什么是電壓傳感器?

電壓傳感器是一種用于計算和監測對象中電壓量的傳感器。電壓傳感器可以確定交流電壓或直流電壓電平。該傳感器的輸入為電壓，而輸出為開關、模擬電壓信號、電流信號或可聽信號。

傳感器是能夠感知或識別特定類型的電信號或光信號并對其作出反應的裝置。電壓傳感器和電流傳感器技術的實現已成為傳統電流電壓測量方法的理想選擇。

電壓傳感器類型

在本文中，我們可以詳細討論一個電壓傳感器。電壓傳感器可以確定、監測和測量電壓的供應。它可以測量交流電平和/或直流電壓電平。電壓傳感器的輸入是電壓本身，輸出可以是模擬電壓信號、開關、可聽信號、模擬電流電平、頻率，甚至是調頻輸出。

也就是說，一些電壓傳感器可以提供正弦或脈沖列作為輸出，其他的可以產生幅度調制、脈沖寬度調制或頻率調制輸出。

在電壓傳感器中，測量是基于分壓器的。有兩種主要類型的電壓傳感器: 電容式電壓傳感器和電阻式電壓傳感器。

電容式電壓傳感器

我們知道一個電容器由兩個導體(或兩個板)組成，在這兩個板之間保留著一個非導體。

那種非導體材料被稱為介電材料。當交流電壓通過這些極板時，由于電子通過對面極板電壓的吸引或排斥作用，電流將開始通過。

板之間的磁場將創建一個完整的交流電路沒有任何硬件連接。這就是電容器的工作原理。

接下來，我們可以討論兩個串聯電容器的電壓劃分。通常，在串聯電路中，高阻抗的元件上會產生高電壓。對于電容器，電容和阻抗(電容電抗)總是成反比的。

電壓和電容之間的關系是

Q →電荷(庫侖) C →電容(法拉德) XC →電容電抗(Ω) f →頻率(赫茲)

從上述兩個關系，我們可以清楚地說，最高的電壓將累積在最小的電容器。電容式電壓傳感器的工作原理很簡單。假設我們拿著傳感器，然后把它的尖端放在帶電導體附近。

在這里，我們將高阻抗的傳感元件插入到一個串聯的電容耦合電路中。

目前，傳感器的尖端是耦合到帶電電壓的最小電容器。因此，整個電壓將通過檢測電壓的傳感電路發展，燈光或蜂鳴器指示燈也會打開ーー這就是你在家里使用的非接觸式電壓傳感器的原理。

電阻式電壓傳感器

有兩種方法可以將敏感元件的電阻轉換為電壓。第一種是最簡單的方法，即向由傳感器和參考電阻組成的電阻分壓器電路提供電壓，如下所示。

通過參考電阻或傳感器產生的電壓被緩沖，然后給予放大器。傳感器的輸出電壓可以表示為

這種電路的缺點是，放大器目前將放大整個電壓開發的傳感器。然而，最好只放大由于傳感器電阻變化引起的電壓變化，這是通過實現電阻橋的第二種方法實現的，如下所示。

這里，輸出電壓是

當 R1 = R 時，輸出電壓近似為

A →儀表放大器收益

Δ →傳感器電阻的變化，類似于某種物理作用

在這個公式中，增益必須設置得很高，因為只有由于傳感器電阻變化而引起的電壓變化才會被放大。

電壓傳感器相對于傳統測量技術的優勢

電壓傳感器的優點包括:

體積小，重量輕

準確度非常高

不可飽和

寬動態范圍

環保

可結合電壓和電流測量成為一個單一的物理設備與小型和緊湊的尺寸

電壓傳感器的應用

電壓傳感器的應用包括:

電源故障檢測

負載傳感

安全開關

溫度控制

電力需求控制

故障檢測