到目前为止，电位计仍然是最常用的位置传感器。它们被广泛视为许多位置传感应用的低成本解决方案。但他们的低成本声誉是否合理？我们对电位计的成本进行全面了解。

尽管向非接触式位置传感大幅度转变，但设计工程师仍然比任何其他形式的位置传感器更频繁地选择电位计。它们通常被视为大多数应用的首选，因为它们也被视为位置感应的最低成本解决方案。在大多数情况下，基于物料清单（BOM）成本的简单比较可能表明电位计的成本低于任何非接触式替代品。然而，这样的比较并不能说明整个故事。仔细观察，图片就越复杂。

由于认为电位计不如非接触式位置传感器可靠，因此推动了非接触式传感的发展趋势。显然，有许多应用可以使电位器工作得非常好并且可以长时间无故障运行。还有一些电位计失效的故事，导致停机和中断。那么为什么在某些情况下电位器工作得很好而在其他情况下它们会失效呢？

答案在于电位计如何工作的基本物理学。基本上，电位计将电势与行进距离成比例地分开。换句话说，一个电阻器具有沿其电阻轨道滑动的一个或多个电气传感器或触点。这些触点通常是小的压制金属部件，其在电阻墨水的印刷轨道上滑动。触点沿轨道行进越远，触点的电压下降越大。

电位计由于各种原因而失效，但到目前为止，最常见的故障发生在滑动触点上，特别是在电触点和轨道的界面处。这些失败可归因于两个主要因素 - 异物和振动。

在接触和轨道之间添加一小块异物 - 例如沙子，砂砾或污垢 - 由此产生的磨损对电位计的寿命和可靠性产生巨大影响。遗憾的是，由于湿度，湿气，冷凝或静电引起的微气候，这种异物可能被吸引到接触区域。润滑不一定有帮助，因为润滑剂可以结合异物并加剧问题。当然，密封件和挡板可以减少或减轻异物的进入，但是研磨作用所需的颗粒尺寸仅需要是微观的。高质量的密封件总是很昂贵 - 因此减少或消除了电位器的成本优势。

北京优利威 | 电位计不适合恶劣环境应用

振动对电位器的影响是微妙的，但同样具有破坏性。通常情况下，电位器的寿命将通过多个周期来评定 - 通常在100,000到500万个周期之间。在微观层面，电位计的滑动接触和轨迹不能区分完整循环和振动引起的“微循环”。例如，当机器以10Hz振动时，这将导致滑动接触每秒移动10次，可能只有几微米。这种制度不仅存在于明显恶劣的振动环境中，例如采矿，采石或航空航天设备 - 而且还存在于看似良性的应用中，其中泵，马达或湍流流体在管道中流动产生振动。一天在10Hz振动下的操作相当于近一百万次循环。如果电位计的触点长时间处于某一特定位置 - 例如“完全关闭”或“完全打开”位置，则振动效应会加剧 - 因为大部分磨损集中在该位置。接触有效地在电阻轨道上有一个孔，电位计产生死点或变得不可读。

一旦此类故障开始在现场发生，更大的影响将主导任何财务分析 - 服务呼叫，维修，更换，产品退货甚至产品召回。鉴于不可靠产品可能产生的后果，只有相对较小比例的故障才能触发产品召回决策。在这种情况下，当考虑到对生产者品牌或声誉的财务影响时，BOM成本中几磅的差异就变得无足轻重。

在任何此类财务分析中还有另一个方面需要考虑。设备买家越来越意识到电位器的不良声誉。毫无疑问，这有点不公平，但是有一种趋势是使用电位计的设备要经过更严格的审查，因此与提供非接触式传感解决方案的替代方案相比，成本压力更大。这种普遍的看法可能会使设备制造商在销售依赖电位计的设备时处于落后状态 - 因为他们经常被迫为其产品的可靠性和质量辩护或证明其合理性。因此，许多设备制造商正在寻求用非接触式解决方案替代电位计进行营销，而不是严格的技术原因。

然而，并非每个人都在从电位计变为非接触式解决方案。原因是转换并不简单。一个主要问题是电位器在物理上是紧凑的，因此以前由电位计占据的空间通常太小或者不是非接触式替换的正确形状。对非接触的改变可能需要完整的机械重新设计，因此需要对主机产品进行重新测试和重新认证。

其次，与电位计的模拟输出相比，非接触式设备比电位计消耗更多的功率，并且倾向于产生数字电输出。类似地，这种转换可能需要对主电气系统进行重新设计，重新测试和重新认证。第三，电位计在安全相关或ATEX环境中被归类为“简单设备”，而非接触设备不太可能被归类为此类，并且很少经过ATEX认证的设备。

为了最小化改变为非接触式替代品的影响，常见的捷径是使用新一代电感式传感器。这些传感器的工作方式与传统的旋转变压器或线性变压器相似，但重要的是与电位计一样紧凑。这些新一代设备使用印刷电路来产生感应场，而不是传统的感应式传感器的线轴。这意味着它们可以容易地布置成各种紧凑的形状和尺寸，以适应主机设备的机械限制。这种紧凑性和形式灵活性可以消除机械重新设计以适应转换的需要。这些新型传感器还可以生成高精度电压或电流模拟输出，以模拟电位计，从而避免重新设计主电气系统。这些传感器非常适合工作温度在-55°C至 230°C之间的恶劣环境，可以封装在长期浸没或在爆炸性环境中操作。由于它们重量轻且不接触，因此振动和冲击的影响可以忽略不计。

北京优利威 | 新一代电感装置的示例