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什么是电阻尺
作者:陈工    发布于:2020年03月03日    【字体:

简介

      飞速发展的控制工程促使电子控制系统的进步,从而造成了对传感器的巨量需求,工业使用的传感器要求性能出众,价格便宜,可在苛刻环境下(例如-40到150摄氏度环境)下工作,本文主要阐述用来测量角度和直线运动的导电塑料电阻尺的性能参数。这种位置电阻尺主要包括以下部分:)

原理与结构

a、电阻(辅助材料+导电塑料电阻轨道)
    电阻导轨是传感器中最重要的部分,采用导电塑料覆盖在基材上,具有良好的耐磨特性。采用专业精密修刻设备将导电塑料轨道修刻到所要求的线性度。
    b 、电刷(贵重金属合金)电刷是电阻尺中的决定性元件,它有贵重金属支撑,采用多触电结构设计,寿命长(一亿次),启动力矩低,可高速运作(10m/s)
    c 、传动轴或操纵杆
    d 、连接轴承
    e 、外壳

独立线性

如果电刷沿着一个方向运动,那么电阻尺的输出电压和机械输入值存在一定的关系。实际曲线距离理想直线最大的电压偏差与电阻尺的满量程之比被称为独立线性误差。误差±F是表示以百分比计算的输出电压与理论输入电压之间的偏差。如今独立线性率的典型值介于0.2 %和0.02 % 之间。

绝对线性

(绝对线性变得越来越具有使用价值,它不像独立线性,绝对线性的参考边界已经限制好了,不需要进行系统微调。绝对线性由一个指标点做标准,建立了一个机械输入(角度或者行程)和电阻尺电压输出之间的关系,因为这个参考点是根据实际情况确定的,所以更加适合工业过程控制的需要。绝对线性要求输出值在图中所约定的公差范围之内。)

接触电阻

接触是电刷的终端和电刷在电阻尺的电阻轨道的直接接触点之间的电阻。接触电阻是影响电阻尺性能的重要指标。接触电阻由三个部分组成:
    第一部分载流电阻轨道和接触面之间的整体压降。这部分在很大程度上取决于加工技术因素,大概有几百欧姆。
    第二个部分,,外部元件,这一点要远比第一点难以控制。这个外部过渡电阻和发生在开关和插头和插座连接器之间的接触电阻有很大的相似之处。从电学的角度讲这是由于之间电刷和电位器电阻轨道之间的过度部分接触不理想。金属氧化物,氯化物和硫化物,混合各种有机物质,会导致在电阻轨道表面行程薄的绝缘层。如果不能保证在一定的范围内,这些额外的电阻在不利的条件下将导致完全超出设定的公差范围之外。绝对有必要严格保证电位器在制造过程中收到严格的质量控制,并保证匹配性。
    第三个部分,动态部分,和电刷在驱动力的作用下高速运动有关。借助于阻尼电刷,才能实现在传动速度达10米/秒的时候不明显的增加任何电阻。

线性误差产生的原因

线性误差主要有两方面原因:
    一、由电路造成的,例如,当微弱的工作电流通过电刷的时候,由于接触电阻的存在,类似于出现了欧姆负载的情况,例如:当经过电刷的工作电流由1μA增加到10μA的时候,精度会损失1%,接触电阻数值越小,对线性度影响也越小,工作电流越小,对线性度影响也越小。
    二、由于机械连接造成的,如果有轴向错位(偏心率),那么驱动器和电位器之间的运动存在一个夹角,这将导致线性误差。

输出平滑度

平滑度是衡量电阻尺的输出电压偏离理想的规律的一个指标。这个指标通常用超过指定行程增量的电压与应用电压的比值来表示,例如用应用电压的百分比来表示。输出平滑度受接触电阻,分辨率还有其他非线性因素的影响。

分辨率

分辨率用来衡量电阻尺的输出敏感性,它主要取决于检测原理,电阻式位置传感器的分辨率是无限小的,因此任何微小的移动都会被检测到。

重复精度

电阻尺在反复运行时,每次在同一机械位置时的输出值不一样。这些输出值的最大差值就是重复精度。重复精度主要受到温度,湿度,机械连接方式等因素的影响。

迟滞

迟滞反映电阻尺的正向特性(输入量增大)与反向特性(输入量减小)的不一致性,一般由实验确定,造成迟滞的原因很多,例如:传动机构的间隙,摩擦,弹性元件的弹性滞后的影响等。

使用寿命

导电塑料电阻尺(MIRAN)的使用寿命已经可以达到上亿次,已经可以满足大多的工业设备的需要,是今后的发展主流方向。



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