有竞争力的替代传统的线性和旋转位置传感器。gydF4y2Ba

Jens Kautzor |gydF4y2Ba霍夫曼+ Krippner公司。gydF4y2Ba

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自1985年专利申请的提交,细胞膜电位计经历了许多有趣的进步和已经确立了自己作为一个杰出的技术在市场。gydF4y2Ba

由于其平面设计和分压器电路,细胞膜电位计适用于同一领域传统的电位计。这个白皮书介绍了可用的类型的膜电位计和各自的优缺点,然后概述了膜电位计的光谱的应用程序。gydF4y2Ba

这个概念gydF4y2Ba

从根本上说,膜电位计由一个电阻路径印到薄膜基础,和一位收藏家印刷短路路径应用在这个基础之上。路径都是由一个圆周间隔分开。gydF4y2Ba

当压力应用到集电极箔,电接触同时应用到电阻路径和一个电压可以通过收集器衬托了运动。一旦压力被应用到集电极箔停止,电压不能再被利用。这种特性时,必须牢记膜电位器手动运行;然而,当使用刮水器或磁铁时,电压保持不变。gydF4y2Ba

这种材料gydF4y2Ba

细胞膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这是一种热塑性材料(塑料),可以塑造在一个特定的温度范围。因为这个形成过程是可逆的,过程可以重复无限次冷却和加热材料,只要宠物材料的热分解不是由于过热损坏。材料的临界温度膜电位计约73°C。gydF4y2Ba

宠物被塑造的能力影响了膜电位计。当雨刷按静态到集电极箔,随后被加热到临界温度冷却,可能会发生永久变形压力点。根据的情况下,这种变形可能会导致任何一个细微的变化线性永久接触电阻和收藏家的道路。这种效应被称为削弱的效果。gydF4y2Ba

有膜电位计可用热塑性点之外的操作温度,。这一类的膜电位计将在下一节中讨论。gydF4y2Ba

削弱效应gydF4y2Ba

膜电位计与集电极箔总是机械地操作。当雨刷经历长时间停滞在高温下,集电极箔可以成为削弱;然而,这些凹痕是否影响应用程序和在多大程度上取决于多种因素。这些因素包括温度和表面压力,雨刷的形状和接触的长度。适当的信息如何避免这种影响通常是由制造商提供。gydF4y2Ba

PET-based材料可以承受的温度高达100°C,但静压不应该被应用到集电极箔在温度高于60°C。因此,制造商已经开发出不同的技术超过这个限制(参见“混合电位计”)。这些后果通常不发生当雨刷操作动态电位计是根据规范使用,。gydF4y2Ba

胶粘剂gydF4y2Ba

胶粘剂生产膜电位计用于连接不同的层,以及把电位计其定制的支持结构。在大多数情况下,一个单一的或双面丙烯酸粘合剂厚度从50到200µm使用。gydF4y2Ba

常用的粘合剂转移是适合的温度范围-40°C到150°C,和服务的温度约为90°C。他们可以抵抗存储在水中约100小时,也耐大多数油,脂肪,脂肪族溶剂、弱酸,以及燃料、盐和碱。此外,粘合剂通常耐紫外线。gydF4y2Ba

胶粘剂的剪切和剥离强度相当高,取决于类型的支撑结构在使用(例如宠物丙烯酸或丙烯酸铝)和周围的温度。由于胶软化随着温度的增加,它可以轻松地删除。细节关于附着力应要求从各自的制造商。gydF4y2Ba

特征的几个膜电位计gydF4y2Ba

PET膜电位计gydF4y2Ba

在这类膜电位计、电阻层,间隔,集电极箔是由各种PET材料的厚度,这取决于应用程序和制造商。薄膜的厚度通常是190年60µmµm之间,而整体高度小于600µm。gydF4y2Ba

PET膜电位计通常是由使用机械刮水器表面压力从0.7 n 3 n,但电位计也可以用手操作。由于材料的物理特性,操作温度范围在-40°C和60°C之间。gydF4y2Ba

聚酰亚胺薄膜膜电位计gydF4y2Ba

聚酰亚胺薄膜是一种热固性聚酰亚胺(PI)下能够连续操作的温度高达230°C,甚至高达400°C(暂时)。π是更比宠物和维稳定在回流炉可以治疗。电位计的布局与宠物电位计的布局;然而,它的生产是更加昂贵。的削弱效果,聚酰亚胺薄膜电位计只显示宠物电位器相比略有改善。gydF4y2Ba

膜电位计和设置功能gydF4y2Ba

膜电位计配备一组函数允许将最后一个设置值stored-even当有人的手指或刮水器不再是激活集电极箔。这些电位差计主要用于应用程序需要手动操作(输入系统集成膜电位计)。一组值是通过轻微的压力。集函数可以实现电子或通过一个特殊的掺杂,它允许大面积A4纸/我们的信。gydF4y2Ba

混合膜电位计gydF4y2Ba

混合膜电位差计是由不同材料的组合,他们表现出的差异取决于制造商。gydF4y2Ba

• 基地和间隔的宠物,集电极箔制成的厚,foil-like材料:稍微延迟非常便宜的削弱效果。操作温度范围分为-40°C到65°C。有限使用静态应用程序。gydF4y2Ba

• 宠物基地,集电极箔制成的FR4(通常在80µm和150µm厚):大大延迟和减少影响效果,但更高的雨刷压力可能5 n n (3)。工作温度范围-25°C到75°C。gydF4y2Ba

• 基地和集电极箔的厚度150µm FR4:操作温度可以达到85°C,但雨刷表面压力的3 - 5 n是必需的。削弱效应明显延迟。gydF4y2Ba

• 宠物基地,集电极箔制成的一个灵活的金属:这个新的替代展示高水平的阻力影响效果;然而,刮水器表面的压力2到6 n是必需的。温度范围在-25°C和85°C。gydF4y2Ba

磁膜电位计gydF4y2Ba

磁膜电位计利用磁场,因此非接触式连接。不同的设计已经进化和下面列出,但几乎所有的变种,磁铁可以引发一场利用从顶部到收集器箔,或从底部通过圈地。gydF4y2Ba

• 宠物基地,铁氧体乐队的收集器:磁铁、铁氧体乐队按拉到集电极箔。上可以指定操作温度有点高(70°C);否则宠物电位器的特点一样适用。2004年这项技术引入市场。gydF4y2Ba

• 宠物基地箔之间的刮水器;雨刷是感动了一个磁铁:磁保持力可以低于需要一个电位器铁氧体乐队,和磁铁之间的距离和电位计可以更大。内部雨刷是磨料,导致电位计的有限的一生。操作电位计没有滞后现象是不可能的,因为内部雨刷是由磁铁拉。gydF4y2Ba

• 宠物基地与插入灵活的磁性金属条:只有最小的信息存在于这种新技术;然而,与宠物的属性类似于电位器基地和铁氧体乐队的收集器。gydF4y2Ba

• 宠物基地与导电铁氧体乐队:这变种正在发展,但磁力是假定一样小必要引发簧片触点。gydF4y2Ba

FR4膜电位计gydF4y2Ba

几乎所有上面提到的模型也可以带FR4基,而不是宠物。一些FR4的优点包括更好的操作,一种改进的电阻器粘贴(手机生产商的特殊用户),和一个简化的连接器或电线的附件完整的电路集成到PCB的能力。gydF4y2Ba

电位计直接到各自的印刷电路板,组件的填充,焊接,集电极箔的应用与集成的间隔是进一步的好处。耐热性的程度取决于使用的材料收集器。不同收集器材料结合FR4 PCB的存在,通常是由非常薄的宠物或FR4,其中包括之前提到的灵活的金属箔。gydF4y2Ba

常见问题(FAQ)gydF4y2Ba

是膜电位计密封?gydF4y2Ba

密封膜电位计,除少数例外。最封闭的电位器,尤其是以一个较小的设计,不能建立压力补偿当雨刷按下来到集电极箔。gydF4y2Ba

在空气压力发生重大变化时,一个密封的电位器通常只适用于有限的使用。的SENSOFOIL®混合膜电位计是一个例外,然而。短的距离只有几微米之间的电阻路径和收藏家路径,结合电位计内的压力,发展水平低,会导致两层之间的联系。在大多数情况下,一个集成阀用于调节压力,虽然这通常可以减少紧张IP54或更低的水平,这取决于设计。而其他的解决方案是可能的,他们需要更多的空间。gydF4y2Ba

取决于他们的设计、膜电位计可以承受短时间内。不过,一段时间后,胶可以溶解,因为几乎所有的水溶性胶粘剂。此外,膜材料吸湿。gydF4y2Ba

雨刷的属性和条件是什么?gydF4y2Ba

重要的是为用户理解,膜电位计只考虑一个电位计结合时刮水器或磁铁。只有收藏家之间的连接路径和结果在一个变量中分压器电阻层。gydF4y2Ba

典型的雨刷的材料包括缩醛树脂、铜或镍银。用户应注意材料结合箔。理想情况下,雨刷应该球面设计和安装的灵活性。当使用一个球雨刷时,必须特别注意其圆角和并行运行。刮水器的宽度应该在10%和15%之间的阻力路径宽度。更长的弹簧挠度应选择是否需要高耐冲击和振动。gydF4y2Ba

对于磁操作,条件有很大的差异。磁铁的直径可以超过阻力路径宽度。特别重要的是力量,应用和铁磁材料,选择箍。gydF4y2Ba

磁铁的特点是他们的能量密度,一个值(例如N52)组成的剩磁(公斤=公斤高斯)和矫顽力(kOe =公斤Ørsted)。这个值不给信息开始权力,这取决于磁铁的质量,箍之间的距离,也不是箍的材料属性。gydF4y2Ba

一般来说,以下适用于刮水器:它的力量已经足够伟大经营收集器箔。力取决于使用的类型的磁铁,但通常它落入一个区间0.75 n和3 n。当给定的值是毫伏特斯拉(mT),要求精确的距离,磁铁的方向和直径也指定。一般来说,制造商可以提供更精确的建议。gydF4y2Ba

多么小的一个电位器可以吗?gydF4y2Ba

电位计是由三个或三个以上部分粘在一起。所需的粘合边缘的宽度必须至少2毫米,以确保适当的结合。胶的流动特性时,必须考虑应用。出于这个原因,结合表面应该是5毫米宽。两边间隔应该是3毫米大相比,电阻层,导致以下维度:胶边缘,2 x 5毫米;电阻层宽度,6毫米;垫片边缘,2 x 3毫米。这些维度结合等于总宽度22毫米。较小的12毫米的宽度可以改变只能在特定的规范。gydF4y2Ba

技术参数gydF4y2Ba

前面提到的不同操作温度在这个白皮书。额外的技术参数,用户经常询问包括生命周期、重复精度,磁滞、分辨率、可重复性和错误由于线性。gydF4y2Ba

生命周期:gydF4y2Ba生命周期取决于所使用的技术和雨刷,刮水器的设计以及接触压力。请参考图表为平均值。生命周期是规定动作(一个时间旅行的最低有效面积的90%)或周期(一个来回时间旅行的最低有效面积的90%)。通常,> 10%的线性变化被认为是电位计的生命周期的结束。gydF4y2Ba

重复精度:gydF4y2Ba重复精度描述给定位置的用户定义的方法,必须从相同的方向进行。gydF4y2Ba

磁滞:gydF4y2Ba滞后表示信号的差异发生在定义的位置从一个方向;然后通过这个职位并re-approached从相反的方向。电位计的磁滞取决于其力学。这同样适用于膜电位计,雨刷在使用定义了滞后。gydF4y2Ba

解决方法:gydF4y2Ba解析结果电阻层的粒度(程度的同质性)和电流分布和刮水器,以及其他因素。该决议在最佳雨刷跟踪显示是无限的。gydF4y2Ba

可重复性:gydF4y2Ba指定位置的重复性描述任何方法从不同的方向。它演示了两次决议+磁滞的总和。gydF4y2Ba

由于线性误差:gydF4y2Ba线性显示膜电位计的输出电压的偏差从指定的理论功能。“独立的线性误差”的最大输出电压的偏差曲线从理想的线。这是一个著名的质量,但对大多数用户来说,重复精度或滞后可能更为重要。只要梯度是正的,一个贫穷的线性仍然可以达到良好的重复精度。gydF4y2Ba

应用程序gydF4y2Ba

本节给出了几个应用程序的典型膜电位计。每个应用程序在不同的应用程序的优缺点和所使用的电位器。因此,协商优化所需的应用程序为宜。一般来说,膜电位计与700毫米的长度是一个经济的替代传统的电位计。旋转膜电位计直径400 mm也相对廉价的制造。gydF4y2Ba

密封的前面板gydF4y2Ba

膜电位计非常适合使用在全密封的前面板控制元素(设定点设备)。电位器可以被集成到一个键盘膜(手动操作),或把旋钮提供磁铁可以焊接螺柱。磁电位器是附着在面板的背面,被激活的磁铁转动旋钮。gydF4y2Ba

皮瓣的调整gydF4y2Ba

对于这个应用程序,电子通常安排接近控制元件。因此,导电层可以直接印刷到电路板上。收集器后贴箔填充PCB。一个优势是,指挥路径位于板。gydF4y2Ba

距离测量气缸gydF4y2Ba

磁电位器(电位器由雨刷)是位于汽缸为了检测线性位置。gydF4y2Ba

致动器gydF4y2Ba

膜电位计可以是线性的或旋转,但也可以调整不同的形状。通常,编码器可以删除由于高精度电位器为正确确定尺寸。gydF4y2Ba

机器人系统gydF4y2Ba

一般来说,需要做出决定在个案基础上;然而,因为他们长的生命周期,建议使用磁膜电位计。当暴露在快速运动时,必须调整电位器。gydF4y2Ba

叉车gydF4y2Ba

昂贵的传统电位差计中使用一个控制器可以取而代之的是膜电位计。此外,可以集成到膜电位器开关功能。gydF4y2Ba

操纵杆gydF4y2Ba

在肮脏的,不稳定的环境中,基于FR4膜电位计可以用来保护电阻层。gydF4y2Ba

带控制器gydF4y2Ba

移动一根手指在游戏机时产生控制信号同时输出,Midi数据信号。gydF4y2Ba

医学科学gydF4y2Ba

可以找到各种应用膜电位计在医学科学;例如:注射器泵(灌注泵)极其缓慢的运动,在激光技术控制和准确性,在输入系统(抗菌表面是可能的)或在假牙修复术增加可靠性。gydF4y2Ba

门和门系统gydF4y2Ba

两个线性(如在有轨电车门)和旋转系统(如在障碍检测实际位置)可以使用,而无需重置系统在发生停电。在某种程度上,通常使用的编码器可以删除由于膜电位计的精度。gydF4y2Ba

总结gydF4y2Ba

因为它的超平平设计和灵活的使用,结合成本优势,细胞膜电位计开辟了遥感的可能性,之前是不可能做到的。新的和创新的材料像磁操作或混合膜电位计(如专利“Sensofoil混合”霍夫曼+ Krippner),设计师和工程师可以使用此电位计在许多应用程序中。复杂的传感器结构可以减少,简化和集成与现代膜电位计更实惠的价格。gydF4y2Ba

内容与本文作者的意见,不一定代表RoboticsTomorrow的观点半岛app官网gydF4y2Ba

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