电气工程及其自动化论文.docx

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摘要
电位器是一种阻值可以根据用户需要进行调整的可变电阻器，是应用广泛的 通用机电元件。传触式电位器得到广泛的应 用。
本设计由传感器技术出发，较为详细地介绍了相关的传感器技术，叙述了设 计的过程及相关数值计算。从设计材料的经济合理、易于制作的要求出发，确定 了所需原件及设计方法。
第一章设计任务

非接触式电位器的研究

在现代社会中，科技迅速发展、各种技术日新月异，为我们的工作、生活提 供了极大的便利。在调节和控制的领域当中，电位器有着非常重要地位。传统的 电位器由于电刷的长期摩擦会使接触电阻发生变化，噪声变大、可靠性变差，使 寿命变短，对于一些调节频繁、要求调节精度高的场合，这样的电位器在就难以 应付了。为了改善其性能，提高其适用性，非接触电位器应运而生。
非接触式电位器克服了传统电位器的许多缺点，是调节性能大大提高，不管 是在频繁的调节场合或者是要求精确调节，非接触式电位器都能很好的升任。可 以说，非接触式电位器的出现，使各种工业控制和生活、生产方面的控制调节得 到了很大的改善，提高了生产和生活的水平。

设计一电位器，要求实现“非接触式”调节。电位器在制作时应考虑实际操 作环境，要便于购买材料和易于制作。
第二章电位器的认识

电位器是一种可调的电子元件。大多数传统的电位器是由一个电阻体和一个 转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动 或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个 与动触点位置成一定关系的电压。它大多是用作分压器，这是电位器是一个四端 元件。电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和激 光头功率大小调节 电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转 动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或 滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与 动触点位置成一定关系的电压。
传统电位器原理图
传统的电位器在调节电位的时候，是通过触点在电阻体上的滑动实现的。这 样的调节方式虽然简单，但是存在许多缺点。首先，触点的滑动会与电阻体（图 中R）产生摩擦，如此长期下去，电位器的调节精确度必然会下降，从而影响了 机器的正常运行。另一方面，由于触点和电阻体摩擦的缘故，会使电位器的寿命 大大减小，影响了机器的使用周期。特别是在调节场合频繁的时候，剧烈的摩擦
会严重降低调节的可靠性。由此可见，传统的电位器虽然可以实现电位的调节， 但是本身存在的不足限制其使用的范围。为了克服传统电位器的种种缺点，非接 触式电位器变应运而生了。

上一节简单介绍了传统电位器的结构，以及传统电位器的不足。为了克服传 统电位器在调节过程中的摩擦所带来的不良后果，科学家们通过反复研究和实 验，制作出了非接触式电位器。这种电位器和传统电位器最大的不同点在于，其 调节端是“非接触”的，调节电位的时候，不会产生像传统电位器那样的摩擦， 从而大大提高了电位器的调节精确度和使用寿命。
常见的非接触式电位器的调节端大部分是使用现代传感器，例如霍尔传感 器、电涡流传感器、电感传感器等。这些传感器在调节时，通常是将一些非电量， 如位移、倾角、压力等的变化转换为一定的信号，并通过这些信号的变化，控制 输出端的信号输出。传感器的相关知识将在下章介绍。
第三章传感器的电子学基础
根据传感器输入信号的不同，检测系统分为直流检测系统和交流检测系统两 大类，如下图所示。
. 1直流电源I
T 1 V
非电量『传感器 —|直流电桥|f直流放大器*低通滤波器
电源
卜低通滤波器|
非电量一H传感器 f |交流电周-H交流放大器田相敏检波器|

电桥主要用于把被测的非电量（或电量）转换成电阻、电感、电容的变化， 再变成电流或电压的变化。电桥在测量系统中的使用十分广泛。根据供电电源的 不同，电桥分为直流电桥和交流电桥。直流电桥主要用于应变式传感器，就聊电 桥主要用来测电感和电容的变化，例如，用于电感式传感器和电容式传感器。 直流电桥
直流电桥原理电路如图3-1：
卜低通滤波器|
非电量一H传感器 f |交流电周-H交流放大器田相敏检波器|

电桥主要用于把被测的非电量（或电量）转换成电阻、电感、电容的变化， 再变成电流或电压的变化。电桥在测量系统中的使用十分广泛。根据供电电源的 不同，电桥分为直流电桥和交流电桥。直流