绿测器（MIDORI）角度传感器 CP-2HB 技术文档

日期：2025-09-28 02:34

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摘要：绿测器（MIDORI）CP-2HB 角度传感器是一款高精度、紧凑型角度检测元件，核心用于将机械旋转角度信号转化为线性电信号，适配工业自动化、汽车电子、医疗器械等领域的角度监测与闭环控制场景。其采用接触式电位器原理，结合绿测器**的电刷与电阻体结构设计，具备低迟滞、高稳定性及宽工作温度范围的特点，可精准捕捉 0-360° 或定制化角度范围内的旋转位移，为设备的角度闭环控制、状态监测提供可靠的电信号输入

一、产品概述

绿测器（MIDORI）CP-2HB 角度传感器是一款高精度、紧凑型角度检测元件，核心用于将机械旋转角度信号转化为线性电信号，适配工业自动化、汽车电子、医疗器械等领域的角度监测与闭环控制场景。其采用接触式电位器原理，结合绿测器**的电刷与电阻体结构设计，具备低迟滞、高稳定性及宽工作温度范围的特点，可精准捕捉 0-360° 或定制化角度范围内的旋转位移，为设备的角度闭环控制、状态监测提供可靠的电信号输入。

二、核心技术参数

参数类别	规格参数	备注说明
测量范围	标准 0-350°（可定制 0-90°/180°/360°）	实际测量角度需结合机械安装限位，避免超量程损坏
输出信号类型	电位器式（电阻输出）	线性输出，无数字信号处理环节，响应速度快
标称电阻值	1kΩ/5kΩ/10kΩ（±10% 容差）	常规选型以 5kΩ 为主，适配多数控制电路
线性精度	±0.5% F.S.（全量程）	行业高精度水平，确保角度与电阻值线性对应
迟滞误差	≤0.1% F.S.	低迟滞特性，适合高频次往复旋转场景
分辨率	无限分辨率（接触式电位器原理）	理论上可识别*小角度变化，取决于后端电路精度
工作温度范围	-40℃~+125℃	宽温设计，适配工业高温环境及汽车舱内场景
存储温度范围	-55℃~+150℃	满足恶劣环境下的运输与存储需求
轴负载能力	径向≤30N，轴向≤15N	安装时需控制轴端受力，避免过载导致机械损坏
轴旋转寿命	≥100 万次（60rpm 转速下）	采用高耐磨电刷与电阻体材料，延长使用寿命
防护等级	IP50（部分型号可选 IP65）	基础防尘设计，IP65 型号可用于潮湿 / 粉尘环境
电气连接方式	引线式（200mm 导线，PVC 绝缘）	导线颜色通常为红（电源）、黑（输出）、白（地）
机械安装方式	法兰安装（M3 螺纹孔 ×3，圆周分布）	适配 φ6mm 输入轴，需搭配联轴器或紧定螺钉固定

三、工作原理

CP-2HB 基于接触式电位器原理实现角度检测，核心结构包含 “固定电阻体”“可旋转电刷”“输入轴” 三部分：

结构组成：电阻体采用环形陶瓷基底，表面印刷高精度电阻浆料，形成环形电阻轨道；电刷固定于输入轴端部，随输入轴同步旋转，且电刷触点始终与电阻体轨道紧密接触。
信号转化：当外部机械结构带动输入轴旋转时，电刷在电阻体轨道上滑动，导致 “电源端 - 输出端” 之间的电阻值随旋转角度线性变化 —— 例如，标称电阻 10kΩ、测量范围 0-350° 的传感器，旋转 175°（半量程）时，输出电阻约为 5kΩ，实现 “角度→电阻值” 的直接转化。
信号采集：后端控制电路（如 PLC、MCU）通过采集输出端电阻值，结合已知的 “电阻 - 角度” 线性关系，反向计算出当前实际旋转角度，进而实现对设备的角度监测或闭环控制（如通过对比目标角度与实际角度，驱动执行器调整位置）。

四、安装与接线规范

1. 机械安装

安装定位：通过法兰上的 3 个 M3 螺纹孔固定传感器，确保输入轴与被检测设备的旋转轴同轴度≤0.1mm，避免径向偏差导致轴负载过载；安装平面需平整，误差≤0.05mm，防止壳体受力变形。
轴连接方式：优先采用弹性联轴器连接输入轴与被检测轴，若直接刚性连接，需控制同轴度误差，且避免输入轴承受轴向 / 径向冲击力。
量程限位：根据传感器实际测量范围（如 0-350°），在机械结构上设置限位块，防止旋转角度超量程，导致电刷脱离电阻体轨道。

2. 电气接线

导线颜色	功能定义	接线说明
红色	电源端（V+）	连接直流电源（推荐 5V/12V，需与后端电路匹配）
黑色	信号输出端（Vout）	连接 PLC/MCU 的模拟量输入通道，采集电阻变化
白色	接地端（GND）	与系统地可靠连接，减少电磁干扰

接线注意事项：接线前需断开电源，避免短路损坏传感器；导线需远离强电磁干扰源（如变频器、电机），若布线距离超过 1m，建议采用屏蔽线，且屏蔽层单端接地。

五、典型应用场景

1. 工业自动化设备

应用场景：机械臂关节角度监测、旋转工作台定位、伺服电机转角反馈。
作用：通过 CP-2HB 实时采集机械臂关节旋转角度，将电阻信号传输至 PLC，PLC 对比目标角度与实际角度，驱动伺服电机调整关节位置，确保机械臂动作精度≤±0.1°。

2. 汽车电子领域

应用场景：汽车方向盘转角检测、油门踏板 / 刹车踏板角度反馈、新能源汽车电机转子角度监测。
作用：在方向盘转角检测中，CP-2HB 随方向盘同步旋转，输出电阻信号经车载 ECU 处理后，判断转向意图，配合 ESP 系统实现车辆稳定控制，适应 - 40℃~+85℃的车舱环境。

3. 医疗器械

应用场景：手术机器人关节定位、康复器械（如轮椅摇杆）角度控制、诊断设备旋转平台角度反馈。
作用：在手术机器人中，CP-2HB 的低迟滞特性可确保关节旋转角度无 “空行程”，线性精度 ±0.5% F.S. 满足手术操作的高精度需求，且宽温设计适配医院无菌室恒温环境。

4. 农业与工程机械

应用场景：拖拉机悬挂装置角度调节、挖掘机铲斗转角监测、收割机割台高度角度反馈。
作用：在挖掘机铲斗控制中，CP-2HB 采集铲斗旋转角度，输出信号控制液压阀开度，实现铲斗精准升降与翻转，IP65 防护型号可适应户外粉尘、雨水环境。

六、维护与故障排查

1. 日常维护

定期检查：每 3 个月清洁传感器表面粉尘，检查法兰固定螺钉是否松动，输入轴旋转是否顺畅（无卡滞、异响）。
寿命管理：当传感器使用接近 100 万次寿命时，建议提前更换备用件，避免突发故障导致设备停机；可通过监测输出电阻的线性度变化，判断电刷磨损程度（若线性精度偏差＞±1% F.S.，需更换传感器）。

2. 常见故障排查

故障现象	可能原因	排查与解决方法
输出电阻无变化	1. 电刷脱落或电阻体损坏；2. 导线断裂	1. 拆解检查电刷状态，若损坏需更换传感器；2. 用万用表测量导线通断，修复断线
输出电阻线性偏差过大	1. 轴同轴度偏差；2. 电刷磨损	1. 重新调整安装同轴度；2. 更换传感器电刷（需专业人员操作）
输出信号波动大	1. 电磁干扰；2. 电刷接触**	1. 增加屏蔽线，优化接地；2. 清洁电阻体表面（用无水乙醇擦拭）
传感器发热异常	1. 电源电压过高；2. 轴负载过载	1. 检查电源电压是否符合规格（如 5V/12V）；2. 调整轴连接，降低负载

七、产品选型建议

根据测量范围选型：若监测旋转角度为 0-180°（如踏板角度），选择定制 180° 量程型号，避免超量程使用；若为 360° 无死角旋转（如电机转子），需确认是否支持 360° 连续旋转（部分型号受电阻体结构限制，无法 360° 连续输出）。
根据环境防护选型：工业车间粉尘较少场景选 IP50；户外、潮湿或粉尘环境（如工程机械）选 IP65 型号，避免水汽 / 粉尘进入内部损坏电路。
根据后端电路选型：若后端为 5V 模拟量输入，优先选 1kΩ/5kΩ 电阻值，减少信号衰减；若为 12V 输入，可选 10kΩ 电阻值，降低回路电流，减少发热。

八、注意事项

禁止超量程使用：即使传感器标注 “0-350°”，也需严格控制旋转角度在量程内，超量程可能导致电刷脱离电阻体，造成长久性损坏。
避免强电磁干扰：传感器输出为模拟电阻信号，易受强电磁干扰（如变频器、高压线路）影响，布线时需与干扰源保持≥30cm 距离，或采用屏蔽线。
安装轴负载控制：输入轴径向负载不可超过 30N，轴向负载不可超过 15N，安装时需通过联轴器缓冲外力，避免轴端直接受力。
禁止私自拆解：传感器内部电阻体与电刷为精密部件，私自拆解可能破坏校准精度，若出现故障，需联系绿测器（MIDORI）官方售后或授权服务商维修。

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2025/09/26

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