电位器式加速踏板位置传感器选购与维护

加速踏板位置传感器最初大多采用电位器式角位移传感器。这种传感器基本的工作原理就是可变电阻器的工作原理，如图11-1所示。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点之间外加一个电压U₀时，通过转动或滑动系统改变动触点在电阻体上的位置，在动触点与任何一个固定触点之间便可以得到一个与动触点位置成一定关系的电压。

电位器大多是作分压器用。这时电位器是一个四端元件。当调节电位器的转轴或滑柄时，动触点随之移动，在输出端就可以得到平滑连续变化的输出电压U₁₂。

图11-1 可变电阻器

这种电位器式加速踏板位置传感器输出电压与转角之间的关系在生产时经过标定。为避免由于元件差异、老化等造成的误差，在使用过程中以ECU加速踏板初始位置的电压值为基准进行自校正。

电位器式传感器按结构形式可分为绕线式、薄膜式。绕线式电位器可以分为单圈和多圈两种类型。目前常用的以单圈绕线电位器居多。

电位器式传感器敏感元件典型结构如图11-2所示，即直线位移式、角位移式和非线性式。

图11-2 电位器式传感器

a）直线位移式 b）角位移式 c）非线性式

图11-3 线性电位器的阶梯特性

a）实际特性 b）理想特性

1.线性绕线电位器

线性绕线电位器的特性曲线是位移x的函数。实际上由于电刷的运动形式，输出电压U₀是一个阶梯形变化的曲线，如图11-3所示。工程上常把真实阶梯曲线简化成理想阶梯特性曲线。并根据理想阶梯特性定义电位器的分辨率。所谓电压分辨率就是在电刷的工作行程内，电位器的输出电压阶梯的最大值与最大输出电压值的百分数。理论电压分辨率U_by为(www.xing528.com)

式中 U_om——最大输出电压；

N——匝数。

电位器的阶梯误差δ_j由电位器的工作原理决定。通常是以理想特性曲线对理论直线的最大偏差与最大输出电压之比的百分数来表示

它决定了线绕电位器的精度。

线性电位器的特性相当稳定，其线性主要依靠绕线的均匀性，而分辨率主要取决于电阻元件的构造。电位器在使用过程中，由于接触面之间脏物和磨损、接触不良，会产生很大的信号噪声。

2.非线性式电位器

非线性式电位器有金属膜电位器、导电塑料电位器等多种。

（1）金属膜电位器 金属膜电位器是在基体上用真空蒸发的方法或电镀的方法涂覆一层金属膜或一层金属复合膜。用作金属膜的有铂铜、铂锗、铑锗以及三元金属铂铱钌、铂铑金等。作复合膜的则是一层金属膜与另一层金属氧化膜相合成，如铑膜与氧化锡膜，使用金属复合膜的目的在于提高膜层的阻值和耐磨性。这种电位器的优点是：电阻温度系数较小（可达（0.5～1.5）×10^-4/℃），耐高温、分辨率高。缺点是功率小、耐磨性差，阻值较低（1～2kΩ）。

（2）导电塑料电位器 导电塑料电位器这是一种包含骨架，电阻体及引出头的单独塑料膜压结构的电位器，电阻体是由塑料粉及导电材料粉（碳膜、石墨和超细金属粉）经塑压而成。其特点是：线性精度好、分辨率高、旋转力矩小，使用寿命可达千万次。缺点是耐潮热能力较差、接触电阻大。

美国Alps电气公司使用粘合树脂、碳膜和加强填充剂制作碳电阻，研制而成的电位器传感器具有10多亿次的振动循环寿命。对传感器的滑动工作性能试验表明，在175℃经历4000万次和常温下经历1000万次振动循环后其接触电阻不大于20%。

各种非线性式电位器，在分辨率、非线性性能方面常优于绕线式电位器。