Diviseur de condensateur haute tension

Les diviseurs de tension à condensateur haute tension sont également souvent utilisés pour mesurer des tensions élevées. Les diviseurs de tension capacitifs déterminent la chute de tension en fonction de la réactance du réseau de condensateurs et ne fonctionnent donc pas comme des diviseurs de tension CC. Après tout, les condensateurs bloquent le courant continu et ne permettent pas le passage du courant.

Mesures des capteurs

• À l'aide d'un diviseur de condensateur haute tension, les microcontrôleurs peuvent mesurer les résistances des capteurs. La résistance inconnue du capteur est placée en série avec une résistance connue, formant ainsi un diviseur de condensateur haute tension. Le microcontrôleur peut alors appliquer une tension connue aux bornes du diviseur et le convertisseur analogique-numérique (ADC) du microcontrôleur est connecté au nœud central entre le capteur et la résistance. Cette méthode est souvent utilisée pour mesurer la température à l'aide de résistances sensibles à la température telles que des thermistances et des détecteurs de température à résistance (RTD).
• Les potentiomètres à trois entrées peuvent également être utilisés comme diviseur de condensateur haute tension. Ils sont utiles pour les radios et autres appareils dotés de boutons analogiques. Lorsque l'axe du potentiomètre est tourné, le curseur à prise centrale se déplace le long de la résistance et produit soit une augmentation, soit une diminution de la résistance, correspondant à l'angle de l'axe. Si une tension stable est appliquée à une extrémité du potentiomètre, l'autre à la terre et le curseur à un ADC, l'angle du bouton peut être calculé.

Mesure de haute tension

• Un diviseur de condensateur haute tension peut être utilisé pour réduire une tension particulièrement élevée à une fraction, puis être mesuré par un voltmètre. La haute tension est utilisée pour alimenter le VIN du diviseur, avec la sortie réduite pour être dans la plage du compteur. Il existe des sondes de diviseur de résistance haute tension conçues pour mesurer certaines tensions jusqu'à des centaines de kilovolts.
• Cependant, dans ces conceptions, des résistances haute tension spécifiques sont utilisées, car elles doivent être capables de gérer des tensions et des courants élevés avec des coefficients de température adaptés pour fournir des résultats précis. Les sondes à diviseur capacitif sont également utilisées pour des tensions de plusieurs centaines de millivolts, car la chaleur dégagée par les résistances peut parfois être trop importante.

Décalage du niveau du signal
Un diviseur de condensateur haute tension peut être utilisé pour ajuster le niveau d'un signal, en particulier numérique. Par exemple, le décalage de niveau d'un signal numérique HIGH de 5 V commun à un signal numérique de 3,3 V. Avec un diviseur de condensateur haute tension, un décaleur de niveau brut peut être créé pour permettre aux circuits logiques qui fonctionnent à 5 V de s'interfacer avec ceux qui fonctionnent à 3,3 V. Sans ce décalage de niveau, l'alimentation d'un microcontrôleur logique 3,3 V avec un HIGH de 5 V peut entraîner des dommages permanents au circuit. L'utilisation d'une configuration de résistance telle que VOUT / VIN=3.3 / 5=RA / RTOTAL peut permettre au circuit logique 5 V de s'interfacer avec celui de 3,3 V. Cependant, pour que cela soit possible, l'impédance de la source du signal 5 V doit être faible et l'impédance d'entrée 3,3 V doit être élevée. De plus, si l'impédance d'entrée comporte des éléments capacitifs, l'utilisation d'un diviseur entièrement résistif créera involontairement un filtre RC, ce qui peut limiter le débit de données. L'ajout d'un condensateur en série avec la résistance supérieure (rendant les deux branches du diviseur capacitives et résistives) peut aider à surmonter ce problème.

Diviseur de tension à résistance
La résistance interne est une résistance pure, avec une structure simple, une utilisation pratique, une précision de mesure élevée et une bonne stabilité, et est largement utilisée. Dans des conditions de tension d'impulsion de foudre, l'utilisation d'un diviseur de tension à résistance comme dispositif de conversion présente certains avantages :
1) Lorsqu'il est enroulé avec du fil de cuivre à faible coefficient de température ou du fil Kama à faible coefficient de température et à coefficient de résistance élevé, il présente une stabilité à haute température et une stabilité à long terme.
2) Les caractéristiques de réponse du diviseur de tension à résistance avec compressibilité peuvent être plus élevées.
En raison des avantages mentionnés ci-dessus, de nombreux systèmes de mesure standard sont constitués d'un diviseur de tension à résistance. Cependant, il présente quelques inconvénients :
1) Afin d'obtenir des performances de réponse élevées, sa résistance ne doit pas être trop élevée. Comme cela affectera la charge du générateur de tension d'impulsion, son accès raccourcira le temps de demi-crête de l'onde de choc. Cependant, cela peut généralement être résolu en ajustant la résistance de la queue d'onde du générateur.
En outre, pour les raisons susmentionnées, il est difficile de mesurer la tension d'impulsion de commutation des condensateurs de résistance.
L'erreur générée lorsque le diviseur de tension à résistance mesure la tension d'impulsion transitoire est liée au produit de la valeur de résistance et de la capacité parasite à la terre, de sorte que la taille et l'influence de la capacité parasite à la terre doivent être minimisées. Le diviseur de tension à résistance doit réduire l'inductance autant que possible. Pour cette raison, le fil Kama ou le fil de cuivre doit être étroitement enroulé sur un tube isolant, avec seulement un mince papier isolant entre les couches, puis immergé dans le cylindre isolant contenant de l'huile de transformateur pour réduire la taille du diviseur de tension, réduire la capacité à la terre et installer un anneau de blindage sur son dessus pour la compensation. Voir la figure 1 pour sa structure
L'erreur générée par le diviseur de tension à résistance lors de la mesure de la tension d'impulsion est liée au produit de la valeur de résistance R et de la capacité parasite C à la terre. Nous pouvons donc modifier les paramètres correspondants pour améliorer les performances du diviseur de tension à résistance. Par exemple, le diviseur de tension à résistance pour mesurer une impulsion rapide à haute tension, le diviseur de tension à résistance avec la meilleure réponse d'onde carrée, deux types de diviseur de tension à résistance nanoseconde haute tension à section transversale variable, le petit diviseur de tension à résistance d'impulsion de niveau microseconde de 200 kV et le nouveau diviseur de tension à résistance d'impulsion de 600 kV.

Diviseur de tension capacitif
Le diviseur de tension capacitif utilisé pour mesurer la tension d'impulsion peut être divisé en deux types. Le bras haute tension d'un diviseur de tension est composé de plusieurs condensateurs haute tension, tandis que le bras haute tension de l'autre diviseur de tension n'a qu'un seul condensateur. Le premier type de diviseur de tension est principalement assemblé avec un condensateur d'impulsion isolé au papier huilé avec une coque isolante. Il est nécessaire que l'inductance de ce condensateur soit relativement faible et puisse résister à une décharge de court-circuit. Un condensateur papier huilé haute tension est assemblé par plusieurs éléments en série et en parallèle. Chaque élément a non seulement une capacité, mais aussi une inductance inhérente et une résistance de contact en série, ainsi qu'une résistance d'isolement en parallèle. Bien entendu, chaque élément a également une capacité parasite à la terre. Ce type de diviseur de tension doit être considéré comme un paramètre distribué, il est donc appelé diviseur de tension à capacité distribuée, comme le montre la figure 2. Le bras haute tension du dernier type de diviseur de tension n'a qu'un seul condensateur, qui est généralement une paire d'électrodes métalliques dans un champ électrique presque uniforme. Ses électrodes sont un condensateur concentré avec de l'air comme milieu, on l'appelle donc un diviseur de tension capacitif centralisé.
Le diviseur de tension capacitif distribué est composé de plusieurs condensateurs à impulsions, qui ne présentent qu'une erreur d'amplitude mais aucune erreur de forme d'onde. Quant à l'erreur d'amplitude, elle peut être complètement éliminée après correction avec un diviseur de tension standard. Cependant, lors de la mesure d'ondes raides, la capacité parasite de l'anneau de blindage du diviseur de tension capacitif est beaucoup plus grande et le temps de réponse est également beaucoup plus grand. Ainsi, pour mesurer une onde raide, les caractéristiques de réponse du diviseur de tension capacitif ne sont pas aussi bonnes que celles du diviseur de tension à résistance blindé. Le diviseur de tension à condensateur unique ne consomme pas d'énergie et ne présente aucun problème de chauffage. Le diviseur de tension capacitif est plus avantageux que le diviseur de tension à résistance pour mesurer une onde avec un front d'onde long et un temps de demi-crête. De plus, le diviseur de tension capacitif peut également être utilisé comme condensateur de charge pour ajuster la forme d'onde.
Le condensateur standard rempli de gaz comprimé peut être utilisé comme bras haute tension du diviseur de tension à condensateur centralisé. La valeur de capacité de ce condensateur est précise et stable, et la perte diélectrique est très faible. Comme il est blindé, la valeur de capacité n'est pas affectée par les objets environnants. Il a été utilisé avec succès dans la mesure de la fréquence du réseau. Cependant, lorsqu'il est utilisé comme diviseur de tension à condensateur à impulsion, il existe certains problèmes, à savoir une oscillation à haute fréquence superposée.

Diviseur de tension résistance-capacité
Le diviseur de tension résistance-capacité peut être divisé en diviseur de tension série résistance-capacité et diviseur de tension parallèle résistance-capacité selon le mode de connexion. Le diviseur de tension série résistance-capacité est également appelé diviseur de tension à condensateur amorti. Récemment, le diviseur de tension haute tension est souvent appelé cette forme. Il surmonte l'inductance résiduelle du circuit de condensateur, empêche l'oscillation du diviseur de tension et présente d'excellentes performances. Selon l'amortissement ajouté, le diviseur de tension série résistance-capacité peut être divisé en deux types : diviseur de tension capacitif à amortissement élevé et diviseur de tension capacitif à amortissement.