第2-1章电位器式电阻传感器

2➢.按1结构电形式位不同器：式传感器—分类
电位 电器 位式 器传 式传 感感器器
线绕 线式 绕电 式阻传感器 非线非 绕线 式绕式电阻传感器
薄膜电位器 导电塑料电位器 光电电位器
➢按特性不同： ❖线性电位器式传感器 ❖ 非线性电位器式传感器
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2.1 电位器式传感器
2.1.1 线性电位器 特征：骨架截面处处相等，由材料和截面 均匀的电阻丝按等节距绕制。 电位器输出端接负载，其输出特性称为负 载特性，不接负载或负载无穷大，输出特性 称空载特性。
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一、空载特性2.1 电位器式传感器
线性电位器的理想空载特性曲线应具有严格的线性关系。
A、C全长为xmax，总电阻为Rmax； A、B长为x
A、B间电阻Rx为：
如果R在x A、xCm x之ax间•加R上m电ax压Umax,
A、B间电压Ux为：
Ux
x xmax
•Umax
当电阻丝直径与材质一定时，则电阻R随导线长度l而变化。 第2-1章电位器式电阻传感器
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下图所示为2电.1位器电式角位度器传感式器传。 感器
R max•Rmax
如果在电位器A、B两端加上
电位器式角度传感器
电压Umax , 则输出电压为：
U
•Umax
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max
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2.1 电位器式传感器
❖ 对某一匝节距为Rt线l圈来2说(b，电h)阻变化骨量架为宽：和高
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j 2.1 j+1电位器式传感器
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工程上2常.把1实际电阶梯位曲器线简式化成传理想感阶器梯曲线,如图2-5
所示。
2.5 第2-1章电位器式电阻传感器 理想阶梯曲线
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2.1 电位器式传感器
电压分辨率:在电刷行程内, 电位器输出电压阶梯的最大 值与最大输出电压Umax之比 的百分数
由塑料粉和导电材料（合金、石墨、碳黑等）压制而成， 它又称为实心电位器。该电位器耐磨性较好、寿命长、电刷 容许的接触压力较大，适用于振动、冲击等恶劣工作环境， 能承受较大功率。但温度影响较大，接触电阻大，精度不高。
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2.1 电位器式传感器—分类
•光电电位器 主要由电阻体、光电导层和导电电极等组成。 是一种非接触式电位器，用光束代替电刷。 具有耐磨性好，精度、分辨率高，寿命长（可达亿万次循
电位器式传感器
从图中可见，在理想 情况下，特性曲线每 个阶梯的大小完全相 同,，则通过每个阶梯 中点的直线即是理论 直线，阶梯曲线围绕 它上下跳动，从而带 来一定误差,这就是阶
梯误差。
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2.1
电位器式传感器 电位器的阶梯误差 γj 通常以理想阶梯 特性曲线对理论特性
Umax
eba
n Umax
1 100% n
2.5 理想阶梯曲线
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2.1 电位器式传感器
行程分辨率:在电刷行程内, 能使电位器产生一个可测 出变化的电刷最小行程与 整个行程之比的百分数
xmax
eby
n xmax
1 100% n
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2.1
直线的最大偏差值与
最大输出电压值的百
分数表示，即
(1 Umax)
j
2n Umax
1 100% 2n
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2.1 电位器式传感器
❖ 阶梯误差和分辨率的大小都是由线绕电位器本身工 作原理所决定的，是一种原理性误差，它决定了电 位器可能达到的最高精度。在实际设计中的改善方 法：
AA
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2.1 电位器式传感器
百度文库
❖ 电阻灵k R敏度XR：mmaaxx
nR2(bh)
nt
At
❖ 电压灵敏度k ：uU Xm ma a x xIX R m maax xI2(bA h)t
结论：线性线绕电位器的电阻灵敏度和电压灵敏度除与电阻 率ρ有关外,还与骨架尺寸h和b、导线横截面积A(导线直径 d）、绕线节距t等结构参数有关;电压灵敏度还与通过电位 器的电流I的大小有关第。2-1章电位器式电阻传感器
第2章 电阻式传感器
2.1 电位器式电阻传感器
第2-1章电位器式电阻传感器
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2.1 电位器式传感器—工作原理
常见的有（电线视位位机移移信或、号角复位读移机）、收电音位机器音量调节器电信。号
转换元件
位移
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2➢.按1结构电形式位不同器：式传感器—分类
电位 电器 位式 器传 式传 感感器器 线绕 线式 绕电 式阻传感器 非线非 绕线 式绕式电阻传感器
薄膜电位器 导电塑料电位器 光电电位器
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2.1 电位器式传感器—分类
• 薄膜电位器 薄膜电位器通常有两种：一种是碳膜电位器，另一种是金
属膜电位器。 碳膜电位器是在绝缘骨架表面喷涂一层均匀的电阻液，
经烘干聚合制成电阻。电阻液由石墨、碳膜、树脂材料配合 而成。
金属膜电位器是在绝缘基体上用高温蒸镀或电镀方法，涂 上一层金属膜而制成。金属膜为合金锗铑、铂铜、铂铑锰等。 •导电塑料电位器
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2.1 电位器式传感器
二、阶梯特性、阶梯误差、分辨率
❖ 电刷在与一匝导线接触过程中，虽有小位移，但阻 值无变化。
❖ 当电刷离开这一匝，接触下一匝时，电阻突然增加， 特性曲线出现阶跃。
❖ 其阶跃值即视在分辨脉冲为
U Umax n
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2.1 电位器式传感器
❖ 在移动过程中，会使得临近的两匝短路，电位器总匝数从n 减小到(n-1)，总阻值的变化使得在视在分辨率之中还产生了 次要分辨脉冲，即大的阶跃之中还有小的阶跃。
❖ 大的阶跃为主要分辨脉冲 ❖ 小的阶跃为次要分辨脉冲
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2.1 电位器式传感器
❖ 视在脉冲为二者之和：
UUmUn
Un
11 Umax(n1n)j
❖ 例：一个电位器，总电压为10V，匝数为10，电刷 从第5匝到第6匝过程中，j 计算电压j+1的变化情况。
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环）、可靠性好等优点。
当无光照射时，因光电导材料暗 电阻极大，电阻带与电极之间可 视为断路，当窄光束4（电刷）照 射在窄间隙上时，电阻带与电极 接通，这样在外电源E的作用下， 负载电阻上输出的电压随着光束 （电刷）移动而变化。
1-光电导层；2-基体；3-薄膜电阻 带；4-电刷窄光束；5-光第电2级-1章电位器式电阻传感器