电位计角度电位计角度.doc

大多数转换器归类为一般的运动，与固定点间的位移或某参考点间的相对位置等，有三种优越的转换器运动机械元件：电位计(potentio-meter)、同步器(synchro)及可变差动线性变压器(linear variable differential transformer LVDT)。 同步器装置在其他书籍有详细的说明，本章不予介绍；可变差动线性变压器与前章有完整的说明。 基本的电位计原理是以滑动器沿着电阻元件滑动，如图19-1(a)所示。再由中间端子以和滑动器位置成比例的分压取作输出，输入电压则加于两端端子。更浅显的图解说明见图19-1(b)，已标注了输入激励以及输出电压。有电位计、分压计、电势计及可变电阻器等中文名称。 分类 可变电阻器的分类如下表19-1所示 如众所周知，电位计的种类繁多，以下我们都会讨论到。 导电塑料(Conductive Plastic)，单回转型(Single-Tum)（如图19-2所示） 为一精密单回转型导电塑料伺服电位计的代表性产品。导电轨(conductive track)、基片(substrate)，以及终端(terminations)均为塑模制成的电阻性塑胶元件。机壳(housing)采用镀铝材料制成。接帚接触则为真金属材料。滚珠轴承非常精密，而调整轴(adjustment shaft)则由不锈钢所制成。调整轴可以超过元件的350°作顺时针360°旋转。 绕线式回转调整片(Wire Wound Rotary Trimmer)（如图19-3所示） 是一种小型的线性回转调整片式电位计，它具有宽广的电阻范围（50到50K?）和相当高的功率能力，铝制机壳，调整轴则为不锈钢。接帚和接触点为真金属制成，轴承为精密搪孔(pecision-bored)套筒式，轴可作350°顺时针旋转，接头则为金色(gold-flashed)表面。 多旋转性绕线可变电阻器的构造如图19-4所示 电刷沿着螺旋轨迹滑动的方式，各厂商所采用的方法各自不同，但不管如何，其综合的精密度必须在0.1%或0.1%以上，因此对于轴的旋转，电刷必须能够毫无松动地圆滑随其移动，同时由于其构造如果复杂，会导致成本升高，而且其容量也不容许过于大，因此最好采用简单的构造。 19-4(b)表示对着固定在卷筒内侧的螺旋状绕线，电刷沿着其间距一面旋转，一面上下移动的情形。但无论如何，旋转的头尾两端必定要有适当的停止器(Stopper)。 以十次旋转性的多旋转性绕线可变电阻器为例加以说明时，其分解度的精度比同一外径的单旋转性绕线可变电阻器改善一个位数，相反地，其板面的空间却只有同一分解度的单旋转性绕线可变电阻器的大约十分之一，因此可利用此方式使精度可变电阻器本身达成小型高精度比，对于各种计测器、类比计算机等的小型化有相当大的贡献。 多旋转型绕线可变电阻器的轴的旋转角度为360°×n，因此为了读取角度，除了标示360度的角度刻度以外，尚必须有作n（转数）的标示的副刻度。因此常使用双重刻度盘或多重刻度盘等名称，另外也有比较容易读取的数位刻度盘(Digital dial)。 图19-5是表示多重刻度盘及数位刻度盘的例子。 结构 回转精密电位计见图19-6，为具有圆柱内壁的杯状物，内有一中央圆柱形中枢，用以支撑一个可转动的轴心(shaft)，基座的功能是用来使电位计的工作元件能够精密地相互连结，并且用镶板(panel)或其他支撑结构来坚固地装设各元件位置。 电位计的固有功能与准确度，端视外部精度是否足与内部匹配，以及基座容积大小而定，电阻元件所搭接的圆柱内壁表面，必须一样的圆度而且与对称轴同心。 中枢的内外壁表面尺寸均须高精度，以使得轴承和轴能装入中枢及滑环中以确实吻合，如此才能与基座的圆柱形内壁同心，这整个装置系用来使中枢与支架(mount)——像标示针头、螺纹套管、精密导标(pilot)等相配合，而且必须在与齿轮、驱动马达或支架上的类似相关机构之间的狭窄公差内被精确定位。 电位计可使用金属或塑胶基座，若使用金属制品，须由铸件(castings)或棒料(barstock)机械加工，若使用塑胶制品，则通常由一精密模熔铸而成，金属表面的整修磨光是为了防止腐蚀，塑胶表面则是为了防潮与防止发霉。 当要求高准确度时，使用金属基座较好，因为其尺寸能精密地加以控制，而且也稳固些。当考虑低成本或高频操作时，塑胶制品则较为适合，因为它较为便宜，而且基座与电阻绕组之间的分路电容保持最小。 电阻式元件(Resistance Elenment) 电阻式元件是精密电位计的重要部分，它通常由绝缘电阻绕线在一支撑结构上，电阻线上所涂的油漆涂料则用以防潮及避免短路等意外。绕阻部分的表面需要保持干净，平直而光滑，如此才能使滑动器得到良好的电式接触。除了所谈的对一固体环(so