德國費斯托FESTO位置傳感器用來檢測機器人的觸頭由兩個物體接觸擠壓而動作，常見的有行程開關、二維矩陣式位置傳感器等。行程開關結構簡單、動作可靠、價格低廉。當某個物體在運動過程中，碰到行程開關時，其內部觸頭會動作，從而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z軸方向兩端分別裝有行程開關，則可以控制移動范圍。二維矩陣式位置傳感器安裝于機械手掌內側，用于檢測自身與某個物體的接觸位置。
接近開關是指當物體與其接近到設定距離時就可以發出“動作"信號的開關，它無需和物體直接接觸。接近開關有很多種類，主要有電磁式、光電式、差動變壓器式、電渦流式、電容式、干簧管、霍爾式等。接近開關在數控機床上的應用主要是刀架選刀控制、工作臺行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。
德國費斯托FESTO位置傳感器霍爾傳感器
霍爾傳感器是利用霍爾現象制成的傳感器。將鍺等半導體置于磁場中，在一個方向通以電流時，則在垂直的方向上會出現電位差，這就是霍爾現象。將小磁體固定在運動部件上，當部件靠近霍爾元件時，便產生霍爾現象，從而判斷物體是否到位。
德國費斯托FESTO位置傳感器直流無刷電機
位置傳感器是組成無刷直流電動機系統的三大部分之一，也是區別于有刷直流電動機的主要標志。其作用是檢測主轉子在運動過程中的位置，將轉子磁鋼磁極的位置信號轉換成電信號，為邏輯開關電路提供正確的換相信息，以控制它們的導通與截止，使電動機電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化按次序換向，形成氣隙中步進式的旋轉磁場，驅動永磁轉子連續不斷地旋轉。
直流無刷電機需要位置傳感器來測量轉子的位置，電機控制器通過接受位置傳感器信號來讓逆變器換相與轉子同步來驅動電機持續運轉。盡管直流無刷電機也可以通過定子繞組產生的反感生電動勢來檢測轉子的位置，而省去位置傳感器，但是電機啟動時，轉速太小，反感生電動勢信號太小而無法檢測。
可以用作直流無刷電機位置傳感器的霍爾傳感器芯片分為開關型和鎖定型兩種。對于電動自行車電機，這兩種霍爾傳感器芯片都可以用來精確測量轉子磁鋼的位置。用這兩種霍爾傳感器芯片制作的直流無刷電機的性能，包括電機的輸出功率、效率和轉矩等沒有任何差別，并可以兼容相同的電機控制器。
位置傳感器的應用，降低電機運行的噪音、提高電機的壽命與性能，同時達到降低耗能的效果。位置傳感器的應用無疑給電機市場的發展提供了強大的推動力。
德國費斯托FESTO位置傳感器曲軸與凸輪軸
曲軸位置傳感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又稱為發動機轉速與曲軸轉角傳感器，其功用是采集曲軸轉動角度和發動機轉速信號，并輸入電子控制單元(ECu)，以便確定點火時刻和噴油時刻。
凸輪軸位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又稱為氣缸識別傳感器(Cylinder Identification Sensor，CIS)，為了區別于曲軸位置傳感器(CPS)，凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發動機起動時識別出*次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別哪一個氣缸活塞即將到達上止點，所以稱為氣缸識別傳感器。

德國費斯托FESTO位置傳感器用來檢測機器人
光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器
(1)結構特點
日產公司生產的光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器是由分電器改進而成的，主要由信號盤(即信號轉子)、信號發生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。
信號盤是傳感器的信號轉子，壓裝在傳感器軸上，如圖2-22所示。在靠近信號盤的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的內、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于產生曲軸轉角與轉速信號；內圈制作有6個透光孔(長方形孑L)，間隔弧度為60。，用于產生各個氣缸的上止點信號，其中有一個長方形的寬邊稍長，用于產生氣缸1的上止點信號。
信號發生器固定在傳感器殼體上，它由Ne信號(轉速與轉角信號)發生器、G信號(上止點信號)發生器以及信號處理電路組成。Ne信號與G信號發生器均由一個發光二極管(LED)和一個光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個LED分別正對著兩個光敏晶體管。
(2)工作原理
光電式傳感器的工作原理如圖2-22所示。信號盤安裝在發光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當信號盤上的透光孔旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發出的光線就會照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管導通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當信號盤上的遮光部分旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發出的光線就不能照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。
如果信號盤連續旋轉，透光孔和遮光部分就會交替地轉過LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會交替地輸出高電平和低電平。當傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉動時，信號盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉過，LED發出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會產生與曲軸位置和凸輪軸位置對應的脈沖信號。
由于曲軸旋轉兩轉，傳感器軸帶動信號盤旋轉一圈，因此，G信號傳感器將產生6個脈沖信號。Ne信號傳感器將產生360個脈沖信號。因為G信號透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉120。就產生一個脈沖信號，所以通常G信號稱為120。信號。設計安裝保證120。信號在上止點前70。(BTDC70。)時產生，且長方形寬邊稍長的透光孔產生的信號對應于發動機氣缸1上止點前70。，以便ECU控制噴油提前角與點火提前角。因為Ne信號透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉角，360個信號表示曲軸旋轉720。。曲軸每旋轉120。，G信號傳感器產生一個信號，Ne信號傳感器產生60個信號。
捷達、桑塔納轎車磁感應式曲軸位置傳感器
1)曲軸位置傳感器結構特點：捷達AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車的磁感應式曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內靠近離合器一側的缸體上，主要由信號發生器和信號轉子組成，如圖2-25所示。
信號發生器用螺釘固定在發動機缸體上，由*磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信號線圈，*磁鐵上帶有一個磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤式信號轉子，磁頭與磁軛(導磁板)連接而構成導磁回路。
信號轉子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒、57個小齒缺和一個大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應發動機氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。所以信號轉子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉角為360。
2)曲軸位置傳感器工作情況：當曲軸位置傳感器隨曲軸旋轉時，由磁感應式傳感器工作原理可知，信號轉子每轉過一個凸齒，傳感線圈中就會產生一個周期性交變電動勢(即電動勢出現一次zui大值和一次zui小值)，線圈相應地輸出一個交變電壓信號。因為信號轉子上設有一個產生基準信號的大齒缺，所以當大齒缺轉過磁頭時，信號電壓所占的時間較長，即輸出信號為一寬脈沖信號，該信號對應于氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信號時，便可知道氣缸1或氣缸4上止點位置即將到來，至于即將到來的是氣缸1還是氣缸4，則需根據凸輪軸位置傳感器輸入的信號來確定。由于信號轉子上有58個凸齒，因此信號轉子每轉一圈(發動機曲軸轉一圈)，傳感線圈就會產生58個交變電壓信號輸入電子控制單元。
每當信號轉子隨發動機曲軸轉動一圈，傳感線圈就會向電子控制單元(ECU)輸入58個脈沖信號。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個信號，就可知道發動機曲軸旋轉了一圈。如果在1min內ECU接收到曲軸位置傳感器116000個信號，ECU便可計算出曲軸轉速n為2000(n=116000/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器290000個信號，ECU便可計算出曲軸轉速為5000(n=290000/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信號的數量，便能計算出發動機曲軸旋轉的轉速。發動機轉速信號和負荷信號是電子控制系統zui重要、zui基本的控制信號，ECU根據這兩個信號就能計算出基本噴油提前角(時間)、基本點火提前角(時間)和點火導通角(點火線圈一次電流接通時間)三個基本控制參數。
捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車磁感應式曲軸位置傳感器信號轉子上大齒缺產生的信號為基準信號，ECU控制噴油時間和點火時間是以大齒缺產生的信號為基準進行控制的。當ECu接收到大齒缺產生的信號后，再根據小齒缺信號來控制點火時間、噴油時間和點火線圈一次電流接通時間(即導通角)。
3)豐田轎車TCCS磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器
豐田計算機控制系統(1FCCS)采用的磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器由分電器改進而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測曲軸位置基準信號(即氣缸識別與上止點信號，稱為G信號)發生器；下部分為曲軸轉速與轉角信號(稱為Ne信號)發生器。
a)Ne信號發生器的結構特點：Ne信號發生器安裝在G信號發生器的下面，主要由No．2信號轉子、Ne傳感線圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信號轉子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅動，軸的上端套裝分火頭，轉子外制有24個凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內，磁頭固定在傳感線圈中。
b)轉速與轉角信號的產生原理與控制過程：當發動機曲軸旋轉時，配氣凸輪軸便驅動傳感器信號轉子旋轉，轉子凸齒與磁頭間的氣隙交替發生變化，傳感線圈的磁通隨之交替發生變化，由磁感應式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會感應產生交變電動勢，信號電壓的波形如圖2-26b所示。因為信號轉子有24個凸齒，所以轉子旋轉一圈，傳感線圈就會產生24個交變信號。傳感器軸每轉一圈(360。)相當于發動機曲軸旋轉兩圈(720。)，所以一個交變信號(即一個信號周期)相當于曲軸旋轉30。(720。÷24=30。)，相當于分火頭旋轉15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信號發生器24個信號，即可知道曲軸旋轉了兩圈、分火頭旋轉了一圈。ECU內部程序根據每個Ne信號周期所占時間，即可計算確定發動機曲軸轉速和分火頭轉速。為了精確控制點火提前角和噴油提前角，還需將每個信號周期所占的曲軸轉角(30。角)分得更小。微機完成這一工作十分方便，由分頻器將每個Ne信號(曲軸轉角30。)等分成30個脈沖信號，每個脈沖信號就相當于曲軸轉角1。(30。÷30=1。)。如將每個Ne信號等分成60個脈沖信號，則每個脈沖信號相當于曲軸轉角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設定由轉角精度要求和程序設計確定。
c)G信號發生器的結構特點：G信號發生器用來檢測活塞上止點位置與判別是哪一個氣缸即將到達上止點位置等基準信號。故G信號發生器又稱為氣缸識別與上止點信號發生器或基準信號發生器。G信號發生器由信號轉子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信號轉子帶有兩個凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈產生的信號對應于發動機第六缸壓縮上止點*。、G2線圈產生的信號對應于發動機*缸壓縮上止點前lO。。
d)氣缸識別與上止點信號的產生原理與控制過程：G信號發生器的工作原理與Ne信號發生器產生信號的原理相同。當發動機凸輪軸驅動傳感器軸旋轉時，G信號轉子(信號轉子)的凸緣便交替經過傳感線圈的磁頭，轉子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會感應產生交變電動勢信號。當G信號轉子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中產生正向脈沖信號，稱為G1信號；當G信號轉子的凸緣部分接近傳感線圈G2時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也產生正向脈沖信號，稱為G2信號。當G信號轉子的凸緣部分經過G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應電動勢均為零。當G信號轉子的凸緣部分離開G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負，因此傳感線圈G1、G2中將感應產生負向交變電動勢信號。傳感器每轉一圈(360。)相當于曲軸轉兩圈(720。)，因為傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產生一個正向脈沖信號。其中G1信號對應于發動機第六缸，用來檢測第六缸上止點的位置；G2信號對應于*缸，用來檢測*缸上止點的位置。電子控制單元檢測的對應位置實際上是G轉子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對齊時刻(此時磁通量zui大、信號電壓為零)的位置，該位置對應于活塞壓縮上止點*。(BT-DCl0。)位置。
差動霍爾式曲軸位置傳感器
切諾基(Cherokee)吉普車與紅旗CA7220E型轎車采用了差動霍爾式曲軸位置傳感器，其凸輪軸位置傳感器均為普通霍爾式傳感器。
(1)差動霍爾式傳感器結構特點
差動霍爾式傳感器又稱為雙霍爾式傳感器，其結構與磁感應式傳感器相似，如圖2-30a所示。它由帶凸齒的信號轉子和霍爾信號發生器組成。差動霍爾式傳感器的工作原理與普通霍爾式傳感器相同。根據霍爾式傳感器的工作原理。當發動機飛輪上的齒缺與凸齒轉過差動霍爾電路的兩個探頭時，齒缺或凸齒與霍爾探頭之間的氣隙就會發生變化，磁通量隨之變化，在傳感器的霍爾元件中就會產生交變電壓信號，如圖2-30b所示。其輸出電壓由兩個霍爾信號電壓疊加而成。因為輸出信號為疊加信號，所以轉子凸齒與信號發生器之間的氣隙可以增大到(1±0．5)mm(普通霍爾式傳感器僅為0．2～0．4mm)，因而便可將信號轉子制成像磁感應式傳感器轉子一樣的齒盤式結構，其突出優點是信號轉子便于安裝。在汽車上，一般將凸齒轉子裝在發動機曲軸上或將發動機飛輪作為傳感子。
器的信號轉
(2)切諾基吉普車差動霍爾式曲軸位置傳感器
1)結構特點：切諾基吉普車2．5L(四缸)、4．0L(六缸)電子控制燃油噴射式發動機采用了差動霍爾電路的霍爾式曲軸位置傳感器。它安裝在變速器殼體上。該傳感器向ECu提供發動機轉速與曲軸位置(轉角)信號，作為計算噴油時刻和點火時刻的重要依據之一。
2．5L四缸電子控制發動機的飛輪上制有8個齒缺，如圖2-31a所示。8個齒缺分成兩組，每4個齒缺為一組，兩組之間相隔角度為180。，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度為20。。4．0L六缸電子控制發動機的飛輪上制有12個齒缺，如圖2．3lb所示。12個齒缺分成三組，每4個齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為120。，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度也為20。
2)工作情況：飛輪上的每一組齒缺轉過霍爾探頭時，傳感器就會產生一組共4個脈沖信號。其中，四缸發動機每轉一圈產生兩組共8個脈沖信號；六缸發動機每轉一圈產生三組共12個脈沖信號。
對于四缸發動機，ECU每接收到8個信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據接收8個信號所占用的時間，就可計算出曲軸轉速。對于六缸發動機，ECU每接收到12個信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據接收12個信號所占用的時間，就可計算出曲軸轉速。
電子控制單元控制噴油和點火時，都有一定的提前角，因此需要知道活塞接近上止點的位置。切諾基吉普車在每組信號輸入ECU時，可以知道有兩個氣缸的活塞即將到達上止點位置。 例如，在四缸發動機控制系統中，利用一組信號，ECU可知氣缸1、4活塞接近上止點；利用另一組信號可知氣缸2、3活塞接近上止點。在六缸發動機控制系統中。利用一組信號，可知氣缸1與6、2與5、3與4活塞接近上止點。由于第4個齒缺產生的脈沖下降沿對應于壓縮上止點前4。(BTDC4。)，因此第1個齒缺產生的脈沖信號下降沿對應于壓縮上止點前64。(BT-DC64。)，如圖2-32所示。當氣缸1、4對應的第1個脈沖下降沿到來時，ECU即可知道此時氣缸1、4活塞位于壓縮上止點前64。(BTDC64。)，從而便可控制噴油提前角和點火提前角。但是，僅有曲軸轉角信號，ECU還不能確定是哪一個缸位于壓縮行程，哪一個缸位于排氣行程，為此還需要一個氣缸判別信號(即需要一只凸輪軸位置傳感器)。
(3)切諾基吉普車霍爾式凸輪軸位置傳感器
1)結構特點：切諾基吉普車發動機控制系統的氣缸判別信號由霍爾式凸輪軸位置傳感器提供，該傳感器又稱為同步信號傳感器，安裝在分電器內，主要由脈沖環(信號轉子)、霍爾信號發生器組成。
脈沖環上制有凸起的葉片，占180。分電器軸轉角(相當于360。曲軸轉角)。沒有葉片的部分也占180。分電器軸轉角(360。曲軸轉角)。脈沖環安裝在分電器軸上，隨分電器軸一同轉動。
2)工作情況：當脈沖環上的葉片進入信號發生器時，傳感器輸出高電平(5V)；當脈沖環上的葉片離開信號發生器時，傳感器輸出低電平(0V)。分電器軸轉一圈，傳感器輸出一個高電平和一個低電平，高、低電平各占180。分電器軸轉角(分別相當于360。曲軸轉角)。同步信號的波形如圖2-32所示。
當脈沖環的葉片前沿進入信號發生器、傳感器輸出高電平(5V)時，對于四缸發動機，表示氣缸1、4活塞即將到達上止點，其中氣缸1活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程；對于六缸發動機，表示氣缸3、4活塞即將到達上止點，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸3活塞位于排氣行程。
當脈沖環的葉片后沿進入信號發生器、傳感器輸出低電平(0V)時，對于四缸發動機，表示即將到達上止點的仍然是氣缸1、4活塞，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸1活塞位于排氣行程；對于六缸發動機，表示氣缸3活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程。
利用凸輪軸位置傳感器判別出是哪一個氣缸即將到達排氣上止點之后，ECU根據曲軸位置傳感器信號，即可控制噴油提前角和點火提前角。
設某一時刻的噴油提前角為上止點前64。(BTI)C64。)，當凸輪軸位置傳感器脈沖環的葉片進入信號發生器、傳感器輸出高電平(5V)時，ECU判定四缸發動機的氣缸4活塞位于排氣行程(六缸發動機的氣缸3活塞位于排氣行程)，此時ECU在接收到曲軸位置傳感器(CPS)*個脈沖信號的下降沿(BTDC64。)時，向噴油器發出噴油信號，從而實現提前64。噴油。在凸輪軸位置傳感器輸出高電平(5V))時，ECU還判定四缸發動機的氣缸1活塞(六缸發動機氣缸4活塞)位于壓縮行程，此時ECU根據曲軸位置傳感器CPS信號和點火提前角計算值，在活塞運行到上止點前點火提前角度時，向點火控制器發出點火指令，控制火花塞點火，實現點火提前。
利用凸輪軸位置傳感器對兩個氣缸的位置判定作為參考點，即可按照四缸發動機1—3—4—2(六缸發動機l一5—3—6—2—4)的工作順序，對各個氣缸進行提前噴油與提前點火控制。
(4)紅旗CA7720E型轎車差動霍爾式曲軸位置傳感器
紅旗CA7220E型轎車CA488．3型發動機上裝備的SIMOS4S3型電子控制燃油噴射系統采用的差動霍爾式曲軸位置傳感器由信號轉子與信號發生器組成。信號轉子為齒盤式，安裝在變速器殼體前端，它與捷達AT、GTX型轎車用磁感應式曲軸位置傳感器轉子相似，在其圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒、 57個小齒缺和一個大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應于發動機氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。大齒缺所占的弧度相當于兩個凸齒和三個小齒缺所占的弧度。
因為信號轉子隨曲軸一同旋轉，曲軸旋轉一圈(360。)，信號轉子也旋轉一圈(360。)，所以信號轉子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉角為 360。，每個凸齒和小齒缺所占的曲軸轉角均為3。(58×3。+57×3。=345。)，大齒缺所占的曲軸轉角為15。(2×3。+3×3。= 15。)，信號波形如圖2-33a所示。