位置傳感器檢測(cè)到對(duì)象的位置，表明它們是指固定點(diǎn)或位置的。這種傳感器提供“位置”反饋。使用“距離”，這可以是兩個(gè)位置之間的距離，例如從固定點(diǎn)傳播或移開的距離或“旋轉(zhuǎn)”（角運(yùn)動(dòng)）是確定位置的兩種方法。例如，機(jī)器人的車輪旋轉(zhuǎn)以測(cè)量其在地面上的距離。位置傳感器可以使用線性傳感器來(lái)檢測(cè)物體在直線中的運(yùn)動(dòng)，也可以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)傳感器以檢測(cè)對(duì)象的角運(yùn)動(dòng)。

　　電位計(jì)作為位置傳感器　　電位計(jì)是所有“位置傳感器”中最廣泛使用的，因?yàn)槠涫褂寐实秃褪褂煤?jiǎn)單。利用連接到機(jī)械軸的刮水器觸點(diǎn)，它可以以角度（旋轉(zhuǎn)）或線性（滑塊）方式向下移動(dòng)。由于這種機(jī)芯，刮水器/滑塊與兩個(gè)端連接之間的電阻值發(fā)生了變化，從而產(chǎn)生了與電阻軌道上刮水器的實(shí)際位置成比例的電信號(hào)輸出。據(jù)不同的是，抗性隨物理位置的增加。

　　圖1：電位器
　　電位計(jì)有各種尺寸和設(shè)計(jì)，包括較長(zhǎng)的平面線性滑塊版本和廣泛使用的圓形旋轉(zhuǎn)形式。可移動(dòng)的物品直接連接到電位計(jì)的滑塊或旋轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)它用作位置傳感器時(shí)。電阻元件是通過(guò)在兩個(gè)外部固定連接上施加DC參考電壓來(lái)形成的。如下所示，滑動(dòng)觸點(diǎn)的刮水器端子提供了輸出電壓信號(hào)。這種布置導(dǎo)致電勢(shì)或電壓分隔符類型的電路輸出與軸位置成正比。例如，電位計(jì)的電阻元件將產(chǎn)生10伏的最大輸出電壓，這將等效于該水平的電源電壓，最小輸出電壓為0伏。然后，由于電位計(jì)刮水器，輸出信號(hào)將在0到10伏之間波動(dòng)，5伏表示刮水器或滑塊位于其中間或中心位置。　　電位計(jì)的結(jié)構(gòu)

　　圖2：電位器結(jié)構(gòu)
　　當(dāng)電位計(jì)向下行駛電阻軌道時(shí)，中心刮水器連接提供了輸出信號(hào)（v OUT），該信號(hào)與軸的角位置成正比。
　　圖3：簡(jiǎn)單的位置傳感電路
　　盡管電阻電位計(jì)位置傳感器是廉價(jià)，低技術(shù)且易于使用的，但它們也有幾個(gè)缺點(diǎn)作為位置傳感器，包括有限的頻率響應(yīng)，較低的精度，低重復(fù)性和來(lái)自運(yùn)動(dòng)部件的磨損。但是，電位計(jì)用作位置傳感器的使用有一個(gè)主要缺點(diǎn)。使用電位計(jì)的物理大小確定了雨刮器或滑塊的運(yùn)動(dòng)范圍（因此，產(chǎn)生的輸出信號(hào)）。例如，單轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電位器通常只有0°的固定機(jī)械旋轉(zhuǎn)，最大為240°至330°。然而，還提供具有高達(dá)3600 O（10 x 360 O ）的機(jī)械旋轉(zhuǎn)的多彎鍋。大多數(shù)電位儀使用碳膜進(jìn)行電阻軌跡。但是，這些設(shè)備的機(jī)械壽命有限，并且是嘈雜的（例如無(wú)線電量控制上的裂紋）。電線纏繞盆，也稱為風(fēng)濕病，可以由電阻線或直線制成。但是，它們存在分辨率問(wèn)題，因?yàn)樗麄兊挠旯纹鲿?huì)從一個(gè)電線段跳到下一個(gè)線段，從而產(chǎn)生對(duì)數(shù)（log）輸出，從而導(dǎo)致輸出信號(hào)中的錯(cuò)誤。電噪聲也會(huì)影響它們。現(xiàn)在有用于高精度低噪聲應(yīng)用的導(dǎo)電塑料電阻型聚合物膜或陶瓷型電位儀。這些鍋可作為單轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)彎設(shè)備使用，并且具有低摩擦的電線（LIN）電阻軌道，可提供低噪聲，長(zhǎng)壽和出色的分辨率。轉(zhuǎn)向輪，工業(yè)應(yīng)用，機(jī)器人和計(jì)算機(jī)游戲操縱桿是這種高精度位置傳感器的典型用途。
　　電感位置傳感器　　線性變量變壓器“線性可變差分變壓器”或簡(jiǎn)稱LVDT是一種不受機(jī)械磨損問(wèn)題影響的定位傳感器。類似于用于監(jiān)視運(yùn)動(dòng)的AC變壓器，該電感型位置傳感器以相同的原理運(yùn)行。它的輸出與其可移動(dòng)芯的位置成比例，使其成為測(cè)量線性位移的極為精確的工具。簡(jiǎn)而言之，它是由三個(gè)線圈組成的，該線圈繞著空心管盤繞。主線圈由一個(gè)線圈形成，另外兩個(gè)線圈產(chǎn)生相同的次級(jí)，它們以串聯(lián)鏈接，但在主要線圈的兩側(cè)偏置180度。在LVDT的管狀體內(nèi)，可移動(dòng)的軟鐵鐵磁芯（也稱為“電樞”）附著在被測(cè)量的幻燈片或上下移動(dòng)的項(xiàng)目上。主繞組接收到一個(gè)稱為“激發(fā)信號(hào)”（2-20V RMS，2–20kHz）的AC參考電壓，這會(huì)導(dǎo)致EMF信號(hào)誘導(dǎo)到附近的兩個(gè)輔助繞組（變壓器原理）中。當(dāng)軟鐵磁芯電樞處于“無(wú)效位置”時(shí)，該位置正好在管和繞組的中間，兩個(gè)次級(jí)繞組中的兩個(gè)誘導(dǎo)的電磁場(chǎng)相互抵消，因?yàn)樗鼈兪?80度以外的180度，導(dǎo)致零輸出電壓。當(dāng)次要之一中的誘導(dǎo)電壓高于另一個(gè)次級(jí)，因?yàn)楹诵穆晕⒁苿?dòng)到一側(cè)或另一側(cè)，將產(chǎn)生輸出。移動(dòng)芯的方向和位移決定了輸出信號(hào)的極性。輸出信號(hào)將與軟鐵芯的空中心位置的位移成比例增加。輸出差電壓隨之而來(lái)的位置線性變化。因此，來(lái)自這種位置傳感器的輸出信號(hào)具有極性，除了振幅是核心位移的線性函數(shù)外，還指定了運(yùn)動(dòng)方向。為了確定磁芯所在的一半線圈，因此，行進(jìn)方向，適當(dāng)?shù)?a href="http://hbjingang.com" target="_blank">電子電路（例如AD592 LVDT傳感器放大器）可能會(huì)將輸出信號(hào)的相位與初級(jí)線圈激發(fā)階段的相位進(jìn)行比較。

　　圖4：線性變量變壓器
　　隨著電樞從一端向另一端移動(dòng)到中心位置時(shí)，輸出電壓從最大到零變化，然后返回最大，而在此過(guò)程中，相角也會(huì)變化180度。這允許LVDT提供一個(gè)輸出AC信號(hào)，其相角表示核心的行進(jìn)方向，并且其幅度表示從中心位置的位移程度。作為壓力傳感器，線性可變差分變壓器（LVDT）傳感器通常用于通過(guò)推動(dòng)隔膜以產(chǎn)生力來(lái)檢測(cè)壓力。傳感器隨后將力轉(zhuǎn)換為可以讀取的電壓信號(hào)。與電阻電位計(jì)相比，線性變量差分變壓器或LVDT具有以下優(yōu)點(diǎn)：較大的線性或電壓輸出與位移的比率；精度非常好；精湛的分辨率；高靈敏度；和無(wú)摩擦操作。對(duì)于惡劣條件下的使用，它們也被密封。
　　電感接近位置傳感器　　電感接近傳感器，也稱為渦流傳感器，是另一種流行的電感位置傳感器。術(shù)語(yǔ)“接近傳感器”是指以下事實(shí)：即使它們不測(cè)量位移或角度旋轉(zhuǎn)，它們也主要用于檢測(cè)其前面或近距離內(nèi)部的物品的存在。接近傳感器是非接觸位置傳感器的接近傳感器。磁性傳感器的最基本類型是蘆葦開關(guān)。通過(guò)將線圈纏繞在電磁場(chǎng)中的鐵芯周圍，在電感傳感器中產(chǎn)生電感回路。當(dāng)鐵磁物質(zhì)（例如金屬螺釘或板）位于電感傳感器周圍產(chǎn)生的渦流場(chǎng)中時(shí)，線圈的電感差異很大。該變化是由接近傳感器檢測(cè)到產(chǎn)生輸出電壓的電路的檢測(cè)。因此，法拉第的電感定律（一種電氣概念）控制著歸納鄰近傳感器的功能。

　　圖5：電感接近位置傳感器　　電感接近傳感器的四個(gè)主??要組件是線圈，該線圈創(chuàng)建磁場(chǎng)，振蕩器，該振蕩器創(chuàng)建電磁場(chǎng)，檢測(cè)電路，該電路檢測(cè)到對(duì)象進(jìn)入其時(shí)的任何變化，并且輸出電路，輸出電路，它以正常關(guān)閉（NC）或正常打開（NO）觸點(diǎn)生成輸出信號(hào)。如果不與被檢測(cè)到的對(duì)象直接接觸，感應(yīng)接近傳感器可能會(huì)檢測(cè)到傳感器頭前方的金屬物體。因此，它們非常適合用于弄臟或潮濕的條件。接近傳感器的“傳感”范圍相對(duì)較窄，通常在0.1至12 mm之間。

　　圖6：接近傳感器
　　除了其工業(yè)用途外，經(jīng)常使用電感接近傳感器來(lái)調(diào)節(jié)交通流量，并通過(guò)在交叉路口和人行橫道上的交通信號(hào)改變。矩形和感應(yīng)的電線環(huán)嵌入停機(jī)坪路面。汽車或其他道路車輛的金屬體會(huì)在循環(huán)上方時(shí)改變環(huán)路的電感，激活傳感器，并通知交通燈控制器車輛正在等待。這些位置傳感器本質(zhì)上是“全向方向”，它使它們可以檢測(cè)到上面，下方或在其側(cè)面的金屬對(duì)象，這是其主要缺點(diǎn)之一。此外，盡管電容接近傳感器和超聲接近傳感器的可用性，但它們?nèi)詿o(wú)法識(shí)別非金屬項(xiàng)目。蘆葦開關(guān)，霍爾效應(yīng)傳感器和可變不情愿?jìng)鞲衅鬟M(jìn)一步廣泛可訪問(wèn)的磁性位置傳感器。
　　旋轉(zhuǎn)編碼作為位置傳感器
　　另一種位置傳感器是旋轉(zhuǎn)編碼器，它是一種非接觸式光學(xué)設(shè)備，可將旋轉(zhuǎn)軸的角位置轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼。它類似于上面討論的電位儀。從不同的開始，它們將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為理想數(shù)字的電信號(hào)。每個(gè)光學(xué)編碼器都使用相同的基本想法運(yùn)行。帶有必要的代碼模式（二進(jìn)制代碼，灰色代碼或BCD）的旋轉(zhuǎn)高分辨率編碼磁盤可能會(huì)暴露于LED或紅外光源的光。當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，照片探測(cè)器掃描它。然后，電路將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制輸出脈沖的數(shù)字流，然后將其發(fā)送到計(jì)數(shù)器或控制器，以確定軸的精確角度位置。旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器，增量編碼器 和 絕對(duì)位置編碼器有兩種基本類型 。　　增量編碼器

　　圖7：編碼器磁盤
　　增量編碼器，通常稱為相對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器或正交編碼器，是兩個(gè)位置傳感器中更基礎(chǔ)的。作為編碼磁盤，其表面上有清晰和深色的磁盤，稱為片段，均勻間隔，行駛或旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)光源，它會(huì)產(chǎn)生一系列方波脈沖。編碼器會(huì)生成一系列的方波脈沖，這些脈沖在填寫時(shí)揭示了旋轉(zhuǎn)軸的角度位置。增量編碼器中存在兩個(gè)不同的輸出稱為“正交輸出”。輸出序列用于計(jì)算軸的旋轉(zhuǎn)方向，這兩個(gè)輸出彼此偏置90°度。該設(shè)備的分辨率取決于磁盤上透明和黑暗片段或插槽的數(shù)量，圖案中的線越多，旋轉(zhuǎn)度度的分辨率越高。大多數(shù)編碼的圓盤的分辨率最高為256脈沖，或者每旋轉(zhuǎn)8位。轉(zhuǎn)速表是增量編碼器的最基本類型。它經(jīng)常用于單向應(yīng)用中，僅需要最小的位置或速度信息，并且具有單平方波輸出。更流行的“正交”或“正弦波”編碼器具有兩個(gè)輸出方波，稱為“通道A”和“通道B”。該設(shè)備通過(guò)使用相距90度的兩個(gè)光電探測(cè)器生成兩個(gè)不同的正弦和余弦輸出信號(hào)。　　簡(jiǎn)單的增量編碼器

　　圖8：簡(jiǎn)單的增量編碼器
　　可以使用弧形切線數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算弧度中軸的角度。由于旋轉(zhuǎn)位置編碼通常采用圓形光盤，因此輸出分辨率表示如下：θ= 360/n，其中n是編碼磁盤上的段數(shù)。例如，向增量編碼器提供1O分辨率所需的片段數(shù)為1 O = 360/N，這意味著N = 360 Windows等。此外，可以通過(guò)觀察哪個(gè)通道生成的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)確定旋轉(zhuǎn)方向首先是通道A或通道B的輸出，它提供了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向：a導(dǎo)線B或B引線A。A的布局在下面看到。　　增量編碼器輸出

　　圖9：增量編碼器輸出
　　當(dāng)用作位置傳感器時(shí)，增量編碼器的主要缺點(diǎn)是要求外部計(jì)數(shù)器計(jì)算特定旋轉(zhuǎn)內(nèi)部軸的絕對(duì)角度。如果短暫關(guān)閉電源，或者由于噪聲或骯臟的磁盤而錯(cuò)過(guò)了脈沖，則最終的角度信息將導(dǎo)致錯(cuò)誤。使用絕對(duì)位置編碼器是解決此缺點(diǎn)的一種方法。
　　絕對(duì)位置編碼器
　　與正交編碼器相比，絕對(duì)位置編碼器更為復(fù)雜。他們提供了一個(gè)獨(dú)特的輸出代碼，該代碼指示每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置的位置和方向。光和黑暗片段的多個(gè)同心“軌道”構(gòu)成了他們的編碼磁盤。為了同時(shí)讀取每個(gè)運(yùn)動(dòng)角度的不同編碼位置值，每個(gè)軌道都有其獨(dú)立的光檢測(cè)器。一個(gè)12位絕對(duì)編碼器將具有12個(gè)曲目，并且相同的編碼值只會(huì)顯示每次革命后才顯示。這是因?yàn)榇疟P上的軌道數(shù)量與編碼器的二進(jìn)制“位”分辨率相關(guān)。　　4位二元編碼光盤

　　圖10：4位二元編碼光盤
　　絕對(duì)編碼器的主要好處是其非易失性內(nèi)存，它可以使編碼器保持其精確位置，而無(wú)需在停電時(shí)返回其“家”位置。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)編碼器被歸類為“單轉(zhuǎn)”設(shè)備；但是，還有一些多轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)使用其他代碼磁盤來(lái)收集幾個(gè)旋轉(zhuǎn)的反饋。絕對(duì)位置編碼器通常在打印機(jī)和繪圖儀中使用，以精確地將打印頭放在紙上，或者在計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器和CD/DVD驅(qū)動(dòng)器中，以監(jiān)視驅(qū)動(dòng)程序讀/寫頭的絕對(duì)位置。我們已經(jīng)檢查了一些傳感器，這些傳感器可用于確定該位置傳感器課程中對(duì)象的存在或位置。以下課程將檢查溫度測(cè)量傳感器，也稱為溫度傳感器，其中包括熱敏電阻，恒溫器和熱電偶。