如何選擇合適的位置傳感器

位置傳感器廣泛用于自動化和測量應用中。選擇合適的位置傳感器的關鍵步驟是了解傳感器尺寸，分辨率，可重復性，精度，安裝約束和環境堅固性的要求。

位置傳感器關鍵術語

增量式傳感器

僅提供位置更改信息，以便在啟動時實際位置未知。每轉一次索引/標記信號定義設備的零位或零位。在歸航程序中檢測到。對于無刷電機的換相，電機通常有三個磁性霍爾傳感器，為磁場的初步對準提供粗略的絕對位置信息。增量傳感器通常體積小、精度高、性價比高。

絕對傳感器

提供一轉內或線性行程范圍內的實際物理位置。電機不需要霍爾，只有在運動范圍超過一轉的情況下，才需要對旋轉應用進行歸位。傳感器通常比增量設備更大，更昂貴。

多轉

旋轉設備，傳感器可提供多轉的實際位置。可以完全消除歸航。多回轉設備具有內部齒輪裝置，是最龐大，最昂貴的解決方案。

分辨率

定義可以移動或測量的最小位置增量，通常以“計數”表示。高性能伺服系統需要高分辨率。定位系統在兩個計數之間“抖動”，因此分辨率越高，抖動越小。分辨率對低速時的速度波動也有重大影響。由于速度是從位置反饋中得出的，因此，如果分辨率較低，則樣本中的數據可能不足以準確得出速度。在高速下，高分辨率設備可以生成超出控制器或伺服驅動器跟蹤能力的數據速率。

插值

可以看出，許多傳感器都會產生正弦和余弦信號。這些信號的周期由設備固有的“螺距”定義。利用sin / cos信息，理論上可以通過計算信號比率來獲得無限分辨率。此技術稱為插值。實際上，sin / cos信號的保真度和信噪比限制了可實現的分辨率。

準確性

定義每個測量位置與實際物理位置的距離。精度在很大程度上是系統問題，并且可能會受到偏心率，直線度和平面度等機械誤差的影響。傳感器誤差包括基音（線性）的非累積隨機變化，基音誤差（斜率）的累積以及內部sin / cos信號保真度的變化。精密機器制造商通常通過偏移量查找表來校準誤差。

重復性

定義當系統多次返回相同的物理位置時的測量位置范圍。可重復性比絕對精度更重要。為了有效地校準系統誤差，使每個位置讀數保持一致很重要。傳感器遲滯（不同的讀數取決于測量位置的接近方向）是可重復性的重要因素。

模塊化

旋轉反饋裝置的最常見形式被封裝在帶有內部軸承的外殼和通過柔性聯軸器連接到電機的軸上。外殼有一系列的密封等級，體積龐大模塊化裝置沒有外殼或軸承，必須內置在機械系統中。它們明顯更緊湊，但可能需要一個更友好的環境，這取決于技術。

開/關軸

對于旋轉應用，傳感器典型地位于圍繞旋轉軸線的秤的圓周上的離軸。當徑向空間受到約束時，一些實現將傳感器定位在軸最小化的尺寸上。

電位器

盡管非接觸式傳感器有發展趨勢，但電位計（“電位器”）仍廣泛用于低端應用中。電位計測量觸點沿電阻軌道滑動時的電壓降。它們有旋轉，線性或曲線形式，通常緊湊而輕便。一個簡單的設備將花費幾分錢，而更高精度的設備則可能花費200美元以上。通過激光修整電阻軌跡，可以使線性度小于0.01％。

電位器最適合在良性環境中具有低占空比的低性能應用中使用。它們易受磨損和灰塵或沙粒等異物的影響。電位計理論上具有無限分辨率，但實際上分辨率僅限于模數轉換器（ADC）接口和整個噪聲環境。

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