Sensores de tensão:um guia detalhado

O avanço tecnológico contínuo na transferência de sinal, seja elétrico ou óptico, exige melhores dispositivos de detecção de sinal. Portanto, os sensores de tensão se enquadram nesta categoria.

São dispositivos pequenos, leves, de alta precisão e ecologicamente corretos que são úteis no monitoramento de circuitos elétricos. Portanto, sensores de tensão adequados devem ser sensíveis aos parâmetros sob medição, insensíveis ao ambiente e não adulterar os parâmetros.

No artigo de hoje, aprenderemos sobre sensores de tensão, seu funcionamento, tipos e aplicações.

O que é um sensor de tensão?

Fig 1:Sensores de pressão de vapor e tensão elétrica no ponto de controle central de uma usina de aquecimento

Um sensor de tensão é um dispositivo de detecção sem fio para detectar, medir e comunicar a tensão nos dispositivos. Além disso, ele pode detectar o nível de um sinal óptico em circuitos (um sensor óptico de tensão) e responder de acordo.

Os sensores de tensão têm a tensão como seus sinais de entrada, enquanto o sinal de saída varia de acordo com seu design. Portanto, as saídas podem ser sinais analógicos de tensão, chaves, sinais de corrente ou sinais sonoros.

Além disso, é útil para as equipes de manutenção detectar a presença e os níveis de tensões CC e CA nos circuitos. Além disso, eles fornecem monitoramento contínuo de cursos para detectar quaisquer alterações de tensão que possam indicar a presença de uma falha.

A adoção da tecnologia de sensores de tensão é responsável por aprimorar os métodos convencionais de medição de tensão.

Tipos de sensores de tensão

Fig 2:Sensor de voltagem branco em um painel de instrumentação

Sensores CA

Os sensores de tensão CA são úteis em instalações elétricas e controle automático em sistemas elétricos de energia e telecomunicações. Podemos agrupá-los amplamente em sensores ou transdutores de tensão trifásicos e monofásicos.

Além disso, suas aplicações típicas incluem detecção de carga, detecção de perda de energia e controle de demanda de energia. Além disso, você pode usar sensores CA para comutação de segurança e casos de controle de sobrecargas do motor.

Sensores CC

A partir da nomenclatura, os sensores de tensão CC detectam e monitoram tensões CC em sistemas elétricos.

Eles são úteis em instrumentação, sistemas de automação, detecção de falhas, controle de temperatura e isolamento e controle de energia.

Além disso, outras aplicações incluem monitoramento CC remoto e controle de energia em sistemas de controle.

Sensores especializados

Sensores de tensão especializados são sensores de tensão que atendem a propósitos específicos ou aplicações de nicho em sistemas elétricos. Eles auxiliam em sistemas de controle de aplicações específicas e podem fazer parte de um circuito de controle de feedback em sistemas eletromecânicos.

Exemplos incluem sensores capacitivos especializados, sensores especiais de qualidade do ar, sensores automotivos e sensores de pressão especializados.

Sensores do tipo resistivo

Os sensores do tipo resistivo compreendem uma ponte e circuitos divisores de tensão.

Um circuito de ponte é mais eficaz do que um divisor de tensão de resistência em série, pois apenas amplifica a mudança de resistência do sensor.

Fig 3:Diagrama de circuito de um sensor de tensão resistivo de ponte de resistência

Calculamos a tensão de saída usando a equação abaixo.

Onde,

• A é o ganho de amplificador de instrumentação
• δ é a mudança na resistência do sensor

Lembre-se de definir o ganho alto, pois você está amplificando uma mudança de tensão resultante de uma mudança na resistência do sensor.

Sensor do tipo capacitor

Fig 4:Capacitores em uma placa de circuito impresso

Ao contrário de sua contraparte de sensor resistivo, um sensor do tipo capacitor usa dois capacitores para acoplamento capacitivo. Portanto, para entender o acoplamento capacitivo, vejamos o funcionamento de um capacitor.

Um capacitor tem um material não condutor (dielétrico) entre duas placas condutoras. Se passarmos uma tensão CA pelo capacitor, uma CA fluirá através do dielétrico.

A corrente flui devido à repulsão alternada ou atração de elétrons pelas placas opostas. Portanto, o fluxo de portadores de carga através do dielétrico completa o circuito sem uma conexão de hardware entre as placas.

Veremos a divisão de tensão entre os dois capacitores em série.

Fig 5:Diagrama de circuito de um sensor de tensão capacitivo

Lembre-se da Lei de Ohm que a tensão mais significativa se desenvolve no capacitor com a maior impedância nos capacitores em série.

• Xc → Reatância capacitiva (Ω)
• f → Frequência (Hertz)

E quanto menor o capacitor, maior a impedância capacitiva.

Para um sensor do tipo capacitor, o capacitor menor está na ponta do sensor. Portanto, você coloca a ponta (um ponto de alta impedância) em um circuito capacitivo em série ao detectar uma tensão.

Uma grande voltagem se desenvolve no circuito de detecção e uma campainha ou luz acende.

Recursos e especificações do módulo do sensor de tensão

Princípio de funcionamento do sensor de tensão

Um módulo sensor de tensão é um dispositivo de monitoramento de tensão com uma faixa de tensão de entrada de 0 a 25 Volts. Além disso, ele utiliza um circuito divisor de tensão resistivo para minimizar a tensão de entrada por um fator de 5.

Em seguida, produz um sinal analógico ou saída de tensão correspondente ao fator de redução do sinal de entrada. Na maioria dos casos, seu circuito é diminuto e pode detectar falhas de subtensão e sobretensão em sistemas elétricos.

O circuito de tensão consiste em um circuito divisor de tensão de dois resistores em série. Portanto, ao aplicar uma tensão de entrada, ocorre a divisão de tensão entre as duas resistências.

Fig 6:Diagrama de circuito de um divisor de tensão resistivo

A equação a seguir recebe uma tensão de sinal de saída do segundo resistor.

A tensão de saída é diretamente proporcional à tensão de entrada e à razão das resistências em série.

Vantagem dos sensores de tensão

Aplicações do sensor de tensão

Abaixo estão as aplicações significativas de sensores de tensão

Sensores de tensão CA

Controlando a demanda de energia、Detecção de falhas、Controle de sobrecarga do motor、Em aplicações de comutação de segurança、Detecção de carga

Sensores de tensão CC

Aquisição de dados, sistemas de controle de construção (BCS), controle de temperatura, energia, sistemas de controle de gerenciamento (EMCS), detecção de falhas, controle de demanda de energia

Conclusão

Em conclusão, os sensores de tensão são componentes muito cruciais de circuitos elétricos. Eles são críticos em circuitos de alta potência e pequenos PCBs encontrados em nossos eletrônicos domésticos.

Entre em contato conosco se quiser saber mais sobre sensores de tensão, seus acessórios ou precisar solicitar componentes.