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位移传感器之电位器位移传感器

2017-06-05

前言:在本教程中,我们将研究各种设备,这些设备被归类为输入设备,因此被称为“传感器”,特别是那些位置性的传感器。

顾名思义,位置传感器检测某物的位置,这意味着它们被引用到某个固定点或位置。这些类型的传感器提供“位置”反馈。

确定位置的一种方法是使用“距离”,其可以是两点之间的距离,例如行进距离或远离某个固定点的距离,或“旋转”(角度运动)。例如,机器人轮的旋转以确定其沿地面行进的距离。无论哪种方式,位置传感器都可以使用线性传感器检测物体在直线上的移动,或使用旋转传感器检测其角度移动


电位器

所有“位置传感器”中最常用的是电位计,因为它是一种便宜且易于使用的位置传感器。它有一个连接到机械轴的刮水器触点,在其运动中可以是角度(旋转)或线性(滑块类型),这使得刮水器/滑块和两个端部连接之间的电阻值发生变化,从而产生电信号输出在电阻轨道上的实际游标位置与其电阻值之间具有比例关系。换句话说,阻力与位置成正比。

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电位器

电位计具有广泛的设计和尺寸,例如通常可用的圆形旋转类型或更长和扁平的线性滑块类型。当用作位置传感器时,可移动物体直接连接到电位计的旋转轴或滑块。

在形成电阻元件的两个外部固定连接上施加DC参考电压。输出电压信号取自滑动触点的滑动端子,如下所示。

该配置产生电位或分压器类型的电路输出,其与轴位置成比例。然后,例如,如果在电位器的电阻元件上施加10v的电压,则最大输出电压将等于10伏的电源电压,最小输出电压等于0伏。然后电位器擦拭器将输出信号从0变化到10伏,5伏表示擦拭器或滑块位于其中间或中心位置。

电位计结构

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来自电位计的输出信号(Vout)在沿着电阻轨道移动时从中央擦拭器连接获取,并且与轴的角位置成比例。

简单位置感应电路的示例

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虽然电阻式电位器位置传感器具有许多优点:低成本,低技术,易于使用等,但作为位置传感器,它们还具有许多缺点:由于运动部件的磨损,低精度,低重复性和有限的频率响应。

但是使用电位计作为位置传感器存在一个主要缺点。其擦拭器或滑块的移动范围(以及因此获得的输出信号)限于所使用的电位计的物理尺寸。

例如单匝旋转电位器一般只具有0之间的固定的机械旋转ö 330和大约240至Ò最大。但是,也可提供高达3600 o(10 x 360 o)机械旋转的多回转罐

大多数类型的电位器使用碳膜作为其电阻轨道,但这些类型是电噪声(无线电音量控制器上的裂缝),并且还具有短的机械寿命。

也可以使用线绕罐,也称为变阻器,采用直线或缠绕线圈电阻线的形式,但是线绕的罐由于其擦拭器从一个线段跳到下一个线段而产生对数的分辨率问题( LOG)输出导致输出信号错误。这些也受到电噪声的影响。

对于高精度低噪声应用,现在可以使用导电塑料电阻元件型聚合物薄膜或金属陶瓷型电位计。这些电位器具有平滑的低摩擦电气线性(LIN)电阻轨道,具有低噪声,长寿命和出色的分辨率,可用作多匝和单匝设备。这种高精度位置传感器的典型应用是计算机游戏操纵杆,方向盘,工业和机器人应用。



 

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