电位器式位移传感器的原理与分类

  电位器就是人们经常用到的一种电子元件，它作为传感器可以把机械位移或者是其他能转换为位移的非电量转换为其有一定函数关系的电阻值的变化，因此引起输出电压的变化。所以它是一个机电传感元件。电位器的种类繁多，下面就就介绍几种电位器吧!

电位器式位移传感器是通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。

普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起 电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输 出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压 会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便， 价格低廉。

分类 

 1、非线绕电位器式位移传感器

      为了克服线绕电位器存在的缺点，人们就在电阻的材料及制造工艺上下了很多工夫，发展了各种非线绕电位器。
      （1）合成膜电位器
       合成膜电位器的电阻体也是用包含有某一电阻值的悬浮液喷涂在绝缘骨架上形成电阻膜而成的，这种电位器的优点是分辨率较高、阻范围很宽（100—4.7MΩ），耐磨性较好、工艺简单、成本低、输入—输出信号的线性度较好等，他的主要缺点是接触电阻大、功率不够大、容易吸潮、噪声较大等。
      （2）金属膜电位器
       金属膜电位器是合金、金属或者是金属氧化物等材料通过真空溅射或电镀方法，沉积在瓷基体上一层薄膜制成。
       金属膜电位器包含有无限的分辨率，接触电阻很小，耐热性好，它的满负荷温度可达70℃。和线绕电位器相比，它的分布电容以及分布电感很小，因此特别适合在高频条件下使用。它的噪声信号仅高于线绕电位器。金属膜电位器的缺点是耐磨性较差，阻值范围窄，一般在10—100kΩ之间。因为这些缺点限制了它的使用。
       （3）导电塑料电位器
       导电塑料电位器又叫做有机实心电位器，这类型电位器的电阻体是由塑料粉及导电材料的粉料经塑压而成。导电塑料电位器的耐磨性好，使用寿命长，允许电刷接触压力很大，因此它在振动、冲击等恶劣的环境下仍能可靠地工作。除此以外，它的分辨率较高，线性度较好，阻值范围大，能承受较大的功率。导电塑料电位器的缺点是阻值易受温度以及湿度的影响，故精度不易做得很高。
       （4）导电玻璃釉电位器
       导电玻璃釉电位器又叫做金属陶瓷电位器，它是用合金、金属化合物或难溶化合物等为导电材料，以玻璃釉为粘合剂，经混合烧结在玻璃基体上制成的。导电玻璃釉电位器的耐高温性好，耐磨性好，有较宽的阻值范围，电阻温度系数小且抗湿性强。导电玻璃釉电位器的缺点是接触电阻变化大，噪声大，不易保证测量的高精度。
       2、线绕电位器式位移传感器
       线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成，电阻丝的种类很多，电阻丝的材料是根据电位器的结构、容纳电阻丝的空间、电阻值以及温度系数来选择的。电阻丝越细，在给定空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器的寿命。
       3、光电电位器式位移传感器
       光电电位器是一种非接触式电位器，它就是用光束代替电刷。光电电位器主要是由电阻体、光电导层以及导电电极组成。光电电位器的制作过程是先在基体上沉积一层硫化镉或硒化镉的光电导层，然后在光电导层上再沉积一条电阻体与一条导电电极。在电阻体以及导电电极之间留有一个窄的间隙。平时无光照时，电阻体和导电电极之间由于光电导层电阻很大而呈现绝缘状态。当光束照射在电阻体和导电电极的间隙上时，由于光电导层被照射部位的亮电阻很小，使得电阻体被照射部位和导电电极导通，于是光电电位器的输出端就有电压输出，输出电压的大小与光束位移照射到的位置有关，从而实现了将光束位移转换为电压信号输出。光电电位器最大的优点是非接触型，不存在磨损问题，它不会对传感器系统带来任何有害的摩擦力矩，从而提高了传感器的精度、寿命、可靠性以及分辨率。光电电位器的缺点是接触电阻大，线性度差。因为它的输出阻抗较高，需要配接高输入阻抗的放大器。尽管光电电位器有着不少的缺点，不过由于它的优点是其它电位器所无法比拟的，因此在非常多重要场合仍得到应用。