位置传感器

概念定义

位置传感器（position sensor）是一种用于检测物体位置、位移或运动量的换能器。它把被测对象的物理位移转换为电信号输出，使控制系统或测量仪表能够识别对象所处的位置及其运动状态。按照被测运动的形式，位置传感器可分为线性位置传感器和角度位置传感器：前者用于检测直线方向的位置或位移，后者用于检测旋转对象的角度位置。

工作原理

位置传感器的基本工作过程包括感知位置变化、完成物理量转换以及输出电信号。汽车位置传感器采用的工作原理主要包括霍尔效应、磁电阻效应、光电式、电容式和电热式。不同原理均以位置或运动量为检测对象，并将检测结果转化为可供电子系统处理的信号。

部分位置检测装置也用于反映对象是否到达某一位置或处于某种状态，其输出可作为控制系统的状态判断依据。用于连续位置测量的传感器则能够反映线性位移或角度变化，为测量和伺服控制提供位置反馈。

技术构成与常见类型

位置传感器并非单一结构，而是涵盖多种位置检测器件。常见类型包括电位计、线性可变差动变压器（LVDT）和光学编码器。它们分别用于不同形式的位置或位移检测，但共同功能都是把机械位置相关的物理量转换为电信号。

在电动机系统中，位置传感器可作为电机组成部分。永磁同步电动机主要由定子、永久磁钢转子和位置传感器组成。位置传感器也应用于直流无刷电机，用于检测与转动位置有关的信息。

应用场景

位置传感器广泛用于工业控制系统、机器人、汽车电子和测量仪表。在机器人领域，它用于测量机器人自身位置，并为伺服控制提供位置检测信息。在工业控制与测量仪表中，它承担位置、位移或运动量的采集和电信号输出功能。

汽车电子是位置传感器的重要应用领域。传感器可用于监测曲轴转角、凸轮轴位置、节气门开度和车速等关键参数。其中，曲轴与凸轮轴属于旋转位置检测场景，节气门开度反映机构的位置或角度变化，车速检测则涉及车辆运动状态。汽车控制系统通过这些位置相关信号识别机械部件和车辆的运行状态。

技术特点

位置传感器能够连接机械运动与电子控制：被测对象产生线性位移、角度变化或位置状态变化，传感器将其转化为电信号，控制系统再利用该信号进行测量、状态判断或伺服控制。由于检测对象和运动形式不同，位置传感器形成了线性与角度两类测量方式，并发展出电位计、LVDT、光学编码器以及基于多种效应的位置检测方案。