第2章1节电位器式传感器

重庆信息学院上章内容回顾：感器定义及灵活应用传感器组成，各部分含义。思考：传感器是不是越贵越好？如何评价？举例说明第二章电阻式传感器电阻式：（电位器）应变式：物理量变化电阻变化传感元件属于大电阻变化型，R：0—R传物理量变化变形（应力、应变）敏感元件属于微电阻变化型，R：0—20%R传传感元件电阻变化2.1电阻式传感器补充2.1电位器式传感器电位器式传感器的优、缺点：优点：结构简单、尺寸小、重量轻、精度高(0.1%0.05%)、性能稳定、受环境因素影响小，可实现输出-输入任意函数关系，输出信号较大，一般不用放大。缺点：存在滑动触头与线圈等之间的摩擦，输入能量要求较大，且磨损降低寿命和可靠性，也会降低测量精度。2.1电位器式传感器电位器分类按输出-输入特性线性电位计非线性电位计按结构形式线绕式—在传感器中应用较多薄膜式—具有较高的精度和线性特性光电式—无摩擦和磨损，分辨率高2.1电位器式传感器电位器的工作原理lRA以线位移型为例：若变阻器式：xRxRRSxLSR电阻灵敏度：表示电刷单位位移能引起的输出电阻的变化量若分压器式：cVxUUSxLSV电压灵敏度：表示电刷单位位移能引起的输出电压的变化量SR、SV均是常数根据欧姆定律：2.1电位器式传感器电位器的输出特性（一）阶梯特性和阶梯误差阶梯特性电位计输出电压随x的变化是不连续的，而是一条阶梯形的折线。阶梯误差理论特性曲线通过每个阶梯中点的曲线。阶梯误差阶特梯形曲线围绕理论特性曲线上下波动产生的偏差。2.1电位器式传感器输出特性二•负载特性和负载误差•负载特性电位计有负载的情况下得到的特性。一般表达式：21LLrYrrKKcxLLUYURrRRKR相对输出电压电刷的相对变化负载系数的倒数2.1电位器式传感器输出特性三负载误差由于负载电阻不是无限大，而是可与电位计电阻值相比的有限值，造成负载特性为一下垂曲线，产生误差，也称非线性误差。电刷在起始和最终位置时，负载误差eL=0电刷在相对行程X=1/2时，负载误差eLmax，且m，eL2.1电位器式传感器的结构•电位器式传感器的结构由骨架、电阻丝和电刷（活动触点）等组成。•骨架材料要求：形状稳定，表面绝缘电阻高，有较好的散热能力。常用材料：陶瓷、酚醛树脂、工程塑料。•电阻丝的要求是；电阻率大，温度系数小，对铜的热电动势应尽可能的小，对于细丝的表面要有防腐措施，柔软，强度高。此外，要求能方便地锡焊或点焊以及在端部易镀铜、镀银，熔点要高，以免在高温下发生蠕动。常用材料：铜镍合金类、锰镍合金类、铂铱合金类等•电刷结构上往往反映出电位器噪声电平。2.1电位器式传感器应用实例•1、电位器式位移传感器图是YHD型电位器式位移传感器的结构。测量轴与内部被测物相接触，当有位移输入时，测量轴便沿导轨移动，同时带动电刷在滑线电阻上移动，因电刷的位置变化会有电压输出，据此可以判断位移的大小。如果要求同时测出位移的大小和方向，可将图中的精密无感电阻和滑线电阻组成桥式测量电路。为便于测量，测量轴可来回移动，在装置中加一根拉紧弹簧。2.1电位器式传感器应用实例电位器式传感器的优点：1、结构简单2、成本低3、输出信号大4、精度高5、性能稳定电位器式传感器的缺点：1、电噪声大2、寿命短电位器式传感器的使用范围：广泛使用于线位移或角位移的测量之中2.1电位器式传感器应用实例——书外变阻器式传感器产品2.1电位器式传感器案例：重量的自动检测--配料设备比较重量设定原材料原理：弹簧-力-位移-电位器-电阻2.1电位器式传感器案例：煤气包储量检测煤气包钢丝原理：钢丝-收线圈数-电位器-电阻2.1电位器式传感器案例：玩具机器人（广州中鸣数码）原理：电机-转角-电位器-电阻