ترنسدیوسر ولتاژ چیست؟
ترنسدیوسر ولتاژ یا Voltage Transducer یک تجهیز اندازه گیری است که ولتاژ موجود در بخش قدرت را دریافت و آن را به یک سیگنال الکتریکی متناسب در بخش اندازه گیری یا کنترل تبدیل می کند. به این ترتیب کنترلر می تواند بدون اتصال مستقیم و خطرناک به سطح ولتاژ اصلی، وضعیت مدار را اندازه گیری، پایش یا پردازش کند.
در بسیاری از کاربردهای صنعتی، تنها کاهش دامنه ولتاژ کافی نیست. سیگنال خروجی باید خطی، پایدار، سریع و در برابر نویز قابل اعتماد باشد. همچنین جداسازی الکتریکی میان مدار قدرت و مدار فرمان اهمیت زیادی دارد. ترنسدیوسر ولتاژ مناسب این نیازها را در قالب یک قطعه اندازه گیری تخصصی تأمین می کند.
در فروشگاه راد الکتریک، مدل های این گروه در صفحه ترنسدیوسر ولتاژ/ولتاژ ارائه شده اند. خروجی این محصولات با ولتاژ ورودی نسبت مشخصی دارد؛ اما مقدار دقیق ورودی، خروجی و شرایط تغذیه باید از دیتاشیت همان مدل استخراج شود.
ترنسدیوسر ولتاژ چگونه کار می کند؟
ترنسدیوسر ابتدا ولتاژ ورودی را از طریق شبکه اندازه گیری مناسب نمونه برداری می کند. سپس بخش داخلی دستگاه یا سنسور، مقدار ورودی را به سیگنالی متناسب تبدیل می کند. در مدل های مبتنی بر اثر هال و ساختار حلقه بسته، میدان حاصل از کمیت اولیه اندازه گیری و با یک سیگنال جبرانی متعادل می شود. نتیجه این فرایند، خروجی خطی و ایزوله ای است که تغییرات ولتاژ اصلی را دنبال می کند.
در مدل هایی مانند LEM LV20-P، مقاومت خارجی ورودی در تعیین جریان اولیه و محدوده قابل اندازه گیری نقش دارد. بنابراین انتخاب مقاومت ورودی، توان نامی آن و رعایت مدار پیشنهادی سازنده بخشی از طراحی است و نباید بر اساس حدس انجام شود. در مدل های سری DVL نیز سطح ولتاژ نامی، اضافه ولتاژ قابل تحمل، پهنای باند و نوع خروجی باید دقیقاً با نیاز پروژه تطبیق داده شود.
انواع ترنسدیوسر ولتاژ
ترنسدیوسر ولتاژ AC
این مدل برای اندازه گیری ولتاژ متناوب استفاده می شود. اگر شکل موج کاملاً سینوسی نباشد یا مدار شامل اینورتر، PWM و بار غیرخطی باشد، روش اندازه گیری و پهنای باند اهمیت بیشتری پیدا می کند. عبارت True RMS بیشتر در ترنسدیوسرهای اندازه گیری شبکه دیده می شود؛ اما در سنسورهای سریع الکترونیک قدرت، پاسخ فرکانسی و توانایی دنبال کردن شکل موج معیار اصلی انتخاب است.
ترنسدیوسر ولتاژ DC
ترنسدیوسر DC برای پایش باس DC، باتری، لینک DC اینورتر، شارژر، رکتیفایر و منابع تغذیه استفاده می شود. علاوه بر محدوده نامی، باید جهت ولتاژ، امکان اندازه گیری دوطرفه، آفست خروجی و رفتار دستگاه در اضافه ولتاژ بررسی شود.
ترنسدیوسر ولتاژ AC/DC
برخی سنسورهای ولتاژ می توانند هر دو نوع سیگنال AC و DC را در محدوده و پهنای باند تعریف شده اندازه گیری کنند. این قابلیت به معنی مناسب بودن خودکار برای هر شکل موج یا هر فرکانس نیست. محدوده فرکانسی، dv/dt، زمان پاسخ و عایق بندی همچنان باید از دیتاشیت کنترل شود.
ترنسدیوسر ولتاژ/ولتاژ چه تفاوتی با مدل های دیگر دارد؟
در نام گذاری دسته های راد الکتریک، عبارت ورودی/خروجی نوع تبدیل را مشخص می کند. ترنسدیوسر ولتاژ/ولتاژ، ولتاژ ورودی را به یک سیگنال خروجی متناسب تبدیل می کند. در مقابل، دسته های جریان/ولتاژ و جریان/جریان برای اندازه گیری جریان طراحی شده اند و جایگزین مستقیم سنسور ولتاژ نیستند.
| نوع ترنسدیوسر | کمیت ورودی | ماهیت خروجی |
| ولتاژ/ولتاژ | ولتاژ AC یا DC | سیگنال ولتاژی متناسب |
| جریان/ولتاژ | جریان AC یا DC | سیگنال ولتاژی متناسب |
| جریان/جریان | جریان AC یا DC | سیگنال جریانی متناسب |
اگر پروژه شما بر اندازه گیری جریان متمرکز است، به جای این صفحه باید محصولات ترنسدیوسر جریان/ولتاژ یا ترنسدیوسر جریان/جریان را بررسی کنید.
کاربرد ترنسدیوسر ولتاژ در صنعت
ترنسدیوسر ولتاژ هر جا استفاده می شود که بخش کنترل به یک تصویر دقیق و ایمن از ولتاژ بخش قدرت نیاز داشته باشد. مهم ترین کاربردها عبارت اند از:
- اندازه گیری ولتاژ باس DC در اینورترها و درایوهای موتور
- پایش ورودی و خروجی UPS، شارژر باتری و منابع تغذیه صنعتی
- کنترل مبدل های AC/DC و DC/DC، رکتیفایر و تجهیزات الکترونیک قدرت
- حفاظت و فیدبک کنترلی در سروودرایو، سافت استارتر و سیستم های کشش
- تجهیزات ریلی، مترو، خودروهای برقی و سامانه های ذخیره انرژی
- منابع تغذیه جوشکاری، کوره های القایی و خطوط تولید صنعتی
- اندازه گیری ولتاژ در آزمایشگاه، تستر و سامانه های جمع آوری داده
برای پروژه هایی که علاوه بر اندازه گیری به کنترل راه اندازی موتور نیاز دارند، محصولات بخش سافت استارتر نیز می توانند در معماری کلی تابلو بررسی شوند.
مزایای استفاده از ترنسدیوسر ولتاژ ایزوله
- جداسازی مدار اندازه گیری از مدار قدرت و افزایش ایمنی بخش کنترل
- کاهش اثر نویز مد مشترک و اختلاف پتانسیل زمین بر سیگنال اندازه گیری
- تبدیل دامنه ولتاژ بالا به سطحی متناسب با ورودی مدار پردازش
- امکان ایجاد فیدبک دقیق برای کنترل حلقه بسته و حفاظت الکترونیکی
- پاسخ سریع در برابر تغییرات ولتاژ در کاربردهای الکترونیک قدرت
- بهبود قابلیت اطمینان اندازه گیری در محیط های صنعتی پرنویز
سطح واقعی این مزایا در هر محصول به فناوری داخلی، طراحی مدار پیرامونی و رعایت الزامات دیتاشیت وابسته است. ایزولاسیون نامی یک قطعه به تنهایی جایگزین طراحی صحیح فاصله خزشی، فاصله هوایی، حفاظت اضافه ولتاژ و ارت مناسب برد یا تابلو نیست.
راهنمای انتخاب و خرید ترنسدیوسر ولتاژ
برای خرید ترنسدیوسر ولتاژ، ابتدا مشخصات الکتریکی پروژه را ثبت کنید و سپس مدل ها را مقایسه کنید. ترتیب زیر احتمال انتخاب اشتباه را کاهش می دهد.
۱. نوع ولتاژ ورودی
مشخص کنید ورودی DC، AC سینوسی، AC غیرسینوسی یا پالسی است. برای خروجی اینورتر و سیگنال PWM، پهنای باند و محدودیت dv/dt تعیین کننده است.
۲. محدوده نامی و بیشینه ولتاژ
مدل باید علاوه بر ولتاژ کاری، اضافه ولتاژ گذرا و دائمی قابل انتظار را تحمل کند. حاشیه اطمینان باید بر اساس دیتاشیت و استاندارد پروژه تعیین شود.
۳. نسبت تبدیل و نوع خروجی
خروجی سنسور باید با مدار ADC، کنترلر یا برد پردازش سازگار باشد. در برخی مدل ها برای تبدیل جریان ثانویه به ولتاژ، مقاومت اندازه گیری خارجی لازم است.
۴. دقت، خطی بودن و آفست
برای کنترل دقیق، خطای کلی در دمای کاری مهم تر از یک عدد دقت در شرایط آزمایشگاهی است. خطی بودن، آفست، رانش حرارتی و تکرارپذیری را هم بررسی کنید.
۵. زمان پاسخ و پهنای باند
کاربرد حفاظتی سریع یا کنترل PWM به پاسخ سریع نیاز دارد؛ اما مانیتورینگ آرام شبکه می تواند با پهنای باند کمتر انجام شود. پهنای باند بیشتر بدون طراحی صحیح برد می تواند نویز بیشتری وارد کند.
۶. ایزولاسیون و الزامات ایمنی
ولتاژ تست عایقی، ولتاژ کاری مجاز، دسته اضافه ولتاژ و فاصله های نصب باید با استاندارد دستگاه نهایی هماهنگ باشد.
۷. تغذیه و مصرف توان
نوع و دامنه منبع تغذیه سنسور، جریان مصرفی و رفتار آن هنگام افت یا قطع تغذیه باید با طراحی منبع کمکی هماهنگ شود.
۸. نوع نصب و شرایط محیطی
ابعاد، نصب روی برد یا پنل، نوع ترمینال، دمای کار، رطوبت، لرزش و تهویه را بررسی کنید. فضای فیزیکی کافی به تنهایی تضمین کننده نصب صحیح نیست.
مقایسه مدل های موجود در راد الکتریک
در زمان تهیه این متن، صفحه کتگوری راد الکتریک دو خانواده محصول ولتاژی LEM را نمایش می دهد. جدول زیر برای هدایت اولیه است؛ انتخاب نهایی فقط باید بر اساس کد کامل محصول و دیتاشیت انجام شود.
| مدل | ویژگی شاخص | کاربرد مناسب |
| LEM LV20-P | سنسور حلقه بسته مبتنی بر اثر هال، دقت و خطی بودن مناسب، پاسخ سریع و پهنای باند گسترده | اندازه گیری ایزوله ولتاژ در درایو، UPS، SMPS، کانورتر و تجهیزات جوشکاری |
| LEM DVL 750-SP5 | طراحی فشرده، اتلاف توان کم، دقت و مقاومت مناسب در برابر تداخل خارجی | اینورتر تک فاز و سه فاز، درایو پرقدرت، چاپر ترمز، کشش و منابع تغذیه صنعتی |
مشخصات و موجودی ترنسدیوسر ولتاژ LEM LV20-P و ترنسدیوسر ولتاژ LEM DVL 750-SP5 را می توان در صفحات اختصاصی آن ها مشاهده کرد.
تفاوت ترنسدیوسر ولتاژ با ترانس ولتاژ PT
ترانس ولتاژ یا PT معمولاً در شبکه قدرت برای کاهش سطح ولتاژ AC و فراهم کردن جداسازی استفاده می شود. ترنسدیوسر ولتاژ وظیفه اندازه گیری و تولید سیگنال متناسب برای مدار کنترل را بر عهده دارد. PT عمدتاً برای فرکانس شبکه طراحی می شود، در حالی که بعضی ترنسدیوسرها برای سیگنال DC یا تغییرات سریع نیز قابل استفاده اند.
در برخی سامانه ها خروجی PT وارد یک ترنسدیوسر تابلویی می شود تا سیگنال استاندارد برای PLC تولید شود. در تجهیزات الکترونیک قدرت نیز ممکن است ترنسدیوسر مستقیماً ولتاژ باس یا خروجی مبدل را طبق محدودیت دیتاشیت اندازه گیری کند. بنابراین این دو تجهیز همیشه جایگزین یکدیگر نیستند.
تفاوت ترنسدیوسر ولتاژ با سنسور، ترنسمیتر و مبدل سیگنال
در بازار این واژه ها گاهی به جای هم استفاده می شوند. سنسور عنصر اندازه گیری است؛ ترنسدیوسر یک کمیت را به سیگنال قابل استفاده دیگری تبدیل می کند؛ ترنسمیتر معمولاً سیگنال اندازه گیری را برای انتقال صنعتی استاندارد و تقویت می کند؛ و مبدل سیگنال وظیفه تغییر قالب یک سیگنال موجود را دارد. در جستجوی محصول، نام تجاری کافی نیست و باید ورودی، خروجی، ایزولاسیون و کاربرد واقعی را با دیتاشیت تطبیق داد.
نکات نصب و سیم بندی ترنسدیوسر ولتاژ
- پیش از سیم بندی، برق مدار اصلی و منابع کمکی را قطع و بی ولتاژ بودن مدار را بررسی کنید.
- پین های ورودی، خروجی و تغذیه را فقط از روی دیتاشیت همان کد محصول شناسایی کنید.
- پلاریته ورودی و خروجی DC و همچنین قطب های تغذیه را رعایت کنید.
- مقاومت ورودی و مقاومت اندازه گیری را با مقدار و توان محاسبه شده انتخاب کنید.
- مسیر سیگنال اندازه گیری را از مسیرهای کلیدزنی، باس قدرت و کابل موتور دور نگه دارید.
- فاصله خزشی و هوایی، عایق بندی، ارت، شیلد و حفاظت اضافه ولتاژ را مطابق استاندارد دستگاه نهایی اجرا کنید.
- پس از نصب، صفر، نسبت تبدیل، جهت سیگنال و پاسخ در چند نقطه از محدوده کاری آزمون شود.
برای مقاومت های توان مورد استفاده در محدودسازی یا تخلیه انرژی، می توان دسته مقاومت هیت سینک دار را بررسی کرد؛ اما مقاومت شبکه اندازه گیری باید دقیقاً مطابق محاسبات و توصیه سازنده سنسور انتخاب شود.
خطاهای رایج هنگام انتخاب یا استفاده
- انتخاب مدل تنها بر اساس ولتاژ نامی و نادیده گرفتن پیک، گذرا و اضافه ولتاژ
- فرض اینکه تمام ترنسدیوسرهای ولتاژ خروجی 4–20mA یا 0–10V دارند
- نادیده گرفتن مقاومت خارجی مورد نیاز در سنسورهای بردی
- استفاده از مدل کم پهنای باند برای کنترل سریع یا شکل موج PWM
- اتصال مستقیم خروجی بدون بررسی محدوده ورودی ADC یا مدار کنترل
- جایگزین کردن سنسور جریان با سنسور ولتاژ به دلیل شباهت ظاهری
- بی توجهی به رانش دمایی، آفست، نویز و نیاز کالیبراسیون
- تعمیم مشخصات یک مدل یا یک سری به تمام محصولات همان برند
قیمت ترنسدیوسر ولتاژ به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت ترنسدیوسر ولتاژ بر اساس برند، فناوری اندازه گیری، حلقه باز یا حلقه بسته بودن، سطح ایزولاسیون، رنج ورودی، دقت، پهنای باند، زمان پاسخ، نوع نصب، استانداردها و موجودی بازار تغییر می کند. سنسوری که برای فیدبک سریع در تجهیزات قدرت طراحی شده است، از نظر ساختار و قیمت با یک مبدل تابلویی کند برای مانیتورینگ شبکه یکسان نیست.
برای مقایسه اقتصادی، هزینه قطعه را جدا از هزینه طراحی و ریسک خرابی بررسی نکنید. انتخاب مدل نامناسب می تواند باعث خطای کنترل، آسیب ADC، تریپ کاذب یا کاهش ایمنی دستگاه شود. کد کامل محصول و دیتاشیت باید پیش از استعلام نهایی تطبیق داده شود.
خرید ترنسدیوسر ولتاژ از راد الکتریک
راد الکتریک بین الملل در حوزه تأمین تجهیزات الکترونیک صنعتی فعالیت می کند. در صفحه خرید ترنسدیوسر ولتاژ می توانید مدل های موجود را مشاهده و بر اساس مشخصات پروژه مقایسه کنید. برای جلوگیری از خطا در سفارش، بهتر است برند، کد کامل، نوع ولتاژ، محدوده ورودی، خروجی مورد انتظار، تغذیه، تعداد و کاربرد دستگاه هنگام استعلام اعلام شود.
اگر هنوز نوع تبدیل مشخص نیست، ابتدا میان دسته های ولتاژ/ولتاژ، جریان/ولتاژ و جریان/جریان انتخاب کنید. این تفکیک از سفارش محصولی با ورودی یا خروجی ناسازگار جلوگیری می کند.
سوالات متداول درباره ترنسدیوسر ولتاژ
ترنسدیوسر ولتاژ چه کاری انجام می دهد؟
ولتاژ مدار قدرت را اندازه گیری و آن را به سیگنالی متناسب و قابل استفاده برای مدار کنترل یا اندازه گیری تبدیل می کند. بسیاری از مدل ها میان ورودی و خروجی جداسازی الکتریکی ایجاد می کنند.
آیا ترنسدیوسر ولتاژ برای AC و DC یکسان است؟
خیر. برخی مدل ها فقط برای AC یا DC ساخته شده اند و بعضی هر دو را پوشش می دهند. نوع شکل موج، فرکانس و پهنای باند نیز باید کنترل شود.
آیا همه مدل ها خروجی 4–20mA دارند؟
خیر. بسیاری از سنسورهای ولتاژ بردی، خروجی جریان یا ولتاژ متناسب مخصوص مدار الکترونیکی دارند. نوع خروجی فقط از روی دیتاشیت مدل مشخص می شود.
برای اندازه گیری ولتاژ اینورتر چه نکاتی مهم است؟
محدوده پیک، پهنای باند، زمان پاسخ، dv/dt، ایزولاسیون، نویز مد مشترک و سازگاری خروجی با مدار کنترل اهمیت دارند.
تفاوت ترنسدیوسر ولتاژ و PT چیست؟
PT عمدتاً ولتاژ AC شبکه را کاهش می دهد؛ ترنسدیوسر سیگنال اندازه گیری متناسب برای کنترل یا پردازش ایجاد می کند و ممکن است برای AC، DC یا سیگنال سریع طراحی شده باشد.
چگونه مدل مناسب را انتخاب کنیم؟
نوع ورودی، رنج نامی و پیک، خروجی، تغذیه، دقت، پهنای باند، زمان پاسخ، عایق بندی، دمای کار و روش نصب باید با پروژه تطبیق داده شوند.
آیا می توان ترنسدیوسر جریان را به جای ترنسدیوسر ولتاژ استفاده کرد؟
خیر. این دو برای کمیت های ورودی متفاوت طراحی شده اند، مگر اینکه مدار و روش اندازه گیری خاصی توسط سازنده تعریف شده باشد.