電圧センサー:詳細ガイド

電気的であれ光学的であれ、信号転送における絶え間ない技術の進歩により、より優れた信号検出デバイスが必要になります。したがって、電圧センサーはこのカテゴリに分類されます。

電気回路の監視に重宝する、小型・軽量・高精度で環境にやさしい機器です。したがって、適切な電圧センサーは、測定中のパラメーターに敏感で、周囲の影響を受けず、パラメーターを改ざんしない必要があります。

今日の記事では、電圧センサー、その働き、種類、用途について学びます。

電圧センサーとは?

図 1:暖房プラントの中央制御点にある蒸気圧および電圧センサー

電圧センサーは、デバイス内の電圧を検出、測定、および通信するためのワイヤレス検出デバイスです。また、回路（光電圧センサ）で光信号のレベルを検出し、それに応じて応答することができます。

電圧センサーは入力信号として電圧を持ちますが、出力信号はその設計によって異なります。したがって、出力は、アナログ電圧信号、スイッチ、電流信号、または可聴信号にすることができます。

さらに、保守チームが回路内の DC 電圧と AC 電圧の両方の存在とレベルを検出するのに役立ちます。また、コースの継続的な監視を提供して、障害の存在を示す可能性のある電圧変化を検出します。

電圧センサー技術の採用は、従来の電圧測定方法を改善する責任があります。

電圧センサーの種類

図 2:インストルメント パネルの白色電圧センサー

AC センサー

AC 電圧センサーは、電力および電気通信システムの電気設備および自動制御に役立ちます。それらを三相および単相電圧センサーまたはトランスデューサーに大まかにグループ化できます。

さらに、それらの典型的なアプリケーションには、負荷検出、電力損失検出、および電力需要制御が含まれます。さらに、AC センサーを使用して安全な切り替えを行い、モーター過負荷のケースを制御することもできます。

DC センサー

名前から、DC 電圧センサーは電気システムの DC 電圧を検出して監視します。

これらは、計装、自動化システム、障害検出、温度制御、および電源の分離と制御に役立ちます。

さらに、他のアプリケーションには、制御システムでのリモート DC 監視とエネルギー制御が含まれます。

専用センサー

特殊な電圧センサーは、電気システムで特定の目的またはニッチなアプリケーションに役立つ電圧センサーです。それらはアプリケーション固有の制御システムを支援し、電気機械システムのフィードバック制御ループの一部になる場合があります。

例としては、特殊な静電容量センサー、特殊な空気質センサー、自動車用センサー、特殊な圧力センサーなどがあります。

抵抗型センサー

抵抗式センサは、ブリッジ回路と分圧回路で構成されています。

ブリッジ回路は、センサーの抵抗変化のみを増幅するため、直列抵抗分圧器よりも効果的です。

図 3:抵抗ブリッジ抵抗電圧センサーの回路図

以下の式を使用して出力電圧を計算します。

ここで、

• A は 得る 計装アンプの
• δ はセンサーの抵抗の変化です

センサーの抵抗の変化に起因する電圧変化を増幅しているため、ゲインを高く設定することを忘れないでください。

コンデンサ型センサー

図 4:プリント基板上のコンデンサ

抵抗型センサーの対応物とは異なり、コンデンサー型センサーは容量結合のために 2 つのコンデンサーを使用します。したがって、容量結合を理解するために、コンデンサの働きを見てみましょう。

コンデンサは、2 つの導電板の間に非導電性材料 (誘電体) があります。コンデンサに AC 電圧を通すと、誘電体に AC が流れます。

反対側のプレートによる電子の交互の反発または引力により、電流が流れます。したがって、誘電体を通る電荷キャリアの流れは、プレート間のハードウェア接続なしで回路を完成させます。

直列に接続された 2 つのコンデンサ間の分圧を見てみましょう。

図 5:容量性電圧センサーの回路図

オームの法則から、最も重要な電圧は直列コンデンサで最大のインピーダンスを持つコンデンサの両端に発生することを思い出してください。

• Xc → 容量性リアクタンス (Ω)
• f → 周波数 (ヘルツ)

また、コンデンサが小さいほど、容量インピーダンスが大きくなります。

コンデンサー型センサーの場合、小さい方のコンデンサーがセンシング チップにあります。したがって、電圧を検出するときは、チップ (高インピーダンス ポイント) をライブの直列容量回路に配置します。

センシング回路に大きな電圧が発生し、ブザーまたはライトが点灯します。

電圧センサー モジュールの機能と仕様

電圧センサーの動作原理

電圧センサー モジュールは、入力電圧範囲が 0 ～ 25 ボルトの電圧監視デバイスです。さらに、抵抗分圧回路を利用して、入力電圧を 5 分の 1 に最小化します。

次に、入力信号の降圧係数に対応するアナログ信号または電圧出力を生成します。ほとんどの場合、その回路は小型で、電気システムの低電圧および過電圧障害を検出できます。

電圧回路は、2 つの直列抵抗の分圧回路で構成されています。したがって、入力電圧を印加すると、2 つの抵抗間で分圧が発生します。

図 6:抵抗分圧器の回路図

次の式は、2 番目の抵抗器から出力信号電圧を取得します。

出力電圧は、入力電圧と直列抵抗の比率に正比例します。

電圧センサーの利点

電圧センサー アプリケーション

以下は、電圧センサーの重要なアプリケーションです

AC 電圧センサー

電力需要の制御、障害検出、モーター過負荷制御、安全スイッチング アプリケーション、負荷検出

DC 電圧センサー

データ取得、建物制御システム (BCS)、温度制御、エネルギー、管理制御システム (EMCS)、障害検出、電力需要制御

結論

結論として、電圧センサーは電気回路の非常に重要なコンポーネントです。それらは、家庭用電子機器に見られる高電力回路や小さな PCB で重要です。

電圧センサーやその付属品について詳しく知りたい場合、またはコンポーネントを注文する必要がある場合は、お問い合わせください。