Электрокинетический преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H01G9/22 

1 Изобретение относится к автомати ческим системам управления.в частности к электрокинетическим преобра зователям сигналов, и может быть использовано в различных электрогид равлических следящих системах. Известен электромагнитный преобразователь электрических сигналов в линейное перемещение, содержащий узел преобразования электрических с налов, выполненный в виде электрома нитной системь, и узел перемещенияГ Хотя данный преобразователь обладает достаточной мощностью и линейностью выходного сигнала, но име ет значительные габариты и большие Подвижные массы, что снижает частот ный диапазон преобразования и огран чивает его применение в скоростных следящих системах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрокапиллярньй модулятор, содер жащий капиллярный элемент, заполненный электролитом и ртутью с уста новленными в них электродами. Этот модулятор основан на изменении формы мениска ртути при приложении к элек родам электрического сигнала, что Приводит к перемещению жидкого уплотнителя, которое используется для дальнейшего преобразования . Недостатками модулятора являются малая выходная мощность и нелинейность выходного перемещения. Целью изобретения является увеличение мощности и обеспечение линейности выходного перемеп ения. Поставленная цель достигается тем что в электролинейнъш преобразовател содержащий заполненный ртутью и .элек тролитом капиллярный элемент с установленными в нем двумя электродами, контактирующими соответственно с ртутью и электролитом, введены два объема, в каждом из которых установлен поршень, а капиллярный элемент, установленный между этими объемами, выполнен в виде набора конических ка пиллярных отверстий, при этом первый объем расположен со стороны рас- пшренной части капиллярных отверстий и заполнен ртутью, а поршень его подпружинен с одной стороны, второй объем заполнен электролитом, а поршень его подпружинен с оВеих сторон и снабжен выходным штоком. На чертеже показана функциональ ная схема преобразователя. 9 Электрокинетический преобразователь содержит блок 1 преобразования электрических сигналов и взаимосвязанный с ним узел 2 перемещения, при этом блок 1 преобразования электрических сигналов выполнен в виде корпуса 3, разделенного набором конических капилляров 4. Причем капилляры 4 и объемы 5 и 6, контактирующие с электродами 7 и 8, с помощью которых обеспечивается разность потендиалов, заполнены соответственно ртутью и электролитом, при этом конические капилляры основанием обращены к объему 5, заполненному ртутью, который выполнен с подпружиненным поршнем 9, находяп131мся в контакте со ртутью, а с противоположной стороны с атмосферой. Объем 6 со стороны электролита выполнен с подпружиненным с обеих сторон поршнем 10, находящимся в контакте с электролитом и снабженным штоком 1I, который совместно с подпружиненным с обеих сторон поршнем 10 служит узлом 2 перемещения . Преобразователь работает следующим образом. При изменении потенциала ртутного электрода относительно некоторого нулевого уровня U, находящегося на середине спадающего участка электрокапиллярной кривой, поверхностное натяжение ртути также синхронно изменяется, и ртутный мениск перемещается в капилляре в новое устойчивое состояние, обусловленное компенсацией всех сил в системе, а изменения в объемах гомогенных фаз за пределами капилляров преобразуются в соответствугацие перемещения поршня 10 со штоком 11 и совершение работы над объектом. Устойчивость системе обеспечивают встречное подпружинивание поршней и коническая форма капилляров, Преобразователь работает при нулевом уровне потенциала ,2B относительно насыщенного каломельного электрода с амплитудой изменений потенциала + 0,25В. При диаметре в основании конического капилляра 0,028 мм и амплитуде изменения поверхностного натяжения в 50 дин/см ртутный мениск в каждом из капилляров в сборке 4 обеспечивает изменение давления в 0,132 кгс/см Для работы устройства при усилии на штоке 11, равном 0,1 кгс, и его

перемещении на величину 0,05 мм с частотой 1000Гц минимальная мощность на управление составляет 0,1 Вт, при тангенсе угла диэлектрических потерь в концентрированном растворе электролита 0,02 тепловые потери рассеиваемой мощности не превысят 2% и необходимая мощность на управление составит 0,1Л2 Вт, т.е. при двойной амплитуде переменного сигнала 0,5В мгновенное значение тока не превысит 0,21 А. Описанными параметрами обладает преобразователь с корпусом дпиной 4 см, шириной 4 см, высотой 3 см.

В случае работы преобразователя с меньшими частотами размеры корпуса

можно уменьшить или снизить мощность на управление, например, при максимальной частоте 200 Гц работоспособна модель преобразователя с мощностью на управление 0,02 Вт или при сохранении мощности с размерами корпуса преобразователя 1,5x1,5x3 см.

Таким образом, предлагаемый электрокинетический преобразователь обеспечивает увеличение мощности выход- , ного перемещения при малых габаритах и незначительной инерционной массе, а также обеспечивает достаточную динейность выходного перемещения, что позволяет использовать его в высокодинамичных гидроусилителях.г

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПРЕОВ РАЗОВАТЕЛЬ, содержащий заполненный ;ртутью и электролитом капиллярный э СО О СО мент с устаибвленными в нем двумя электродами, контактирующими соответ ственно с ртутью и электролитом, от личающийся тем, чти, с целью увеличения мощности и обеспечения линейности вьщодного перемещения, он снабжен двумя объемами, в каждомиз которых установлен поршень, а капиллярный элемент, установленный между этими объемами, выполнен в виде набора конических капиллярных отверстий, при этом первый объем расположен со стороны расширенной части капиллярных отверстий и заполнен ртутью, а поршень его подпружинен с одной стороны, второй объем заполнен электролитом, а поршень подпружинен с обеих сторон и снабжен выходным штоком. Атмосфера