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旋轉電位器應用于位置檢測實例
發布時間:2019-04-29
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    旋轉電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件。旋轉電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當電刷沿電阻體移動時,在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓。


    旋轉電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器,由于它在電路中的作用是獲得與輸入電壓(外加電壓)成一定關系得輸出電壓,因此稱之為電位器。


     在本例中的應用:旋轉電位器作為位置檢測用


     在本例中,我們將其作為位置檢測用,用以取代編碼器,作為一種比較經濟的方案。

之前的博文已經對編碼器的分類和應用做了大概的介紹。在此應用情景下,使用增量式編碼器已不適用,因為增量式編碼器無法記錄絕對位置。只能使用可記錄絕對位置的絕對值編碼器,絕對值編碼器的制造工藝決定了其在價格上可能不具有優勢。


     在用作位置檢測時有兩種激勵方式:


            1)電阻分壓方式:


      通過檢測電位器R2兩端電壓來判斷位置。R1R2為電阻分壓關系。Vr2=(R2/R1 R2)*Vcc

旋轉電位器用作位置檢測。

          2)恒流激勵方式:


    通過恒流源激勵的方式,電位器阻值發生變化,引起電位器兩端電壓的變化。Vr2=R28*I0

旋轉電位器用作位置檢測。

      而作為位置檢測用,對于一些參數應該特別關注,以旋轉電位器為例:


             1壽命(Life。常見的電位器壽命在100W-500W次不等,個別型號可能會更低,作為位置檢測使用不可避免的有需要大量運動的場合,所以壽命是一個比較重要的因素。


             2線性度(Independent linearity)。

旋轉電位器用作位置檢測。

旋轉電位器用作位置檢測。

     電阻由于其溫度特性,不可避免地會在溫度變化較大時阻值也會發生較大變化,所以在溫度差別較大的地方,不宜采用恒流激勵的方式。此時可以選用電阻分壓的方式,采用此方式,電位器的絕對阻止不會影響到輸出電壓,只要電位器阻值均勻即線性度良好,則無論電阻精度或者溫度系數如何,得出的電壓都是準確的。此時加在電位器兩端的電壓值只和兩個電阻的比例關系有關,所以需要較高的線性度來保證位置檢測的準確性。


     在本例中,我選擇的線性度≤0.5%


     3)導通電流(Wiper current)。此參數為電位器處于正常工作情況下導通電流的情況,一般是a fewμA-1mA max.此時如果選用恒流激勵的方式來檢測電位器阻值,就要特別關注此參數,是否超過其額定導通電流。按照0.5mA算,如果選用1K的電位器則只有0.5V的分壓,此時后級就需要加放大等信號調理電路后接MCU的ADC。


          4最大轉速(Speed rotation (RPM))。常規用法的電位器通常不涉及這個參數,但用在本例中作為位置檢測,就要聯系到與之相關的結構機動部分的工作情況。通常,由于制造工藝和結構形式的不同,電位器的最大轉速有比較大的差別,選型時應該特別注意。


          5其他參數。電位器的參數由電氣參數和機械參數組成,其中有很多關鍵參數,再此不做具體展開。


     旋轉電位器是最為常見的元件之一,往往我們會忽視它的作用,而只把它作為一個可變的電阻來使用。實際上,巧妙地利用電位器,可以搭配出很多經濟合理的電路方案,比如此例中用作位置檢測。


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