FSG角位移（角度）传感器完整工作原理（分两种主流结构：导电塑料电位器型 + 非接触磁阻式）

一、常用：FSG PK / PW 系列 接触式导电塑料角度传感器（电厂风门执行器标配）

1. 核心结构组成

输入转轴：直接与阀门执行器输出轴通过联轴器刚性连接，阀门转动带动内部轴芯同步旋转；

导电塑料电阻基板（碳膜盘）：环形精密电阻轨，FSG 自研高线性度导电塑料涂层；

贵金属滑动电刷（滑臂）：随转轴一同转动，始终压合在电阻环上滑动；

变送电路板（可选）：将电阻变化转换成标准 4–20mA / 0–10V 信号输出；

壳体、密封轴承、防跳间隙机构。

2. 物理转换原理（纯机械式分压）

电阻环两端通入恒定稳定直流电压（通常 5V 内部基准），形成一个环形分压回路；

阀门转过多少角度 → 转轴带动电刷在电阻轨道上转动一定弧长；

电刷取出的中间电压，与转动角度呈严格线性正比：

0°（全关）= 低电压 → 变送后输出 4mA

满量程角度（如 90°/120°，全开）= 最高电压 → 变送后输出 20mA

本质一句话：把机械旋转角度 → 变成连续可变电阻值 → 再转换成标准模拟量电信号给 DCS。

3. 为什么精度高、回差小（FSG设计）

导电塑料膜均匀度高，线性度可达 ±0.05% FS；

双电刷对称接触结构，消除单边接触弹跳；

微型精密轴承极小旷量，正反转动回程差≤0.5% FS；

非常适合风门 0–90° 小角度频繁往复调节。

二、FSG 非接触式磁电角度传感器（强振动、高粉尘磨煤机点位）

1. 结构

转轴末端装一枚永磁磁铁（随轴旋转）

内部电路板集成霍尔 / AMR 磁阻芯片，无任何物理摩擦接触

2. 原理

磁铁旋转改变周围磁场方向，磁敏感芯片实时检测磁场相位角度，通过 MCU 运算直接换算成转角数值，再输出：4–20mA、SSI、CANopen、IO-Link。

优势（火电恶劣工况）

零磨损，理论无限机械寿命；

不怕粉尘、油污，不存在电刷磨断、碳膜刮伤问题；

抗 15g 以上强振动，磨煤机共振环境信号绝不跳变。

三、带变送模块（4–20mA）信号调理原理（现场最关心）

电位器输出微弱分压模拟信号，温漂、抗干扰差；

FSG 内置隔离运算放大电路、基准稳压源、温度补偿电路；

硬件标定零点（ZERO）、满量程（SPAN）两个微调电位器，实现：

0° 机械角度 = 4.00mA

额定最大转角 = 20.00mA

增加 EMC 滤波、电源反接保护、浪涌保护，抵御电厂变频器、电机强电磁干扰，长线传输不漂移。

四、通俗大白话总结

老式接触款：阀门轴带着小刷子在一圈精密电阻盘上转圈，转多少角度就输出对应电压，电路板转成 4–20mA 给中控看开度；

非接触款：轴上带小磁铁，内部芯片隔空感应磁铁转了多少度，没有摩擦，更耐用；

最终目的：DCS 知道阀门真实开了多少度，实现自动闭环调节 + 超限报警保护。

五、补充关键局限性（顺带理解故障来源）

接触电位器型：电刷长期高频摆动会磨损碳膜，出现信号跳变、断点（使用 4–5 年属正常老化）；

安装同轴度偏差、联轴器间隙过大，会直接放大回程误差；

磁阻非接触型几乎无磨损，但价格更高，多用于重点保护辅机。