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通常使用的方向盘转角传感器采用三个齿轮的机械结构，来测量转角和转过的圈数。大齿轮随方向盘管柱一起转动，两个小齿轮齿数相差1个，与传感器外壳一起固定在车身，不随方向盘转动而转动。两个小齿轮分别采集到随方向盘转动的转角，由于相差一个齿，不同的圈数就会相差特定的角度，通过计算得到方向盘的绝对转角。
另外还有通过光电编码器的方式采集转角，但是在汽车应用中，由于光电传感器的可靠性等问题，产品中使用较少，在此不多叙述。
