许多采用杆式电动执行器的线性运动应用需要在每个旅行点上的负载位置信息，但由于行程长度和应用范围差异很大，找到理想的位置反馈解决方案可能具有挑战性。确定执行器在行程中的位置的最常用方法之一是使用电位器，也称为电位器，跟踪执行器伸缩时的电阻变化或相关电压降。
为了起到位置记录装置的作用，电位器必须保持与执行器电源电路的电气连接。设计人员可以使用接触式或非接触式电位器架构来实现这一点。基于接触的位置测量一直是最简单和最经济的方法，但在分辨率、设计灵活性和耐久性方面受到限制。非接触式架构克服了许多缺点，但传统上过于昂贵，不适合许多主流应用。
然而，今天，非接触式电位器市场已经成熟，价格已经下降。非接触式位置测量的优点可用于更广泛的应用。了解非接触式电位器的优点将有助于运动系统设计人员确定最有效的方法来满足客户的要求。
电位计基础知识
来自电位器的反馈电压通常随着执行器的扩展而从0.5到4.5 Vdc变化。电位器通常在其整个范围内和轴的转数(转数)从零到全覆盖的电阻额定值为欧姆。最常用的单位是10k(欧姆)10转。
当执行器螺杆伸展或缩回时，电阻有一个离散的步进变化，可以转换为线性位置测量。电位器在行程结束时达到其完整电阻范围之前转的越多，它可以提供的位置测量能力就越精确。
基于接触的电位器读取这些电压变化，通过滑动它的雨刷穿过导线圆形电阻线圈，计算每一个移动从一个包到下一个。非接触式电位器也可以读取电压变化，但使用电磁传感器而不是接触雨刷。设计人员在植入接触式或非接触式电位器位置传感方面的灵活性很大程度上取决于用户的要求。
客户对分辨率和耐久性的要求将影响设计师使用接触或非接触位置测量的选择。
对精度、灵活性和耐久性的要求将决定接触式电位器(左)或非接触式电位器(右)是否更适合特定应用。
汤姆森
高分辨率设计
对于接触电位器，设计师增加分辨率的主要选择是修改传动装置，使电位器转动与电机或执行器螺旋转动相关联。在一个完整的长行程应用程序中需要位置反馈的设计人员可能会齿轮电位器当它移动时转得更小。例如，在一个短行程的应用中，如果客户只需要40%行程的位置信息，他们将牺牲分辨率，因为更短的行程时间会有更少的阻力变化。
由于基于接触结构的线圈中的线圈数量在物理上是有限的，只有这么多的步长变化可以计算，限制了它可以传递的位置信息的分辨率。一旦制造商将其配置为达到所需分辨率所需的特定匝数，设计就确定了。
另一方面，非接触式电位器可实现更高的分辨率，因为它们不依赖于物理雨刷或传动装置。与基于接触的电位器一样，非接触式传感器通过记录整个行程长度的电阻变化来确定位置，但它们不是通过接触线圈的物理雨刷来获取信息，而是使用电磁传感器来检测周围磁场的脉冲变化。
传感器将该数字信号输出到非接触式电位器自身的集成电路，该电路将其转换为模拟信号，供执行器板载电子设备读取。该信号将模拟值表示为位置。由于这些信号不需要与物理约束相关联，非接触式电位器在测量行程位置时提供了几乎无限的粒度。
可编程性转化为设计灵活性
这种能力记录无限小的电压变化，没有物理接触，并通过软件界面进行管理，使分辨率可编程。例如，如果最终用户需要更低的分辨率，设计师可以通过界面进行更改。例如，如果应用程序需要0.5到4.5伏之间的高分辨率，他们可以对系统进行编程以实现这一目标。如果他们不需要那么高的分辨率，他们可能会在旅行结束时将其设置为2.5伏。设计师可以通过软件而不是物理齿轮减量来完成这一切。
这种可编程性是很有价值的，例如，在需要改变行程以补偿不同几何形状的应用程序中。例如，带有接触电位器的执行器可能从不同的冲程返回不同的反馈。纠正这种情况需要为每个冲程长度配备专用传动装置。使用可编程的非接触式设备，无论几何形状如何变化，设计师都可以在行程中保持相同的反馈。用户可以在不修改物理架构的情况下保持一致性。
非接触式电位器还可以使设计者更容易地编程更复杂的运动轮廓，例如，向前寻找几毫米或来回进行一组小运动，以锁定所需的位置。
非接触式电位器在任何需要执行器重复和一致地移动到准确位置的应用中都是有价值的，例如在播种应用中管理流门。在这类应用中，执行器操作可能在PLC的控制下，可能隐藏在操作员的视野之外，因此没有视觉反馈来帮助确定执行器是否运行得足够远。
非接触式电位器的可编程性也使其非常适合开发定制应用程序。例如，可以对一个零件编号进行编程，以处理多个冲程长度，从而在现实环境中更有效地测试原型。
由于消除了传动装置和雨刷，非接触式电位器更好地吸收来自重型应用的冲击和振动。这些电位器，以及许多其他控制和性能特征，可以在市场上的选择电动线性执行器中找到。
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实现耐用性的非接触式电位器
非接触式电位器也具有耐用性的优点。消除传动装置使执行器更加耐用和可靠。齿轮传动受到常规磨损、污染和由振动和冲击引起的不对中。因此，它们是替代液压缸的优秀候选人，否则可能会被指定用于需要位置控制的环境挑战应用。
不需要雨刷触点和齿轮使非接触式电位器比接触式设备具有另一种耐用性优势。在执行器长时间不改变位置的应用中，雨刷会振动并磨损线圈上的死点，这将降低信号并导致电位器故障。
当这种情况发生在正在运行流程逻辑的系统中时，它将失去位置跟踪，并且还可能干扰一些受控移动。依赖于特定值的运动剖面将找不到它，这可以取代电位器或执行器。
非接触式电位器是移动非公路/农业(左)和工厂自动化/自动引导车辆(右)等应用的理想选择;在这种应用中，执行器可能隐藏在视线之外，并由PLC控制。电位器可以编程驱动相同的距离，每次旅行相同的长度。
汤姆森
打破接触
那些认为非接触式电位器只适用于高精度应用的设计人员应该在所有应用中重新审视它们。即使高分辨率不是关键，从BOM中去除传动装置，可编程位置反馈和更坚固的解决方案也可以提供显著的优势。
随着设计和规范过程在工程和客户团队之间变得越来越迭代，可编程功能(如非接触式位置传感)将在更短的时间内提供更定制的解决方案，而无需创建额外的工具。
