Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es un sensor de voltaje?
Un sensor de voltaje es un sensor que se usa para calcular y monitorear la cantidad de voltaje en un objeto. Los sensores de voltaje pueden determinar el voltaje de CA o el nivel de voltaje de CC. La entrada de este sensor es el voltaje, mientras que la salida son los interruptores, la señal de voltaje analógica, una señal de corriente o una señal audible.
Los sensores son dispositivos que pueden detectar o identificar y reaccionar a ciertos tipos de señales eléctricas u ópticas. La implementación de un sensor de voltaje y técnicas de sensor de corriente se han convertido en una excelente opción para los métodos convencionales de medición de corriente y voltaje.
Tipos de sensores de voltaje
En este artículo, podemos discutir un sensor de voltaje en detalle. Un sensor de voltaje puede determinar, monitorear y medir el suministro de voltaje. Puede medir el nivel de CA y / o el nivel de voltaje de CC. La entrada al sensor de voltaje es el voltaje en sí, y la salida puede ser señales de voltaje analógicas, interruptores, señales audibles, niveles de corriente analógica, frecuencia o incluso salidas moduladas en frecuencia.
Es decir, algunos sensores de voltaje pueden proporcionar trenes de pulsos o sinusoidales como salida, y otros pueden producir salidas de modulación de amplitud, modulación de ancho de pulso o modulación de frecuencia.
En los sensores de voltaje, la medición se basa en un divisor de voltaje . Hay dos tipos principales de sensores de voltaje disponibles: sensor de voltaje de tipo capacitivo y sensor de voltaje de tipo resistivo .
Sensor de voltaje capacitivo
Sabemos que un condensador se compone de dos conductores (o dos placas); entre estas placas, se mantiene un no conductor.
Ese material no conductor se denomina dieléctrico. Cuando se proporciona un voltaje de CA a través de estas placas, la corriente comenzará a pasar debido a la atracción o repulsión de los electrones a través del voltaje de la placa opuesta.
El campo entre las placas creará un circuito de CA completo sin ninguna conexión de hardware. Así es como funciona un condensador.
A continuación, podemos discutir la división de voltaje en dos capacitores que están en serie. Por lo general, en circuitos en serie, se desarrollará alto voltaje a través del componente con alta impedancia. En el caso de los condensadores, la capacitancia y la impedancia ( reactancia capacitiva ) son siempre inversamente proporcionales.
La relación entre voltaje y capacitancia es
Q → Carga (Coulomb)
C → Capacitancia (Farad)
X C → Reactancia capacitiva (Ω)
f → Frecuencia (Hertz)
De las dos relaciones anteriores, podemos afirmar claramente que el voltaje más alto se acumulará en el capacitor más pequeño. Los sensores de voltaje del condensador funcionan según este simple principio. Considere que estamos sosteniendo el sensor y luego colocando su punta cerca de un conductor vivo.
Aquí, estamos insertando el elemento sensor de alta impedancia en un circuito de acoplamiento capacitivo en serie.
Actualmente, la punta del sensor es el condensador más pequeño acoplado al voltaje vivo. Por lo tanto, todo el voltaje se desarrollará a través del circuito de detección, que puede detectar voltaje, y la luz o el indicador del zumbador se enciende; esto está detrás de los sensores de voltaje sin contacto que usa en casa.
Sensor de voltaje resistivo
Existen dos formas de convertir la resistencia del elemento sensor al voltaje. El primero es el método más simple, que consiste en proporcionar un voltaje al circuito divisor de resistencia compuesto por un sensor y una resistencia de referencia , que se representa a continuación.
El voltaje desarrollado a través de la resistencia de referencia o el sensor se almacena en búfer y luego se transmite al amplificador. El voltaje de salida del sensor se puede expresar como
El inconveniente de este circuito es que el amplificador presente amplificará todo el voltaje desarrollado a través del sensor. Sin embargo, es mejor amplificar solo el cambio de voltaje debido al cambio en la resistencia del sensor, que se logra mediante el segundo método que implementa el puente de resistencia, como se muestra a continuación.
Aquí, el voltaje de salida es 
Cuando R 1 = R, entonces el voltaje de salida se vuelve aproximadamente 
A → Ganancia del amplificador de instrumentación
δ → Cambio en la resistencia del sensor, que es análogo a alguna acción física
En esta ecuación, la ganancia debe establecerse alta porque solo se amplifica el cambio de voltaje debido al cambio en la resistencia del sensor .
Ventajas de los sensores de voltaje sobre las técnicas de medición convencionales
La ventaja de los sensores de voltaje incluye:
- Pequeño en peso y tamaño
- La seguridad del personal es alta
- El grado de precisión es muy alto.
- No saturable
- Amplio rango dinámico
- Respetuoso del medio ambiente
Puede combinar la medición de voltaje y corriente en un solo dispositivo físico con dimensiones pequeñas y compactas
Aplicaciones de los sensores de voltaje
La aplicación de sensores de voltaje incluye lo siguiente:
- Detección de fallas de energía
- Detección de carga
- Conmutación de seguridad
- Control de temperatura
- Control de demanda de energía
- Detección de fallas
Los sensores de voltaje están incluidos en muchos de los mejores kits de inicio de Arduino , ya que son muy útiles en muchos proyectos de electrónica.
