkreis entwickelt sich eine große Spannung und ein Summer oder Licht geht an.

Merkmale und Spezifikationen des Spannungssensormoduls

Funktionsprinzip des Spannungssensors

Ein Spannungssensormodul ist ein Spannungsüberwachungsgerät mit einem Eingangsspannungsbereich von 0 bis 25 Volt. Zusätzlich verwendet er eine resistive Spannungsteilerschaltung, um die Eingangsspannung um den Faktor 5 zu minimieren.

Er erzeugt dann ein analoges Signal oder einen Spannungsausgang, der dem Abwärtsfaktor des Eingangssignals entspricht. In den meisten Fällen ist seine Schaltung winzig und kann Unterspannungs- und Überspannungsfehler in elektrischen Systemen erkennen.

Der Spannungskreis besteht aus einer Spannungsteilerschaltung aus zwei Vorwiderständen. Daher tritt beim Anlegen einer Eingangsspannung eine Spannungsteilung zwischen den beiden Widerständen auf.

Abb. 6:Schaltbild eines ohmschen Spannungsteilers

Die folgende Gleichung nimmt eine Ausgangssignalspannung von dem zweiten Widerstand.

Die Ausgangsspannung ist direkt proportional zur Eingangsspannung und dem Verhältnis der Serienwiderstände.

Vorteil von Spannungssensoren

Spannungssensoranwendungen

Nachfolgend sind die wichtigsten Anwendungen von Spannungssensoren aufgeführt

Wechselspannungssensoren

Steuerung des Leistungsbedarfs、Fehlererkennung、Motorüberlastkontrolle、In Sicherheitsschaltanwendungen、Lasterkennung

Gleichspannungssensoren

Datenerfassung、Gebäudeleitsysteme (BCS)、Temperaturregelung、Energie、Management-Steuerungssysteme (EMCS)、Fehlererkennung、Leistungsbedarfssteuerung

Schlussfolgerung

Zusammenfassend sind Spannungssensoren sehr wichtige Komponenten elektrischer Schaltungen. Sie sind entscheidend für Hochleistungsschaltkreise und kleine Leiterplatten, die in unserer Heimelektronik zu finden sind.

Kontaktieren Sie uns, wenn Sie mehr über Spannungssensoren und deren Zubehör wissen möchten oder Komponenten bestellen müssen.


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