前言：在本教程中，我們將研究各種設(shè)備，這些設(shè)備被歸類為輸入設(shè)備，因此被稱為“傳感器”，特別是那些位置性的傳感器。

顧名思義，位置傳感器檢測某物的位置，這意味著它們被引用到某個固定點或位置。這些類型的傳感器提供“位置”反饋。

確定位置的一種方法是使用“距離”，其可以是兩點之間的距離，例如行進(jìn)距離或遠(yuǎn)離某個固定點的距離，或“旋轉(zhuǎn)”（角度運動）。例如，機器人輪的旋轉(zhuǎn)以確定其沿地面行進(jìn)的距離。無論哪種方式，位置傳感器都可以使用線性傳感器檢測物體在直線上的移動，或使用旋轉(zhuǎn)傳感器檢測其角度移動。

線性可變差動變壓器

一種不受機械磨損問題影響的位置傳感器是“線性可變差動變壓器”或簡稱LVDT。這是一種感應(yīng)式位置傳感器，其工作原理與用于測量運動的交流變壓器相同。它是用于測量線性位移的非常精確的裝置，其輸出與其可移動芯的位置成比例。

它基本上由纏繞在中空管形成器上的三個線圈組成，一個形成初級線圈，另兩個線圈形成相同的次級線圈，它們串聯(lián)電連接在一起，但在初級線圈的任一側(cè)180 ^°異相。

可移動的軟鐵鐵磁芯（有時稱為“電樞”）連接到被測物體，在LVDT的管狀體內(nèi)滑動或上下移動。

稱為“激勵信號”（2 - 20V rms，2 - 20kHz）的小AC參考電壓施加到初級繞組，初級繞組又將EMF信號引入兩個相鄰的次級繞組（變壓器原理）。

如果軟鐵磁芯電樞恰好位于管的中心和繞組“零位”，兩個次級繞組中的兩個感應(yīng)電動勢相互抵消，因為它們相位相差180 ^°，因此產(chǎn)生的輸出電壓為零。當(dāng)磁芯從該零位或零位稍微移位到一側(cè)或另一側(cè)時，一個次級中的感應(yīng)電壓將變得大于另一個次級的感應(yīng)電壓，并且將產(chǎn)生輸出。

輸出信號的極性取決于移動芯的方向和位移。軟鐵芯從其中心零位置移動得越大，產(chǎn)生的輸出信號就越大。結(jié)果是差分電壓輸出隨著磁芯位置線性變化。因此，來自這種類型的位置傳感器的輸出信號具有作為芯位移的線性函數(shù)的幅度和指示移動方向的極性。

可以將輸出信號的相位與初級線圈激勵相位進(jìn)行比較，從而使LVDT傳感器放大器等合適的電子電路能夠知道磁芯所在的線圈的一半，從而了解行進(jìn)方向。

線性可變差動變壓器

當(dāng)電樞通過中心位置從一端移動到另一端時，輸出電壓從最大值變?yōu)榱悴⒃俅畏祷氐阶畲笾担诖诉^程中將其相位角改變180度。這使得LVDT能夠產(chǎn)生輸出AC信號，其幅度表示從中心位置的移動量，并且其相位角表示芯的移動方向。

線性可變差動變壓器（LVDT）傳感器的典型應(yīng)用是作為壓力傳感器，被測量的壓力推動隔膜產(chǎn)生力。然后，力通過傳感器轉(zhuǎn)換為可讀電壓信號。

與電阻式電位器相比，線性可變差動變壓器或LVDT的優(yōu)點在于其線性度，即其電壓輸出到位移的優(yōu)異，非常好的精度，良好的分辨率，高靈敏度以及無摩擦操作。它們也被密封以用于惡劣環(huán)境。